اصل اساسی اندازه گیری دمای ترموکوپل

اصل اساسی اندازه گیری دمای ترموکوپل
لحیم کاری دو ماده مختلف رسانا یا نیمه هادی A و B با هم یک مدار بسته را تشکیل می دهد. هنگامی که بین دو نقطه اتصال 1 و 2 هادی های A و B اختلاف دما وجود دارد، نیروی الکتروموتور بین آنها ایجاد می شود و در نتیجه جریانی با قدر متفاوت در مدار ایجاد می شود. این پدیده را اثر ترموالکتریک می نامند. ترموکوپل ها با استفاده از این اثر کار می کنند.
ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل ها و مقاومت های حرارتی هر دو متعلق به اندازه گیری دمای تماسی در اندازه گیری دما هستند. اگرچه عملکرد آنها یکسان است، اما دمای اجسام را اندازه گیری می کنند، اما اصول و ویژگی های آنها یکسان نیست.
ترموکوپل ها دستگاه هایی هستند که به طور گسترده ای در اندازه گیری دما مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی های اصلی آنها محدوده اندازه گیری گسترده، عملکرد پایدار، ساختار ساده، پاسخ دینامیکی خوب، و توانایی انتقال سیگنال های الکتریکی 4-20mA از راه دور است که کنترل خودکار و کنترل متمرکز را آسان می کند. اصل اندازه گیری دما ترموکوپل ها بر اساس اثر ترموالکتریک است. هنگامی که دو هادی یا نیمه هادی مختلف به یک مدار بسته متصل می شوند، زمانی که دما در دو اتصال متفاوت است، یک اثر ترموالکتریک یا اثر Seebeck در مدار ایجاد می شود. پتانسیل ترموالکتریک تولید شده در مدار بسته از دو نوع پتانسیل تشکیل شده است. پتانسیل اختلاف دما و پتانسیل تماس. پتانسیل ترموالکتریک به پتانسیل تولید شده در دو سر یک هادی به دلیل دماهای مختلف اشاره دارد. رساناهای مختلف چگالی الکترونی متفاوتی دارند، بنابراین پتانسیل تولید آنها نیز متفاوت است. پتانسیل تماس، همانطور که از نام آن پیداست، به پتانسیلی اطلاق می شود که هنگام تماس دو رسانای مختلف و ایجاد مقدار مشخصی انتشار الکترون به دلیل چگالی الکترونی متفاوتشان ایجاد می شود. هنگامی که آنها به یک تعادل معین می رسند، پتانسیل تشکیل می شود، بزرگی پتانسیل تماس به خواص ماده دو هادی مختلف و دمای نقطه تماس آنها بستگی دارد.
دو نوع سازه ترموکوپل نوع معمولی و نوع زرهی وجود دارد. ترموکوپل های معمولی معمولاً از الکترودهای حرارتی، لوله های عایق، آستین های محافظ و جعبه های اتصال تشکیل شده اند، در حالی که ترموکوپل های زرهی ترکیبی جامد از سیم های ترموکوپل، مواد عایق و آستین های محافظ فلزی هستند که مونتاژ و کشیده می شوند. اما سیگنال الکتریکی ترموکوپل به نوع خاصی از سیم برای انتقال نیاز دارد که از آن به عنوان سیم جبران کننده یاد می کنیم. ترموکوپل های مختلف نیاز به سیم های جبرانی متفاوتی دارند و وظیفه اصلی آنها اتصال به ترموکوپل است و انتهای مرجع ترموکوپل را از منبع تغذیه دور نگه می دارد و در نتیجه دمای انتهای مرجع را تثبیت می کند. سیم های جبران به دو نوع تقسیم می شوند: نوع جبران و نوع پسوند. ترکیب شیمیایی سیم پسوند همانند ترموکوپل جبران شده است. با این حال، در عمل، سیم پسوند از همان ماده ترموکوپل ساخته نمی شود و به طور کلی با سیمی با چگالی الکترونی مشابه ترموکوپل جایگزین می شود. ارتباط بین سیم جبران کننده و ترموکوپل به طور کلی بسیار واضح است. قطب مثبت ترموکوپل به سیم قرمز سیم جبران کننده و قطب منفی به رنگ باقیمانده متصل است. اکثر سیم های جبرانی از آلیاژ مس نیکل ساخته شده اند.