ترموکوپل

ترموکوپل که از ترکیب نام آن مشخص است از کوپل شدن یا جفت شدن دو هادی نا همجنس تشکیل می‌شود که یک حسگر تشخیص دما است . این دو هادی یا سیم در نقطه‌ای به هم وصل شده و در آن نقطه دارای اثر ترموالکتریکی می‌باشد . در هنگام اندازه‌گیری یا تشخیص دما در یک فرآیند یا سیال زمانی که دما در نقطه اتصال دو هادی افزایش یابد در دو سر آزاد آن ولتاژی ایجاد می‌شود که تابع افزایش دماست . یعنی با افزایش دما نیز ولتاژ تولیدی افزایش می‌یابد که با اندازه گیری آن می‌توان دما را نیز اندازه گرفت . هر ولتاژی مشخص کننده دمای خاصی است که بوسیله یک مبدل به نام ترمومتر یا ترنسمیتر قابل تبدیل به دما است . این اثر ترموالکتریکی به اثر سی بک (Ceebeck Effect) معروف است .

برای اندازه‌گیری دمای یک سیال یا یک جسم در واقع نقطه اتصال هادی‌های ترموکوپل را در درون فرآیند یا جسمی که می‌خواهیم دمای آن را اندازه بگیریم قرار می‌دهیم که در این صورت با تغییرات دما در نقطه اتصال ، ولتاژهای متفاوتی در دو سر ترموکوپل ایجاد شده و با استفاده از یک ترنسمیتر که دارای مبدل ولتاژ به کمیت مورد نظر یعنی دما است ، می‌توان ولتاژ ایجاد شده را به دما تبدیل کرده و دمای نقطه اتصال ترموکوپل که همان دمای جسم یا سیال مورد نظر است را به دست آورد .

ترموکوپل‌ها با توجه به روش استفاده ساده‌تر آن‌ها استحکام بالا و قیمت مناسب دارای استفاده های گوناگونی در صنعت‌های مختلف هستند . اندازه‌گیری دما در وسعت زیاد و قابلیت استفاده در شرایط محیطی مختلف از دیگر مزایای استفاده از ترموکوپل‌ها هستند . در برخی موارد نیز ترموکوپل‌ها از پاسخگویی و قابلیت خوبی برخوردار نیستند . دقت اندازه‌گیری در این وسیله‌ها نسبت به سایر سنسورهای دما پایین‌تر می‌باشد . از طرفی دیگر بدلیل اینکه این حسگرها برای اندازه‌گیری دما نیاز به تماس مستقیم با جسم یا سیال مورد اندازه‌گیری دارند ، بیشتر در معرض خوردگی و ضربات مکانیکی هستند که نیازمند غلافی مانند ترموول هستند که از آنها در مقابل این تنش‌ها محافظت نماید که این امر تا حدی باعث کاهش در سرعت پاسخگویی ترموکوپل‌ها می‌شود .

ترموکوپل‌ها بر اساس استفاده از فلزات با جنس‌های مختلف دارای انواع مختلفی نیز هستند .

ترموکوپل نوع K : این ترموکوپل‌ها از سیم‌های فلزی ترکیبی شامل Ni-Cr یا کرومل و Ni-Al یا آنومل ساخته و عرضه می‌شوند . یکی از متداول‌ترین ترموکوپل‌های موجود در بازار بوده و دارای رنج اندازه گیری بین 250- تا 1300 درجه سانتی گراد هستند . این نوع ترموکوپل‌ها بدلیل استفاده از فلز مس در محل‌هایی که دارای اکسیداسیون بالایی است کاربرد خوبی دارند . در دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند .

ترموکوپل نوع J : فلز آهن و انواع آلیاژهای مس و نیکل اصلی‌ترین مواد تشکیل‌دهنده این نوع ترموکوپل‌ها هستند . از این ترموکوپل‌ها در صنایعی که اکسیداسیون کم یا متوسطی دارند استفاده می‌شود . بدلیل اینکه آهن استفاده شده در آن باعث بالا رفتن اکسیداسیون در آن می‌شود . دمای قابل اندازه‌گیری توسط این ترموکوپل‌ها از 180- تا 800 درجه سانتی گراد است .

ترموکوپل نوع E : مواد تشکیل دهنده این ترموکوپل‌ها نیکل ، کروم و مس است . این ترموکوپل‌ها دارای بیشترین حساسیت در بین ترموکوپل‌ها هستند . دماهایی بین 40- تا 900 درجه سانتی‌گراد به وسیله این ترموکوپل‌ها قابل اندازه‌گیری هستند .

ترموکوپل نوع T : این ترموکوپل‌ها نیز از آلیاژهای مس و نیکل ساخته شده و دماهای بین 250- تا 400 درجه سانتی گراد را اندازه می‌گیرند . برای استفاده در محیط‌های با دمای پایین مناسب هستند . همچنین مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارند .

ترموکوپل نوع N : از ترکیب فلزهای نیکل ، کروم و سیلیسیوم ساخته می‌شوند . از دمای 270- تا 1300 درجه سانتی گراد را اندازه می‌گیرند و مناسب استفاده در دمای بالا هستند . این نوع ترموکوپل نیز مقاومت بالایی در برابر اکسید شدن دارد .

ترموکوپل‌هایی که از فلزات خاص و قیمتی ساخته می‌شوند نیز وجود دارند که با انواع R ، S و B شناخته می‌شوند که از ترکیبات پلاتین و رادیوم ساخته می‌شوند . میزان پلاتین در این سه نوع با یکدیگر متفاوت بوده و قابل استفاده در صنایعی هستند که با دماهای بالا سر و کار دارند . مانند صنعت فولاد ، ذوب آهن ، شیشه و …