ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل چیست؟

یکی از انواع سنسورهایی که امروزه کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند، سنسورهای دما می‌باشند. سنسورهای دما در مصارف خانگی مانند لوازم گرمازا و صنایعی مانند فولاد، نفت و گاز، ماشین سازی و نساجی مورد استفاده قرار می‌گیرند و وظیفه‌ی اندازه گیری کمیت دما را بر عهده دارند. این سنسورها دارای انواع مختلفی هستند. برای پاسخ به این سوال که ترموکوپل چیست، باید گفت ترموکوپل محبوب ترین سنسور دما است. ترموکوپل که با نام‌های ترمومتر، ترموالکتریک و اتصال حرارتی نیز شناخته می‌شود، از دو صفحه‌ی فلزی نا‌هم‌جنس که از یک طرف به یکدیگر متصل می‌شوند، ساخته می‌شود. ترموکوپل سنسوری قابل اطمینان و مقرون به صرفه بوده و دارای عملکردی ساده می‌باشد.

اساس کار ترموکوپل

همانطور که پیشتر گفته شد، ترموکوپل از دو صفحه‌ی فلزی با جنس‌های متفاوت ساخته می‌شود. این دو صفحه از یک سمت به هم متصل هستند؛ این محل اتصال که با نام اتصال داغ نیز شناخته می‌شود، روی جسمی که می‌خواهیم دمای آن را اندازه بگیریم قرار می‌گیرد. سمت دیگر صفحات که به آن اتصال سرد یا اتصال مرجع گفته می‌شود، در دمای پایین‌تر یا دمای اتاق قرار می‌گیرد. اساس کار ترموکوپل اختلاف پتانسیلی است که در نتیجه‌ی اختلاف دما بین دو سر فلزات ایجاد می‌شود و در نتیجه‌ی این اختلاف پتانسیل، یک جریان الکتریکی در سیم ایجاد می‌شود. این پدیده اثر سیبک (Seebeck Effect) نام دارد. بنابراین، اگر محل اتصال فلزات در معرض حرارت قرار بگیرد، در محل اتصال سرد اختلاف پتانسیل یا ولتاژی ایجاد می‌شود که  تابع دما بوده و می‌توان با اندازه گرفتن آن با ولت متر، دمای محل اتصال داغ  را محاسبه کرد.

انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌ها می‌توانند از انواع مختلفی از فلزات ساخته شوند و قرار گرفتن فلزات مختلف در کنار یکدیگر انواعی از ترموکوپل‌ها را با ویژگی‌های منحصر به فرد ایجاد می‌کند. ترموکوپل‌ها با توجه به نوع فلزات سازنده در دو دسته‌ی ترموکوپل‌های بیس متال (base metal) شامل نوع K, E, J  و T، و ترموکوپل‌های نوبل متال (noble metal) شامل نوع R, S و  Bقرار می‌گیرند. برای دانستن اینکه انواع ترموکوپل چیست، با ما همراه باشید. 

ترموکوپل نوع J

ترموکوپل نوع J از فلز آهن و کنستنتان که آلیاژی از نیکل و مس است، ساخته می‌شود. این نوع ترموکوپل برای استفاده در محیط دارای مواد اکسید کننده مناسب است. محدوده دمایی بین -210 تا +750 درجه‌ی سانتی‌گراد را اندازه گیری می‌کند. حساست این ترموکوپل 50 میکرو ولت بر درجه‌ی سانتی‌گراد می‌باشد. از مزایای ترموکوپل نوع J می‌توان به هزینه‌ی پایین و کاربرد بالای آن اشاره کرد.

ترموکوپل نوع E

برای ساخت ترموکوپل نوع E از فلز کرومل و آلیاژ کنستنتان استفاده می‌شود. این نوع ترموکوپل قابلیت اندازه‌گیری دما بین -270 تا +870 درجه‌ی سانتی‌گراد را دارا می‌باشد. ترموکوپل نوع E می‌تواند بیشترین اختلاف پتانسیل را نسبت به ترموکوپل‌های دیگر ایجاد کند و پاسخ سریع و دقت بالایی دارد. این ترموکوپل در شرایط خلاء یا محیط‌هایی با اکسیژن پایین و همچنین محیط‌های گوگردی عملکرد مناسبی ندارد. ترموکوپل نوع E نسبت به ترموکوپل نوع K و J دارای سیگنال قوی‌تر و دقت بالاتری می‌باشد، اما هزینه‌ی آن نیز از دو نوع دیگر بیشتر است.

ترموکوپل نوع K

این نوع ترموکوپل که از دو فلز کرومل و آلومل ساخته می‌شود، به عنوان رایج‌ترین نوع ترموکوپل شناخته می‌شود و طول عمر بیشتری از ترموکوپل نوع J دارد. ترموکوپل نوع K دارای عملکرد خوبی در محیط غیر خلاء می‌باشد. این ترموکوپل با اندازه گیری دما بین -200 تا +1260 درجه‌ی سانتی‌گراد، وسیع ترین محدوده‌ی اندازه‌گیری دما را در میان ترموکوپل‌ها دارد. حساسیت ترموکوپل نوع K، 41 میکرو ولت بر درجه‌ی سانتیگراد می‌باشد.

ترموکوپل نوع N

ترموکوپل نوع N از نیکروسیل (ترکیب نیکل، سیلیکون و کروم) و نیسیل (ترکیب نیکل و سیلیکون) ساخته می‌شود. این نوع ترموکوپل دارای دقت و محدوده‌ی دمایی مشابه با ترموکوپل نوع K می‌باشد. از ترموکوپل نوع N می‌توان در شرایط خلاء یا اکسیژن پایین، محیط دارای مواد اکسید کننده و جو خشک استفاده کرد.

ترموکوپل نوع T

ترموکوپل نوع T از فلز مس و آلیاژ کنستنتان ساخته می‌شود. این نوع ترموکوپل در محیط دارای مواد اکسید کننده کاربرد دارد. ترموکوپل نوع T می‌تواند محدوده‌ی دمایی بین -200 تا +350 درجه‌ی سانتی‌گراد را اندازه گیری کند و حساسیت آن 43 میکرو ولت بر درجه‌ی سانتی‌گراد است.

ترموکوپل نوع S

برای ساخت این نوع ترموکوپل از 90 درصد فلز پلاتین و 10 درصد رودیوم استفاده می‌شود. این ترموکوپل دارای دقت بالایی بوده و در دمای 630 تا 1064 درجه‌ی سانتی‌گراد به کار می‌رود؛ به همین دلیل در آزمایشگاه‌های داروسازی و بیوتکنولوژی که نیاز به اندازه‌گیری دمای زیاد با دقت بالا دارند، از این ترموکوپل استفاده می‌شود.

ترموکوپل نوع R

ترموکوپل نوع R از 87 درصد پلاتین و 13 درصد رودیوم ساخته می‌شود. این نوع ترموکوپل دقت زیادی دارد و در حرارت بالا از آن استفاده می‌شود. محدوده‌ی دمایی که این نوع ترموکوپل می‌تواند اندازه گیری کند بین 0 تا 1600 درجه‌ی سانتی‌گراد است. ترموکوپل نوع R در صنایع کاربرد دارد.

ترموکوپل نوع B

این نوع ترموکوپل از 70 درصد پلاتین و 30 درصد رودیوم ساخته می‌شود، به همین دلیل دارای خواص مشابهی با ترموکوپل نوع S و R می‌باشد. محدوده‌ی دمایی که ترموکوپل نوع B می‌تواند اندازه‌ گیری کند بین 871 تا 1704 درجه‌ی سانتی‌گراد می‌باشد.

سخن آخر

در این مقاله سعی داشتیم به سوال “ترموکوپل چیست؟” پاسخ دهیم. ترموکوپل به عنوان یک سنسور دمایی پرکاربرد شناخته می‌شود. شما می‌توانید برای مشاهده‌ی انواع سنسورها به صفحه‌ی محصولات لنبوا و محصولات لمبرون مراجعه نمایید.