ابزار دقیق ۶

ابزار دقیق ۶

600 400 مدیرسایت آهن یک

ابزار دقیق ۶

۱-۲-۳-۲-ا ترموكوپل ها

ترموكوپلها متداولترين اندازه گيرهاي دما در صنعت ميباشند. ترموكوپلها بر اساس پديده سيبك(
seebeak) كار مي كنند.

ترموكوپل

مطابق شكل(۲-۲۰(هر گاه دو فلز غير يكسان تشكيل يك مدار بسته دهند و محل اتصال آنها در دو
، دماي مبنا )الكترون از هادي T2 است ، دماي اندازهگيري و دماي T1 دماي متفاوت نگه داشته شود(دماي
باچگالي الكترون آزاد بيشتربه طرف هادي باچگالي الكترون آزاد كمترمنتقل ميشودو جريان الكتريكي در مدار
ايجاد ميكند.نتيجه آن ايجاد حفره هاي مثبت در يك طرف والكترون هاي آزاد در طرف ديگر است كه باعث
ايجادولتاژميشوداين ولتاژ از رابطه زير بدست مي آيد.
n EAB 1 α T α T α T ….α nT 3
۳
۲ = + ۱ + ۲ + +
ضرايبα۱ ,۲ αو…تابع خصوصيات فلزاتAوBاست. رابطه فوق يك رابطه غير خطي است ولي
۲T α به بعدتقريبا صفر است بنابراين ميتوان نوشت. ۲ ازضريب
E T AB ≈ α۱
جدول زيراسامي ومشخصات ترموكوپل هابر اساس استانداردISAرا نشان مي دهد.

1

در شكل(۲-۲۱) مشخصه ولتاژبرحسب اختلاف درجه حرارت اتصال گرم باسرد،براي چند نمونه ترموكوپل
آمده است

شكل-موج-ولتاژ-ترموكوپل-بر-حسب-دم

در صنعت ترموكوپلها با نامهاي اختصاري استاندارد شناخته ميشوند.
براي جلوگيري از خوردگي وآلودگي كه منجر به تغيير مشخصات ترموكوپل واخلال در كار آن
ميشودوهمچنين حفاظت مكانيكي آن،معمولاترموكوپل را در يك غلاف محافظ(termowell ) قرار مي دهند
كه مجموعه حاصل در شكل(۲-۲۲) نشان داده شده است

ترموكوپل_همراه_با_ترموول

معمولا جنس ترموول متناسب بادماي محيطي است كه ترموكوپل در آن نصب مي گردد،اماترموول باعث
افزايش ثابت زماني ميشود مثلا براي ضخامت يك ميليمتر،۱۵٫۰ ═ τثانيه است كه اثر نسبتا كمي درپروسهدارد درحالي كه با ضخامت شش ميليمتري ثابت زماني ۹s.3 ═τثانيه تبديل ميشود كه به سادگي قابل
تحمل نيست

محل نصب ترموکوپل

بايد توجه نمود كه ترموكوپل درمحلي نصب گرددكه نقطه اندازه گيري منطبق بر نقطه اتصال دو فلز در
ترموكوپل شود.نحوه نصب ترموكوپل بر حسب پروسه مورد نظر ميتواند متفاوت باشد.
اگر بخواهيم دماي يك ماده ثابت و ساكن را اندازه گيري كنيم براي جلوگيري از خطاي ناشي از تبادل
حرارتي ترموول با محيط خارج بايد اندازه فرورفتگي ترموول در ماده حداقل۱۰ برابرقطر ترموول باشد.
در حالتي كه ماده مورد نظر درحال حركت است،ترموكوپل بايد در محلي نصب گردد كه داراي بيشترين
سرعت حركت ماده باشد،در اينصورت تبادل حرارتي سريع بوده و اندازه گيري دقت و سرعت بيشتري دارد.
اگر سرعت ماده خيلي كم باشد بهتر است از دمنده براي افزايش سرعت تبادل حرارت بين ماده و
ترموكوپل استفاده كنيم.
در پروسه هاي با دماي خيلي بالا مثل كوره ها بهتر است ترموكوپل را بطور عمودي از سقف نصب
كنيم،چرا كه نصب افقي موجب خميدگي ترموكوپل مي شود.
در كوره ها معمولا بين ترموكوپل وترانسميتر فاصله وجود دارد بدليل اينكه دما بر ارسال اطلاعات تاثيري
نگذارد.
در شكل(۲-۲۳ ) چند نمونه سنسور وترموول نشان داده شده است

ترموكوپل-و-ترموول-واقعي

رنگ سيمهاي مثبت ومنفي در ترموكوپل هابر اساس شركتهاي توليد كننده فرق مي كند در شكل (۲-
۲۴) رنگ سيمها بر اساس استانداردهاي مختلف نشان داده شده است.

1

1

همانطور كه مي دانيد در محيط هاي صنعتي دماي محيط متغيير مي باشد و نمي توان بعنوان مرجع از آن
استفاده كرد براي جبران وخنثي سازي تغييرات دماي محيط از مدار شكل (۲-۲۵ ) استفاده ميشود.

1

مدار ترموکوپل در محیط های صنعتی

دراين مدار تقسيم ولتاژبين چهار مقاومت R1 الی R4 بگونه ایست که افت ولتاژ در مقاومت های R2 و R3 در

جهت نشان داده شده با يكديگر برابر .بنابراين درصورتيكهدماي محيط تغييري نداشته باشد اثر R3 استيك مقاومت متغير R3

همديگر را خنثي ميكند ومانند يك ترموكوپل عادي كار . R3 ميكند و R2 مقاومتهايبا دماوشيب منفي است يعني با افزايش دماي محيط،

مقدار آن كاهش وبا كاهش دما مقدار آن افزايش مييابد.اكنون اگر دماي محيط افزايش يابد،بدون در نظر گرفتن اثرمدارجبران ساز،ولتمتر

مي خواهد عددي كمتررا نشان دهد،چرا كه اختلاف دماي محيط گرم وسردكمتر شده است اما افزايش دماي محيط موجب كاهش ودرنتيجه

كاهش ولتاژروي آن ميگردد، كه در اينصورت ولتمتر مي خواهد عددي بيشتر را نشان دهد،بنابراين دو اثرفوق مي توانند يكديگر را خنثي نموده

و ولتمتر عدد ثابتي كه همان دماي اتصال گرم باشد را نشان دهد.درموردكاهش دماي محيط نيز بطور مشابه ميتوان استدلال نمود.

از مزاياي اندازه گيرهاي دما بوسيله ترموكوپل، ميتوان به سادگي، ارزاني، استحكام، دوام و دقت مناسب
آنها اشاره نمود. از ترموكوپلها ميتوان در حوزه اندازهگيري نسبتا وسيع (۱۸۰۰ + تا ۲۰۰ -درجه سانتيگراد) و
شرايط محيطي گوناگون استفاده نمود. ترموكوپلها داراي سرعت پاسخدهي نسبتا خوب (ثابت زماني كوچك) مي
باشند.
اگر تعدادي ترموكوپل با هم سري يا موازي شوندترموپيل ساخته ميشودنقطه مرجع آنهادرمكان سردمشترك
ونقاط اتصال آنها نيز درجايگاهي كه دماي آن بايد اندازه گيري شود قرار ميگيرد.

ترموپيل ها را در محل هائي كه حساسيت اندازه گيري زياد باشداستفاده ميشود مثلا اگر ۲۵عدد ترموكوپل
را سري كنيم تفكيك پذيري ۰۰۱c.0ميشود.شكل(۲-۲۶) يك نمونه ترموپيل را نشان ميدهد.

مدار_يك_نمونه_ترموپيل

۲-۲-۳-۲-اندازه گيرهاي مقاومتي دما

در اين نوع اندازه گيرها تغييرات درجه حرارت به تغييرات مقاومت الكتريكي تبديل ميشود وبراساس رابطه
كلي زير كار مي كنند.
A
L R = ρ
كه در آن L طول جسم، A سطح مقطع آن و ρ مقاومت مخصوص آن است و به ويژگيهاي ذاتي جسم و
دماي آن بستگي دارد.
باتغيير دماي جسم مقاومت الكتريكي تغيير مي نمايد.اندازه گيرهاي مقاومتي به دودسته تقسيم ميشود.
۱-اندازه گيرهاي با ضريب حرارتي مثبت(PTC)
۲-اندازه گيرهاي با ضريب حرارتي منفي(NTC)

۱-( PTC ( POSITIVE -TEMPERATURE-coefficient

فلزات مقاومت الكتريكي شان با افزايش دما افزايش وبا كاهش دما كاهش مي يابد اين عناصر را اصطلاحا
PTCگويند.
مقاومت الكتريكي عناصر PTCاز رابطه زير بدست مي آيد.

(۱ …. ) ۳
۳
۲
۰ ۱ ۲
n R = R +α T +α T +α T + α nT
به بعدخيلي كوچك بوده وقبل صرفنظر كردن است و رابطه ۲ α بصورت در رابطه فوق از ضريب
α۱T +R0 ≅ R ميشودكه درآن R0 مقاومت المان در صفردرجه و α۱ضريب مقاومت حرارتي است.

درجدول زير مشخصه چند فلز معروف بيان ميشود كه بعنوان PTCميتوان از آن استفاده نمود.

1

تنگستن از جمله فلزاتي است كه در دماهاي بالا ميتوان از آن استفاده نمودولي بدليل ناپايداري آن كمتر
ازآن استفاده ميشود
معمولا در موقع استفاده از اين سنسورها مانند ترموكوپل ها بايد در ترموول قرار گيرند تا اينكه عوامل
خورنده شيميايي بر آن تاثيري نگذارندبااين وجودبرروي ثابت زماني تاثير ميگذارد مثلا براي سنسور پلاتين با
ترموول۴s.0 =τ است كه مقداري نرمال مي باشد.
محدوده مقاومتي آن بين ۱۰اهم تا۲۵ كيلو اهم ميباشد معمولا سنسور بامقاومت بالا كاربرد وسيعي دارد به
دو دليل:
۱ -وزن مقاومتهاي اتصال كمتر است
۲ -ولتاژنسبتا بالايي بوسيله سنسور ايجاد ميگردد بطوري كه اثر ترموالكتريك در مقابل آن ناچيز است
فلزات اساسا مقاومت الكتريكي كمي دارند ،براي بالا بردن ميزان مقاومت معمولا آنرا بصورت سيم پيچ در
مي آورند همانطور كه در شكل (۲-۲۷ ) نشان داده شده است.

1

سنسور هاي مقاومتي

در صنعت سنسور هاي مقاومتي ازنوعPTCرادر اصطلاح(detector temperature resistance (RTD
گويند.براي آشكا رسازي تغييرات مقاومتها از مدار پل وتسون استفاده شده واين تغييرات رابه ولتاژ يا جريان
تبديل مي كنند.
انواع اتصالات RTD
درصنعت ممكن است سنسور ازترانسميتر فاصله داشته باشد

در نتيجه طول سيم رابط موجب خطا در اندازه
گيري ميشود به همين دليل روشهاي مختلفي

جهت اتصال RTDوجود دارد كه عبارتند از:
۱ -اتصال دو سيمه
۲ -اتصال سه سيمه
۳ -اتصال چهار سيمه
اتصال دو سيمه
در شكل(۲-۲۸) اتصال دو سيمه نشان داده شده است

1

 

 

 

 

})
شماره تماس
تلگرام