اشتباهات رایج در اندازه گیری دما با ترموکوپل

ترموکوپل صنعتی به عنوان یکی از ابزارهای حیاتی و فوق‌العاده پرکاربرد در اندازه‌گیری دما تلقی می‌شود. این ابزار به دلیل انعطاف‌پذیری و سادگی کاربری، به طور گسترده در بسیاری از فعالیت‌های صنعتی به کار می‌رود. با این حال، در برخی مواقع، ترموکوپل ممکن است به خطاهایی در اندازه‌گیری دما دچار شود. این خطاها ممکن است ناشی از عوامل مختلفی چون تغییرات در ویژگی‌های ترموکوپل، تغییرات در شرایط محیط اندازه‌گیری، یا کالیبراسیون نادرست ترموکوپل باشد. لذا، کاربران ترموکوپل باید این خطاها را در نظر گرفته و اقدامات لازم را برای کاهش احتمال خطاها به عمل آورند. در این متن از فروشگاه اینترنتی شهاب المنت، به بررسی اشتباهات رایج در اندازه گیری دما با ترموکوپل و راه حل های آن ها خواهیم پرداخت؛ تا پایان متن با ما همراه باشید.

ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل، یک ابزار دقیق در زمینه کاربردهای صنعتی و علمی برای اندازه‌گیری دما، بهره‌مند از دقت بالا و بازه گسترده‌ای از اندازه‌گیری از ۲۰۰- درجه سانتی‌گراد تا ۱۲۵۰+ درجه سانتی‌گراد، محسوب می‌شود. این بازه دمایی معادل ۳۲۸- درجه فارنهایت تا ۲۲۸۲+ درجه فارنهایت را فراهم می‌کند. قیمت مقرون به صرفه‌اش نسبت به سایر ابزارهای اندازه‌گیری دما، همچنین قابلیت اندازه‌گیری در شرایط دمایی گسترده، این ترموکوپل را به عنوان یک ابزار ارزشمند و قابل اطمینان در اندازه‌گیری دما تبدیل کرده است.

ترموکوپل به عنوان یک حسگر حرارتی عمل می‌کند که بجای اندازه‌گیری دمای مطلق، تفاوت دما را اندازه می‌گیرد. این حسگر دارای یک ساختار بوده که دو سیم فلزی با جنس مختلف به یکدیگر متصل شده‌اند و اتصال سنجشگر را ایجاد می‌کنند. سر دیگر این دو سیم به یک جسم با دمای مشخص وصل می‌شوند که به آن اتصال مرجع گفته می‌شود.

 اصل سیبِک (Seebeck effect) مبنی بر ایجاد اختلاف ولتاژ در اتصال‌ها با دماهای متفاوت را توضیح می‌دهد و ترموکوپل این ولتاژ را اندازه‌گیری کرده و با استفاده از تابع تبدیل دما، آن را به واحد دما تبدیل می‌کند. سپس دمای اندازه‌گیری شده را می‌توان روی نمایشگر دستگاه نمایش یا به موقعیت دورتری منتقل کرد. ترموکوپل‌ها به عنوان ابزارهای کارآمد در اندازه‌گیری دما شناخته می‌شوند، اما در برخی موارد ممکن است با خطاهایی در اندازه‌گیری دما مواجه شوند. در این مقاله، به شش اشتباه رایج در اندازه‌گیری دما با استفاده از ترموکوپل پرداخته شده و راهکارهایی برای اصلاح این خطاها ارائه می‌شود.

اشتباهات رایج در اندازه گیری دما با ترموکوپل

• انتخاب کردن ترموکوپل نادرست برای فرستنده

به دلیل تنوع و گستردگی در انواع مختلف، ترموکوپل‌ها به عنوان حسگرهای حرارتی در صنایع مختلف به کار می‌روند. اما لازم است توجه داشت که هر نوع ترموکوپل، محدوده کاری، دقت، و خروجی الکتریکی خود را دارد. بنابراین، اگر ترموکوپل نادرستی را برای ارسال اندازه‌گیری به فرستنده انتخاب کنید، ممکن است با مشکلاتی مواجه شوید. این اشتباه به نسبت رایج است و برای جلوگیری از آن، نیاز به دقت کامل در انتخاب ترموکوپل مناسب داریم.

در جهت انتخاب بهینه ترموکوپل، توجه به تفاوت رنگ بدنه آن بسیار مهم است. هر نوع ترموکوپل دارای یک رنگ خاص مشخصی بوده که از آن می‌توان برای تشخیص نوع آن استفاده کرد. به منظور این انتخاب، کافی است مشخصات رنگی که در دستگاه فرستنده اعلام شده است را بازبینی کرده و سپس ترموکوپلی که بدنه‌اش با این مشخصات همخوانی دارد، انتخاب نمایید. این روش ساده ولی کارآمد، به شما کمک می‌کند تا به راحتی ترموکوپل مناسبی را انتخاب کرده و از هماهنگی دقیق با نیازهای فرآیندی خود بهره‌مند شوید.

• تفاوت در آلیاژ سیم‌ها

در مراحل تولید سیم، هیچ دو سیمی به طور کامل از نظر جنس یکسان نیستند. حتی اگر تنها درصد آلیاژ در سیم‌ها مقداری تفاوت داشته باشد، ممکن است این اختلاف باعث ایجاد خطا در دقت ترموکوپل شود که در اندازه‌گیری دمای اتصال سنجشگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این وجود، ترموکوپل‌های استاندارد قابلیت تعیین دمای واقعی اتصال سنجشگر را با دقت تقریباً یک درصد را دارا هستند که برای اکثر مواقع به اندازه کافی است.

برای حل این چالش، می‌توان از ترموکوپل‌هایی که با سیم‌های اختصاصی ساخته می‌شوند، بهره گرفت. این ترموکوپل‌ها با داشتن دقت دو برابر نسبت به ترموکوپل‌های دیگر، امکان افزایش دقت اندازه‌گیری را فراهم می‌آورند. سیم این ترموکوپل‌ها با بهره‌گیری از آلیاژ با بالاترین سطح دقت و حداقل میزان ناخالصی تولید می‌شود. این رویکرد منحصر به فرد به کارگیری تکنولوژی‌های پیشرفته جهت ایجاد ترموکوپل‌های با عملکرد بیشتر و کارایی بالاتر را امکان‌پذیر می‌سازد.

• مشکلات سیم رابط ترموکوپل

در دنیای ترموکوپل‌ها، قطبیت سیم‌های اتصال یک امر بسیار حیاتی است. در صورتی که به‌صورت تصادفی قطبیت سیم‌های اتصال ترموکوپل معکوس شود، دمای اندازه‌گیری شده نسبت به اختلاف حرارتی بین دو سر سیم اتصال نادرست خواهد بود. عمدتاً در ترموکوپل‌ها، مردم انتظار دارند که سیم قرمز برای بارهای مثبت استفاده شود، اما در واقعیت، سیم قرمز معمولاً سیگنال منفی دارد.

این تفاوت به دلیل استفاده از استاندارد ANSI برای ترموکوپل‌ها و عدم تطابق با تصورات رایج مردم بوده و می‌تواند به چالش کشیده شود. برای حل این مشکل، ابتدا باید اتصالات را به‌دقت بررسی کرده و اطمینان حاصل کرد که هیچ خطا یا خرابی در آن وجود ندارد. اگر مشکل همچنان پابرجا باشد، می‌توانید سیم‌های اتصال ترموکوپل را جابجا کنید و تاثیر این تغییر را بر اتصالات بررسی نمایید تا مشکلات را رفع کنید.

• اتصال ترموکوپل به بیش از یک نقطه در زمین

برای جلوگیری از مشکلات حلقه زمین و تداخل فرکانس رادیویی، ترموکوپل باید در یک نقطه به زمین متصل شود. اتصال در بیش از یک نقطه می‌تواند باعث ایجاد حلقه زمین شود که جریان ناخواسته از یک نقطه زمین به نقطه دیگر را فراهم می‌آورد.

ایجاد حلقه زمین ممکن است باعث ایجاد میدان‌های الکترومغناطیسی شود که می‌تواند به دقت اندازه‌گیری ترموکوپل تأثیر بگذارد و موجب تشویش در فرکانس رادیویی گردد. به همین دلیل، ضروری است تا ترموکوپل به زمین در یک نقطه متصل گردد تا از وقوع چنین مشکلاتی جلوگیری گردد.

• تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع

ترموکوپل به عنوان یک سنسور برای اندازه‌گیری اختلاف دما عمل می‌کند، اما به دلیل وجود اتصال مرجع یا همان اتصال سرد که دمای مشخصی دارد، هرگونه نوسان در دما پیرامون این اتصال باعث انحراف در قرائت دما توسط ترموکوپل می‌شود. به عبارت دیگر، اگر دمای اتصال سرد تغییر کند، ترموکوپل قادر به اندازه‌گیری دقیق دما نیست و خروجی نادرستی را نشان می‌دهد. برای رفع این مشکل، در ابتدا باید بررسی کنیم که آیا در محیط اطراف اتصال مرجع، هیچ منبعی از گرما یا سرمایی مانند فن یا پنکه وجود دارد یا خیر. در صورت وجود این منابع حرارتی، باید آن‌ها را حذف یا به‌صورت منظم خاموش نماییم. همچنین، با اجرای عملیات عایق‌کاری ساده، می‌توان از اتصالات مورد استفاده در مقابل تغییرات دما حفاظت نمود.

• عمر و سن ترموکوپل

ترموکوپل، یک ابزار قوی برای اندازه‌گیری دما بوده که در انواع مختلف صنایع و کاربردها به کار می‌رود. با گذشت زمان، ترموکوپل ممکن است از مسیر درست خود کج شود. عواملی مانند قرار گرفتن در معرض دمای بالا، اندازه‌گیری‌های دوره‌ای، و تغییرات در بسامد دوره‌های اندازه‌گیری ممکن است بر ساختار فلزی سیم‌های ترموکوپل تأثیر گذاشته و موجب ایجاد مسائل در اندازه‌گیری شود. عمدتاً، این انحراف به سمت کاهش دما می‌باشد.

متاسفانه، این انحراف قابل پیش‌بینی نیست، اما در بازه دمایی ۲۰-۱۰ درجه فارنهایت، خطاهایی وجود دارد که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. برای حل این چالش، راه حل مؤثرتر این است که ترموکوپل فعلی را با یک ترموکوپل تازه و سالم جایگزین کنیم. تجربه کاربران نشان می‌دهد که تعویض منظم ترموکوپل در بازه‌های زمانی مشخص، تنها راه موثر برای برطرف کردن این مشکل است.

از آنجا که ترموکوپل به عنوان یکی از اجزای حیاتی در کارکرد دستگاه شناخته می‌شود، جایگزینی آن با نسخه جدید و عملکرد بهتر، می‌تواند به بهبود کارایی و عملکرد دستگاه کمک کند.

علائم خرابی ترموکوپل

ترموکوپل‌ها به عنوان حسگرهای حرارتی باید دما را با دقت اندازه‌گیری کرده و اطلاعات آن را به نمایشگر یا دستگاه‌های مرتبط انتقال دهند. هنگامی که ترموکوپل دچار خرابی می‌شود، ممکن است دمای نشان داده شده توسط آن با دمای واقعی محیط یا منبع حرارتی متناسب نباشد. این عدم تطابق می‌تواند به شکل ثابت یا پراکنده ظاهر شود و منجر به نتایج نادرست در اندازه‌گیری دما و خرابی ترموکوپل گردد.

سخن آخر

ترموکوپل جزء ابزارهای مهم و اساسی در اندازه گیری دما می باشد منتهی امکان دارد خطاهایی در اندازه گیری دما داشته باشد که می تواند به عواملی مثل تغییرات در خصوصیت های ترموکوپل، تفاوت در آلیاژ سیم ها، مشکل های سیم رابط ترموکوپل، اتصال ترموکوپل به بیش از یک نقطه در زمین، تغییرهای دما در اطراف اتصال مرجع و عمر و سن ترموکوپل بازگردد. برای کاهش این گونه از خطاها، بایستی ترموکوپل مناسبی را انتخاب کنید.