دما یک پارامتر بسیار مهم در عرصه های مختلف مانند پزشکی، تحقیقات علمی و حتی کاربردها و مصارف روزانه و خانگی است. اهمیت اندازه گیری دما امروزه بر هیچکس پوشیده نیست. اندازه گیری دما از دیرباز با روش هایی عموماً ساده انجام می‌گرفته است.
امّا با تحول در عرصۀ صنعت و تکنولوژی حوزۀ تجهیزات اندازه گیری و به خصوص ترمومترها دستخوش تغییرات زیادی شده که این تغییرات با افزایش دقت در میزان دمای اندازه‌گیری، همراه شده است. بسته به کاربرد، دقت و بازۀ دمایی سیال مورد نظر، ترمومترها دارای انواع مختلفی هستند.
در این مطلب می‌خواهیم به بررسی انواع ترمومترها و پارامترهای دخیل در انتخاب انواع مناسب آن‌ها بپردازیم. پس در ادامه با ما همراه باشید.
ترمومتر چیست؟
به طور کلی وسیله‌ای که برای اندازه گیری دما به کار می‌رود، ترمومتر نام دارد.
دسته بندی ترمومترها
ترمومترها بر اساس معیارهای مختلفی مانند تماسی یا غیرتماسی، آنالوگ یا دیجیتال بودن و یا بر اساس بازۀ اندازه گیری دما دسته بندی می‌شوند. لازم به ذکر است که هر کدام از انواع ترمومترها دارای دقت متفاومتی هستند.
انواع ترمومترها
- تماسی
- غیر تماسی
تماسی: این نوع از ترمومترها برای اندازه‌گیری دما، نیاز دارند که با شیء یا جسم مورد نظر تماس پیدا کنند. نوع تماسی آن انواع مختلفی مانند ترموکوپلی، ترمومتر دهانی، ترمومتر گوشی، دیجیتالی، و RTD را دارد.
غیر تماسی: این نوع از ترمومترها جهت اندازه گیری دمای جسم موردنظر نیاز به تماس با آن نداشته و این کار را از راه دور انجام می‌دهند. رایج ترین نوع این ترمومترها، انواع مادون قرمز هستند که در ادامه به آن می‌پردازیم.
انواع ترمومترهای تماسی
- ترمومتر دیجیتالی
- ترمومتر ترموکوپلی
- ترمومتر دهانی
ترمومتر دیجیتالی
این ترمومترها دارای شکل ظاهری شبیه به مولتی مترها بوده و قابلیت اندازه گیری چندین ورودیِ دما را دارا هستند. همچنین می‌توانند دما را با واحدهای مختلف مانند کلوین، سانتی گراد و فارنهایت اندازه‌گیری کنند. این ترمومترها دارای صفحۀ نمایش دیجیتالی همراه با نور پشت صفحه بوده که این امکان را به شما می‌دهند تا در شرایط نوری مناسب به راحتی دما را قرائت نمایید.
از مزایای دیگر این ترمومترها قابلیت ذخیره مقادیر دمای اندازه گیری شدۀ آن هم به تعداد زیاد بوده که این امکان را به شما می‌دهد تا در زمان مناسب برای دسترسی به نتایج اندازه گیری شده، به حافظۀ دستگاه رجوع کنید. این ترمومترها پرتابل بوده به این معنی که به صورت نصبی و ثابت شده در محل نبوده و برای استفاده در مکان‌های مختلف طراحی شده و قابل حمل هستند.
ترمومتر ترموکوپلی
این ترمومتر از دو فلز غیر همجنس تشکیل شده و بر اساس پدیدۀ ترموالکتریک عمل می‌کند. این وسیله متشکل از دو میلۀ فلزی بوده که در یک انتها دارای اتصال است. به این نقطه محل اتصال گرم می‌گویند.
زمانی که به این نقطه حرارت وارد می‌شود، در دو سر دیگر آن اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد شده و در صورتی که انتهای آزاد دو میله را به یک مولتی متر متصل نماییم ولتاژی به دست می‌دهد که متناسب با مقدار گرما داده شده به نقطۀ اتصال گرم است که با انجام کالیبراسیون میتوان مقدار گرمای داده شده به ترموکوپل را محاسبه کرد.
ترمومتر دهانی
انواع مختلفی از ترمومترها موجود هستند که به روش تماسی و برای اندازه گیری دما بدن کاربرد دارند. این ترمومترها جهت اندازه گیری میزان دما یا تب فرد مورد نظر در دهان قرار می‌گیرند. دقت اندازه‌گیری این ترمومترها چیزی در حدود 1/0 درجۀ سانتی گراد است.
دماسنج گوشی
این نوع از ترمومترها از دیگر انواع ترمومترهای تماسی و با کاربرد پزشکی بوده که جهت اندازه گیری دمای بدن کاربرد دارند. به این صورت که برای اندازه گیری دمای بدن فرد در داخل گوش قرار می‌گیرند و همانند انواع دهانی دارای دقتی در حدود 1/0 درجۀ سانتی گراد هستند.
ترمومتر جیوه‌ای
این ترمومترها به شکل یک شیشه استوانه‌ای با ضخامت کم بوده که درون آن دارای مقداری از جیوه برای اندازه گیری دما است. روش اندازه گیری دما در این وسیله بر اساس خاصیت انقباض و انبساط جیوه است. به این صورت که با افزایش دما جیوه به دلیل خاصیتی که در میزان ظرفیت گرمایی خود دارد، منبسط شده و در استوانه بالا می‌رود و در صورتی که این وسیله مدرج شده باشد، هنگامی که جیوه در اخل شیشه در ارتفاع مشخصی ثابت شد، دمای متناظر را نشان می‌دهد.
نکته‌ای که باید مد نظر داشت این است که جیوه، ماده‌ای خطرناک بوده و در صورت بروز شکستگی و آزاد شدن جیوه در محیط میتواند باعث بروز خطراتی برای محیط و سلامتی افراد گردد.
ترمومتر RTD
این ترمومترها دارای حسگرهای مقاومتی حساس به دما هستند. عملکرد این ترمومترها به صورت خطی بوده و خروجی به صورت یک مقدار مقاومتی و مشخص تولید می‌کنند. به این صورت که با قرار دادن این ترمومترها در یکی از بازوهای پل وتستون، مقدار مقاومت آن تعیین شده و سپس با انجام کالیبراسیون میتوان مقدار دمای متناظر با آن را به دست آورد.
ساخت ترمومترها RTD
سه نوع ماده در ساخت ترمومترها RTD به کار می رود و انواع آن‌ها عبارتند از:
- پلاتین
- نیکل
- مس
ترمیستور
مقاومت‌های حرارتی یا ترمیستور نوعی از مقاومت‌ها هستند که میزان مقاومت در آن بسته به تغییرات دما دستخوش تغییر می‌شود. به عنوان مثال با افزایش دما میتواند مقدار دما در مقاومت کم یا زیاد شود.
انواع ترمیستورها
این ترمومترها دارای دو نوع مختلف هستند:
- NTC
- PTC
NTC
مقاومت ضریب دمایی منفی به این صورت عمل می‌کند که با افزایش دما مقدار مقاومت آن کم شده و در نتیجه با کم شدن مقدار مقاومت، جریان بیشتر از مدار عبور می‌کند که این مقدار جریان میتواند با انجام تنظیمات و کالیبراسیون مقدار دمای متناظر را نشان دهد.
PTC
مقاومت ضریب دمایی مثبت به این صورت عمل می‌کند که مقدار مقاومت با افزایش دما افزایش یافته و در نتیجه مقدار جریان کمتری از مدار عبور می‌کند. این میزان جریان عبوری میتواند مرجعی برای اندازه‌گیری دمای متناظر باشد.
ترمومترهای غیر تماسی
ترمومترهای مادون قرمز
هر جسم دارای مولکول‌های تشکیل دهنده‌ای است و این مولکول‌ها به طور مداوم در حال ارتعاش هستند. هرچه دمای جسم بالاتر باشد، سرعت ارتعاش مولکول‌های تشکیل دهندۀ جسم بالاتر است. ترمومترهای لیزری بر همین اساس عمل کرده و اشعۀ مادون قرمزی را منتشر می کنند. به هنگام ارسال، برخورد اشعه با جسم، انرژی مادون قرمز دریافتی دچار تغییر شده و این میزان تغییرات توسط سنسور و مدارات داخلی ترمومتر مادون قرمز دریافت شده که میتواند دمای متناظر با انرژی دریافت شده را نمایش دهد.
