آشنایی با انواع ترمومتر ها و کاربرد آنها در صنعت
ترمومتر یا دماسنج، یکی از ابزارهای حیاتی در پایش و کنترل دما در محیطهای صنعتی، آزمایشگاهی و عملیاتی است. این دستگاه نقش کلیدی در تضمین ایمنی تجهیزات، حفظ کیفیت محصولات و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید ایفا میکند. انتخاب درست نوع ترمومتر، متناسب با شرایط محیطی و نیازهای فنی، تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم‌ها و بهره‌وری نهایی دارد. آشنایی دقیق با انواع دماسنجها و کاربرد هر یک در زمان خرید تجهیزات اندازه گیری دما گامی ضروری در طراحی و اجرای راهکارهای کنترل دما در صنایع پیشرو به‌شمار می‌رود.
آشنایی با انواع ترمومتر صنعتی
انواع دماسنج صنعتی بر اساس نحوه تماس با هدف به دو دسته کلی تماسی (Contact) و غیرتماسی (Non-Contact) تقسیم میشوند. دماسنج‌های تماسی باید به صورت فیزیکی با جسم مورد نظر تماس داشته باشند تا دما را اندازهگیری کنند. در مقابل، دماسنج‌های غیرتماسی دما را از فاصله و با استفاده از تابش فروسرخ (مادون قرمز) اندازهگیری می‌کنند، که این ویژگی برای محیطهای خطرناک یا نقاط غیرقابل دسترس ایده‌آل است.
انواع ترمومترهای تماسی
این دسته از دماسنجها به دلیل دقت بالا و قابلیت استفاده در طیف گسترده‌ای از کاربردها بسیار محبوب هستند. عملکرد آنها بر اساس اصول فیزیکی مانند انبساط فلزات، تولید ولتاژ در اثر اختلاف دما، یا تغییر مقاومت الکتریکی است.
ترمومتر بی‌متال
این دماسنجها از دو نوار فلزی با ضرایب انبساط حرارتی متفاوت ساخته شده‌اند که به هم متصل شده‌اند. با تغییر دما، این نوارها به میزان متفاوتی منبسط و منقبض میشوند و باعث خم شدن نوار ترکیبی و حرکت یک عقربه روی یک صفحه درجه‌بندی شده میشوند. خرید ترمومتر بی متال به دلیل سادگی، دوام بالا و عدم نیاز به منبع تغذیه، در سیستم‌های گرمایشی و تهویه مطبوع (HVAC) و پمپ‌های صنعتی کاربرد فراوانی دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ترموکوپل
ترموکوپل یک حسگر دمای الکتریکی است که از اتصال دو سیم فلزی غیرمشابه تشکیل شده است. وقتی محل اتصال این دو سیم گرم میشود، یک ولتاژ الکتریکی کوچک تولید میشود که متناسب با دما است. ترموکوپل‌ها به دلیل توانایی اندازهگیری دماهای بسیار بالا (تا 1800 درجه سانتی‌گراد) و سرعت پاسخ‌گویی بالا، در صنایعی مانند فولادسازی، کوره‌های صنعتی و صنایع نفت و گاز بسیار پرکاربرد هستند. برای مشاهده و خرید ترموکوپل میتوایند وارد صفحه لینک شده شوید.
سنسورهای RTD (مقاومت حرارتی)
این سنسورها (Resistance Temperature Detector) بر اساس اصل تغییر مقاومت الکتریکی فلزات با تغییر دما کار می‌کنند. با افزایش دما، مقاومت الکتریکی فلز (معمولاً پلاتین) به صورت خطی افزایش می‌یابد. RTDها به دلیل دقت بالا، پایداری طولانی‌مدت و قابلیت کالیبراسیون، در کاربردهایی که به اندازهگیری دقیق دما نیاز است، مانند صنایع داروسازی، غذایی و آزمایشگاه‌ها، بسیار پرکاربرد هستند. اغلب از آنها به جای ترموکوپل‌ها در دماهای پایین‌تر و متوسط استفاده میشود.
ترمومترهای گازی
این نوع دماسنج بر اساس اصل تغییر فشار گاز با تغییر دما در حجم ثابت کار میکند. یک حباب حساس به دما از طریق یک لوله مویین به یک نمایشگر فشار متصل است. با افزایش دما، فشار گاز درون حباب افزایش می‌یابد و این فشار توسط نمایشگر به دما تبدیل میشود. ترمومتر گازی برای اندازهگیری دماهای بسیار بالا و پایین مناسب هستند و بیشتر در صنایع شیمیایی و پتروشیمی استفاده میشوند.
ترمومترهای مایعی (جیوه‌ای و الکلی)
این دماسنجها از انبساط یک مایع (مانند جیوه یا الکل) درون یک لوله شیشه‌ای مدرج برای اندازهگیری دما استفاده می‌کنند. با افزایش دما، مایع منبسط شده و در لوله بالا می‌رود. با توجه به سمی بودن جیوه و محدودیت‌های زیست‌محیطی، دماسنج‌های الکلی که ایمن‌تر هستند، جایگزین آنها شده‌اند. این دماسنجها بیشتر در آزمایشگاه‌ها و برخی کاربردهای صنعتی سبک استفاده میشوند.
انواع ترمومترهای غیر تماسی
این دماسنجها برای اندازهگیری دما در شرایطی که تماس فیزیکی با جسم امکان‌پذیر نیست یا خطرناک است، ایده‌آل هستند. عملکرد آنها بر اساس اندازهگیری تابش فروسرخ (مادون قرمز) ساطع شده از سطح اجسام است.
ترمومترهای لیزری (مادون قرمز)
این دماسنجها با اندازهگیری تابش مادون قرمز ساطع شده از سطح اجسام، دما را از فاصله دور تعیین می‌کنند. پرتو لیزر تنها به عنوان یک نشانگر برای مشخص کردن نقطه اندازهگیری استفاده میشود. خرید ترمومترهای لیزری برای اندازهگیری دمای اجسام در حال حرکت یا نقاطی که دسترسی به آنها خطرناک یا غیرممکن است (مانند تجهیزات الکتریکی) ایده‌آل هستند و در صنایع خودرو، الکترونیک و فلزات کاربرد دارند.
ترمومترهای دیجیتال پرتابل
ترمومتر دیجیتال پرتابل با استفاده از حسگرهای نیمه‌هادی یا ترموکوپل، دما را به صورت دیجیتالی نمایش می‌دهند. سبک، قابل حمل و دارای دقت بالا هستند. این ابزارها به دلیل سهولت استفاده و پاسخ‌گویی سریع، در بازرسی‌های صنعتی، نگهداری تجهیزات صنعتی و اندازه‌گیری‌های میدانی کاربرد دارند.
چرا ترانسمیترها تو اتوماسیون صنعتی مهم هستن؟
آیا میدانید ترانسمیتر چیست و چه کاربردی دارد؟ درجواب این سوال باید گفت آنها یک ابزار الکترونیکی کلیدی در سیستم‌های اندازهگیری صنعتی هستند که وظیفه اصلی آنها تبدیل سیگنال ضعیف و خام حسگر دما به یک سیگنال استاندارد و قوی است. حسگرهایی مانند ترموکوپل و RTD خروجی‌های بسیار کوچکی تولید می‌کنند (به ترتیب در حد میلی‌ولت و میلی‌اهم) که برای انتقال در فواصل طولانی و بدون افت یا نویز، مناسب نیستند. ترانسمیتر دما این سیگنال ضعیف را دریافت کرده و به یک سیگنال استاندارد صنعتی مانند ۴-۲۰ میلی‌آمپر یا ۰-۱۰ ولت تبدیل میکند که به آن سیگنال حلقه‌جریان (Loop Current) نیز گفته میشود. این فرآیند تبدیل، دقت و پایداری اندازهگیری را به شدت افزایش می‌دهد و امکان ارسال داده‌ها را به تجهیزات کنترلی در فاصله‌های دور فراهم میکند.
اهمیت ترانسمیترها در اتوماسیون صنعتی از همین جا نشئت می‌گیرد. سیگنال‌های استاندارد شده، به سیستم‌های کنترل، نمایشگرها، و PLCها (کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی) اجازه می‌دهند تا به صورت دقیق و قابل اطمینان، داده‌های دما را دریافت و پردازش کنند. استفاده از سیگنال ۴-۲۰ میلی‌آمپر به ویژه در محیطهای صنعتی بسیار رایج است، چرا که در مقابل نویزهای الکتریکی مقاوم است و امکان تشخیص خرابی یا قطع شدن سیم را فراهم میکند (سیگنال صفر میلی‌آمپر نشان‌دهنده خرابی است، نه دمای صفر). به همین دلیل، ترانسمیترها به عنوان یک واسطه ضروری، نقش حیاتی در سیستم‌های کنترلی پیشرفته مانند پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و سیستم‌های HVAC ایفا می‌کنند و ستون فقرات نظارت و کنترل دقیق فرآیندها به شمار می‌روند.
انتخاب دماسنج مناسب برای کاربردهای صنعتی
در قسمت قبل شما را با انواع ترمومتر صنعتی آشنا کریدم. فراموش نکنید انتخاب دماسنج مناسب، گامی حیاتی برای تضمین دقت و ایمنی در هر فرآیند صنعتی است. برای این انتخاب، باید عوامل متعددی را در نظر گرفت:
- محدوده دمایی (Temperature Range): اولین و مهم‌ترین فاکتور، محدوده دمایی فرآیند است. برای دماهای بسیار بالا (تا 1800 درجه سانتی‌گراد)، ترموکوپل‌ها بهترین گزینه هستند. در مقابل، برای اندازهگیری دماهای متوسط و پایین که نیاز به دقت بالا دارند، سنسورهای RTD ایده‌آل هستند. دماسنج‌های مایعی مانند الکل نیز برای دماهای پایین و محیطهای آزمایشگاهی مناسب‌اند.
- دقت و سرعت پاسخ‌گویی (Accuracy and Response Time): در کاربردهایی که کوچک‌ترین نوسانات دما حیاتی است (مانند صنایع داروسازی)، RTDها به دلیل دقت و پایداری بالا ارجحیت دارند. در فرآیندهایی که سرعت تغییرات دما بسیار زیاد است (مانند کوره‌های القایی)، ترموکوپل‌ها به دلیل پاسخ‌گویی سریع، گزینه‌ای مناسب‌ترند.
- مقاومت محیطی (Environmental Resistance): شرایط محیطی محل نصب دماسنج بسیار مهم است. برای محیطهای دارای لرزش، فشار بالا یا مواد شیمیایی خورنده، باید از ترمومترهای مستحکم مانند بی‌متال یا سنسورهای محصور شده در ترموول‌ها (Thermowells) استفاده کرد. ترمومترهای غیرتماسی (لیزری) نیز برای محیطهای خطرناک یا نقاط غیرقابل دسترس ایده‌آل هستند.
- هزینه (Cost): در پروژه‌های بزرگ، هزینه خرید و نصب نقش مهمی ایفا میکند. ترموکوپل‌ها معمولاً ارزان‌تر از RTDها هستند، اما دقت کمتری دارند. در مقابل، RTDها اگرچه گران‌ترند، اما با ارائه دقت و پایداری بیشتر، هزینه‌های نگهداری را در بلندمدت کاهش می‌دهند.
نکات کلیدی در نگهداری و کالیبراسیون دماسنج‌های صنعتی
حفظ دقت و کارایی دماسنجها در محیطهای صنعتی نیازمند نگهداری و کالیبراسیون منظم است. با گذشت زمان، عملکرد هر سنسور دما دچار انحراف یا "دریفت" میشود که می‌تواند منجر به نتایج نادرست، افت کیفیت محصول و حتی حوادث ایمنی شود. کالیبراسیون فرآیندی حیاتی است که در آن، خروجی دماسنج با یک مرجع استاندارد مقایسه و تنظیم میشود. علاوه بر کالیبراسیون دوره‌ای، نگهداری فیزیکی شامل استفاده از ترموول برای محافظت از سنسور در برابر فشار و خوردگی، بازرسی منظم برای شناسایی آسیب‌های ظاهری و تمیزکاری از رسوبات، همگی از اقدامات کلیدی برای تضمین طول عمر و عملکرد دقیق این ابزارها هستند.
توجه به نگهداری صحیح و کالیبراسیون، سرمایه‌گذاری مهمی برای تضمین ایمنی فرآیندها و حفظ استانداردهای تولید است. نوسانات غیرمعمول، پاسخ‌گویی کند یا عدم تغییر خروجی دماسنج، نشانه‌های واضحی از خرابی سنسور هستند که نباید نادیده گرفته شوند. از آنجا که کالیبراسیون قلب فرآیند کنترل کیفیت در ابزار دقیق است، در مقاله‌ای جداگانه به طور کامل به این موضوع پرداخته‌ایم. برای درک عمیق‌تر اینکه کالیبراسیون ابزار دقیق چیست و چرا اینقدر اهمیت دارد، پیشنهاد می‌کنیم آن مقاله را مطالعه کنید.
سوالات متداول
1- ترمومتر چیست؟
ترمومتر یا دماسنج، دستگاهی است که برای اندازهگیری دما در محیطهای مختلف صنعتی، آزمایشگاهی و عملیاتی استفاده میشود. برای انتخاب مناسبترین ابزار برای کاربرد مورد نظر، آشنایی با انواع دماسنج صنعتی ضروری است.
2- انواع اصلی دماسنجها کدامند؟
دماسنجها به دو دسته اصلی تماسی (Contact) و غیر تماسی (Non-Contact) تقسیم میشوند که هر کدام بر اساس نوع کاربرد و محیط مورد استفاده قرار میگیرند.
3- تفاوت ترمومتر تماسی با غیر تماسی در چیست؟
تفاوت اصلی بین ترمومتر تماسی و غیر تماسی در نحوه اندازهگیری دما است. ترمومتر تماسی برای اندازهگیری دما نیاز به تماس فیزیکی با جسم دارد، در حالی که ترمومتر غیر تماسی دما را از فاصله و با استفاده از تابش مادون قرمز اندازهگیری میکند.
---