انواع ترمومتر ها و کاربرد آنها در صنعت

ترمومتر چیست و چه انواعی دارد

ترمومتر یا دما سنج وسیله ای است که برای اندازه گیری و نمایش میزان دمای یک جسم، سیال یا سیستم مورد استفاده قرار می گیرد و دارای مصارف صنعتی و خانگی است. می دانیم دما از جمله کمیت های فیزیکی ست که میزان جنبش ذرات ماده در واقع میانگین انرژی ذرات ماده را نشان می دهد و با واحد های متفاوتی از جمله درجه سانتی گراد، کلوین، فارنهایت، رانکین و ... شناخته می شود.حال که متوجه شدید ترمومتر چیست باید بدانید در هنگام خرید تجهیزات اندازه گیری دما مانند ترمومتر باید عوالی را در انتخاب ترمومتر در نظر بگیرید که در این مطلب به آنها نیز اشاره خواهیم کرد و شما را با انواع ترمومتر بیشت اشنا می کنیم.

ترمومتر در صنعت

ترمومتر صنعتی تجهیزیست برای استفاده در سیستم ‌های صنعتی و صنایع تولیدی طراحی شده است. این نوع ترمومترها برای اندازه‌گیری دما در محیط‌ها و فرآیندهای صنعتی با شرایط سخت تر و متنوع‌تر استفاده می‌شوند. ترمومترهای صنعتی اغلب دارای ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی هستند که استفاده در محیط‌های صنعتی را ممکن و عملی می‌کنند. برخی از ویژگی‌های ترمومترهای صنعتی عبارتند از:

1. مقاومت در برابر شرایط سخت: ترمومترهای صنعتی باید مقاومت بالا در برابر شرایط سخت محیطی مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، رطوبت، فشار، لرزش و شوک مکانیکی داشته باشند.

2. دقت و قابلیت اندازه‌گیری گسترده: ترمومترهای صنعتی باید قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده‌های گسترده را داشته باشند و دقت مطلوب را در اندازه‌گیری دما ارائه دهند.

3. سرعت پاسخ‌گویی: در برخی از فرآیندهای صنعتی، سرعت اندازه‌گیری دما بسیار مهم است. ترمومترهای صنعتی باید قدرت پاسخگویی سریع و دقیقی داشته باشند.

4. قابلیت اتصال و ارتباط: برخی از ترمومترهای صنعتی قابلیت اتصال به سیستم‌های کنترلی و ارتباط با دستگاه‌های مرکزی را دارند، به منظور نظارت و کنترل دما در طول فرآیندهای صنعتی.

5. مقاومت در برابر تداخلات الکترومغناطیسی: در برخی از محیط‌های صنعتی، تداخلات الکترومغناطیسی ممکن است ایجاد شود که می‌تواند دقت اندازه‌گیری دما را تحت تأثیر قرار دهد. ترمومترهای صنعتی باید مقاومت لازم در برابر این تداخلات را داشته باشند.

جنس ترمومتر ها:

ترمومترهای صنعتی از مواد مختلفی ساخته می‌شوند، که بستگی به نوع ترمومتر و شرایط کاربرد آن دارد. در زیر تعدادی از مواد معمولاً استفاده شده در ساخت ترمومترهای صنعتی را بررسی خواهیم کرد:

-استیل ضد زنگ: استیل ضد زنگ (Stainless Steel) یکی از مواد شایع در ساخت ترمومترهای صنعتی است. این ماده به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و اثرات زیان‌آور محیطی، مناسب برای کاربردهای صنعتی است.

-پلاستیک مهندسی: برخی از ترمومترهای صنعتی از پلاستیک‌های مهندسی مانند پلی‌پروپیلن (Polypropylene) یا پلی‌اتیلن (Polyethylene) ساخته می‌شوند. این پلاستیک‌ها مقاومت بالا در برابر شوک مکانیکی، شیمیایی و حرارتی دارند.

-سرامیک: سرامیک‌ها در ترمومترهای صنعتی به عنوان ماده‌ای با مقاومت بالا در برابر دماهای بالا و خوردگی استفاده می‌شوند. سرامیک‌هایی مانند اکسید آلومینیوم (Alumina) و کربید سیلیسیوم (Silicon Carbide) پرکاربرد هستند.

-تیتانیوم: تیتانیوم (Titanium) به دلیل خواص مقاومت بالا در برابر خوردگی، حرارت و فشار، در ترمومترهای صنعتی استفاده می‌شود. این ماده در برخی از بخش‌های ترمومترها که در معرض شرایط سخت قرار می‌گیرند، مانند سوزن‌ها و پروب‌ها، استفاده می‌شود.

-نایلون: نایلون (Nylon) نیز در برخی از ترمومترهای صنعتی به عنوان ماده‌ای با مقاومت بالا در برابر شوک مکانیکی و حرارت استفاده می‌شود.

استفاده از هر ماده خاصی در ساخت ترمومترهای صنعتی بستگی به شرایط کاربرد، دما، فشار، خوردگی و سایر عوامل محیطی دارد. همچنین، برخی ترمومترهای صنعتی دارای پوشش‌های محافظ مانند لایه‌های پلیمری، روکش‌های مقاوم در برابر خوردگی یا روکش‌های عایق حرارتی هستند تا به مقاومت و دقت ترمومتر کمک کنند.

کاربرد ترمومتر ها در صنعت

ترمومترها در صنعت دارای کاربردهای متنوعی هستند و در بسیاری از صنایع برای اندازه‌گیری و کنترل دما استفاده می‌شوند. در زیر تعدادی از کاربردهای ترمومترها در صنعت را بررسی خواهیم کرد:

1. صنعت نفت و گاز: ترمومترها در صنعت نفت و گاز برای اندازه‌گیری دما در مخازن نفتی، خطوط لوله، واحدهای پالایشگاهی، کنترل دمای چاه‌های نفتی و گازی و دریافت داده‌های دمایی در فرآیندهای حفاری استفاده می‌شوند.

2. صنایع شیمیایی و پتروشیمی: در صنایع شیمیایی و پتروشیمی، ترمومترها برای کنترل دمای واکنش‌های شیمیایی، اندازه‌گیری دمای واحدهای تولیدی، کنترل دمای راکتورها، کنترل دمای فرآیندها و پالایشگاه‌ها استفاده می‌شوند.

3. صنعت فولاد: در صنعت فولادسازی، ترمومترها برای کنترل دمای آسیاها، کنترل دمای ذوب فلزات، کنترل دمای فرآیندهای حرارتی و اندازه‌گیری دمای واحدهای فولادسازی استفاده می‌شوند.

4. خودروسازی: در صنعت خودروسازی، ترمومترها برای کنترل دمای موتورها، اندازه‌گیری دمای سیستم‌های خنک‌کننده، کنترل دمای قطعات و اجزای خودرو، و اندازه‌گیری دمای سیستم‌های ترمز و تعلیق استفاده می‌شوند.

5. صنعت غذایی: در صنعت غذایی، ترمومترها برای کنترل دمای فرآیندهای پخت و پز، سردخانه‌ها، آب‌های اقیانوسی، آب‌های آبزیان، و اندازه‌گیری دمای مواد غذایی استفاده می‌شوند.

6. صنعت داروسازی: در صنعت داروسازی، ترمومترها برای کنترل دمای راکتورها، اندازه‌گیری دمای تجهیزات تولید دارو، کنترل دمای انبارها و سردخانه‌ها، و کنترل دمای فرآیندهای تولید دارو استفاده می‌شوند.

7. صنعت پمپ‌ها: در صنعت پمپاژ ترمومترها برای  کنترل دما ، مانیتورینگ تغییرات دما ، کنترل خنک‌کنندگی سیستم ، حفظ ایمنی و جلوگیری از خطرات و بهبود عملکرد سیستم‌های پمپاژ بسیار مفید و مورد استفاده هستند.

این تنها چند مثال از کاربردهای ترمومترها در صنعت هستند. ترمومترها در بسیاری ازصنایع دیگر نیز مانند صنعت الکترونیک، صنعت آب و فاضلاب، صنعت آرایشی و بهداشتی، صنعت فرآوری غذا و بیشتر به کار می‌روند. این دستگاه‌ها به کنترل دما و تنظیم فرآیندهای حرارتی و همچنین برای اندازه‌گیری و نظارت بر دمای محیط‌ها و مواد مختلف استفاده می‌شوند.

انواع روش اندازه گیری دما

روش های اندازه گیری دما را می توان به دو صورت تماسی و غیر تماسی تقسیم بندی کرد.

ترمومتر تماسی

در حالت تماسی، سنسور ترمومتر با سیستم در حال آزمایش تماس مستقیم برقرار می کند و در مدل های آنالوگ بیشتر کاربرد دارد. از جمله ترمومتر هایی که به روش تماسی دما را اندازه گیری می کنند میتوان موارد زیر را نام برد:

• ترمومتر بی متال
• ترموکوپل
• ترمومتر های جیوه ایی و الکلی
• ترمومتر های گازی و ...

ترمومتر تماسی یا ترمومتر قرارگیری مستقیم (contact thermometer) نوعی ترمومتر است که برای اندازه‌گیری دما از طریق مستقیم قرار دادن سنسور یا پروب در تماس با منبع حرارتی یا جسم مورد نظر استفاده می‌شود. در این نوع ترمومترها، سنسور فیزیکی (معمولاً رزیستور یا ترموکوپل) به منبع حرارتی یا جسم مورد نظر متصل می‌شود تا دما را اندازه‌گیری کند.

سنسور یا پروب تماسی ممکن است به صورت یک سوزن یا ابریشمی باشد که مستقیماً بر روی سطح جسم قرار می‌گیرد. با قرار دادن پروب در تماس با جسم، حرارت از جسم به سنسور منتقل می‌شود و تغییرات مقاومت یا ولتاژ سنسور، که با دمای جسم مرتبط است، توسط ترمومتر خوانده می‌شود.

ترمومترهای تماسی معمولاً برای اندازه‌گیری دما در سطوح صاف و جامد مانند سطوح فلزی، صفحات نمایشگرها، قطعات الکترونیکی و محیط‌های مختلف صنعتی استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند دماهای بسیار بالا یا پایین را اندازه‌گیری کنند، بسته به نوع سنسور و محدوده عملکرد آنها.

در مجموع، ترمومترهای تماسی به دلیل قرارگیری مستقیم با منبع حرارتی و دقت بالا در اندازه‌گیری دما، در بسیاری از صنایع و برنامه‌های مختلف، از جمله پزشکی، غذایی، صنعتی و آزمایشگاهی استفاده می‌شوند.

ترمومتر غیر تماسی

ترمومترهای غیر تماسی یا ترمومترهای بی‌تماس (non-contact thermometers) نوعی ترمومتر هستند که برای اندازه‌گیری دما از راه دور و بدون نیاز به تماس مستقیم با منبع حرارتی یا جسم مورد نظر استفاده می‌شوند. این ترمومترها از فناوری‌های مختلفی مانند تشعشعات فروسرخ (infrared) یا لیزر استفاده می‌کنند. از جمله ترمومتر های غیر تماسی نیز میتوان ترمومتر های لیزری، اینفرارد ترمومتر را نام برد

ترمومترهای غیر تماسی با استفاده از تابش فروسرخ، تابش حرارتی موجود در جسم را می‌سنجند. آنها به کمک یک سنسور حرارتی یا سنسورهای مادون قرمز، تابش فروسرخ جسم را تشخیص می‌دهند و دمای آن را محاسبه می‌کنند. بعضی از ترمومترهای غیر تماسی همچنین دارای لیزر هستند که به عنوان نشانگر محل اندازه‌گیری استفاده می‌شوند، اما توجه کنید که لیزر تنها برای نمایش محل اندازه‌گیری است و خودی از خود دما را اندازه‌گیری نمی‌کند.

ترمومترهای غیر تماسی به دلیل سرعت و سهولت استفاده، محدودیت کمتر در دسترسی به نقاط دور و امکان اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا یا پایین، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در صنعت غذایی، پزشکی، صنعت برق و الکترونیک، کنترل دما در فضاهای عمومی مانند فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های قطار و در بسیاری از موارد دیگر، از ترمومترهای غیر تماسی استفاده می‌شود.

 ترمومتر تماسی یا غیر تماسی؟

ترمومترهای غیر تماسی و ترمومترهای تماسی هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. در ادامه، مزایا و معایب هر دو نوع ترمومتر را بررسی می‌کنیم:

مزایای ترمومترهای غیر تماسی:

1. عدم نیاز به تماس مستقیم: یکی از مزایای اصلی ترمومترهای غیر تماسی این است که برای اندازه‌گیری دما نیازی به تماس مستقیم با جسم مورد نظر ندارند. این امر اجازه می‌دهد تا دما به سرعت و بدون تأثیر بر روی جسم اندازه گیری شود. همچنین، از راه دور می‌توان دما را اندازه گرفت که در برخی موارد، مانند اندازه‌گیری دما در مکان‌های دور یا در شرایط خطرناک، بسیار مفید است.

2. ایمنی: ترمومترهای غیر تماسی به طور کلی ایمن‌تر هستند زیرا بدون تماس با منبع حرارتی یا جسم، خطر احتمالی آسیب جسمی را کاهش می‌دهند.

3. کاربرد گسترده: این نوع ترمومترها در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله صنعت، پزشکی، غذایی، الکترونیک و غیره.

معایب ترمومترهای غیر تماسی:

1. دقت محدود: ترمومترهای غیر تماسی ممکن است در برخی موارد دقت کمتری نسبت به ترمومترهای تماسی داشته باشند. این ممکن است به دلیل تأثیرات محیطی، مانند نور محیط، رطوبت و موارد دیگر باشد.

2. قیمت بالا: به طور کلی، ترمومترهای غیر تماسی قیمت بالاتری نسبت به ترمومترهای تماسی دارند. این ممکن است به دلیل فناوری پیچیده‌تر و استفاده از سنسورها و تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر باشد.

3. تأثیر محیطی: ترمومترهای غیر تماسی ممکن است تحت تأثیر محیطی مانند نور خورشید، غبار و دیگر تشعشعات موجود در محیط، قرار بگیرند که ممکن است بر دقت آنها تأثیر بگذارد.

در نهایت، انتخاب بین ترمومترهای تماسی و غیر تماسی بستگی به نوع کاربرد، دقت مورد نیاز،محیط کاری و سایر عوامل دارد. در برخی موارد، ممکن است بهتر باشد از ترمومترهای تماسی استفاده کنید، در حالی که در موارد دیگر، ترمومترهای غیر تماسی می‌توانند انتخاب مناسبی باشند.

 حال به ویژگی هر کدام از موارد ذکر شده می پردازیم:

انواع ترمومتر

ترمومتر های انواعی دارد که در زیر آنها را شرح خواهیم داد:

ترمومتر بی متال bimetal thermometer

ترمومتر بی‌متال (Bimetal Thermometer) یک نوع ترمومتر مکانیکی از نوع تماسی است که بر اساس اصل تغییر شکل دو لایه فلزی مختلف به عنوان حسگر حرارتی عمل می‌کند. اساس کار این دماسنج ها  ضریب انبساط حرارتی فلزات مختلف است و از رابطه آن با دما برای اندازه گیری دما استفاده می شود. این ترمومتر با استفاده از دو لایه فلزی مختلف که به هم جوش داده شده‌اند، تغییر شکل خود را به عنوان نشانگر دما استفاده می‌کند.

این دماسنج ها دارای سنسوری هستند که از 2 ورق فلزی متفاوت معمولاً استیل ضدزنگ و مس تشکیل شده که ضریب انبساط متفاوتی نیز دارند و روی هم قرار گرفته اند. با افزایش یا کاهش دمای محیط یکی از این ورق ها زود تر خم میشود. در خیلی از ترمومتر ها این ورق ها را به صورت مارپیچ یا فنر می سازند. که با افزایش دما این فنر یا مارپیچ باز شده و به دور خود می چرخد و با کاهش دما فنر جمع می گردد و عقربه گیج را که به آن متصل است حول محورش می چرخاند و باعث حرکت سوزن یا شاخه‌ی نشانگر روی نمایشگر می‌شود. رنج دمایی این دماسنج ها 40- تا 150 درجه سانتی گراد است و دارای صفحه 5، 10 و 15 سانت می باشد.

مزیت اصلی ترمومترهای بی‌متال این است که آن‌ها برای استفاده روزمره  و معمولی دقیق و قابل اعتماد هستند و نیاز به برق یا منبع تغذیه خارجی ندارند. آن‌ها همچنین دارای پاسخ‌گویی سریع به تغییرات دما هستند و قابل استفاده در دماهای بسیار بالا یا پایین هستند. به عنوان مثال، ترمومترهای بی‌متال معمولاً در بخش‌های صنعتی، خودروسازی، پزشکی و آشپزخانه‌ها استفاده می‌شوند.

با این حال، باید توجه داشت که ترمومترهای بی‌متال به دلیل ساختار مکانیکی‌شان، ممکن است دقت کمتری نسبت به ترمومترهای دیجیتال یا برخی ترمومترهای مایع داشته باشند. همچنین، برای اندازه‌گیری دقیق دما، نیاز است تا ترمومتر بی‌متال به صورت منظم کالیبره شود.

ترمومترهای بی‌متال به دلیل ویژگی‌های مکانیکی خاص خود، در بسیاری از صنایع و برنامه‌ها زیادی از جمله در صنعت نفت و گاز برای اندازه‌گیری دما در لوله‌ها، مخازن، کوره‌ها ، صنایع شیمیایی برای کنترل دما در واکنش‌ها، تانک‌ها، راکتورها، صنایع فولادی برای اندازه‌گیری دما در کوره‌ها، کوره‌های ذوب، واحدهای آهن و فولاد، صنایع غذایی ، صنایع دارویی ، خودرو سازی ، صنعت آب و فاضلاب ، صنایع پمپاژ و انرژی، الکترونیک، پتروشیمی، کاغذ و سلولز، فرآیندهای تولید و ساخت و ساز. این ترمومترها به دلیل دقت، قابلیت تحمل دماهای بالا و پاسخ‌گویی سریع، در بسیاری از برنامه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ترمومتر جیوه ایی و الکلی

ترمومتر جیوه‌ای (Mercury thermometer) یک نوع ترمومتر است که برای اندازه‌گیری دما از جیوه (آمالگام) یا الکل استفاده می‌کند. طراحی ترمومتر جیوه‌ای بر اساس تأثیر تغییر  چگالی جیوه با دما استوار است. زمانی که جیوه گرم می‌شود، حجم آن افزایش می‌یابد و طول ستون جیوه در ترمومتر بالا می‌رود. این دماسنج ها شامل یک شیشه مدرج و شفاف هستند که درون آنها را از جیوه یا الکل پر می کنند. افزایش دما باعث افزایش حجم و انبساط سیال درون دماسنج شده و بر اساس افزایش حجم سیال میزان دما را اندازه گیری می کنند. عمده کاربرد این دماسنج ها در پزشکی است.

در ترمومتر جیوه‌ای، ستون جیوه در یک لوله باریک و بسته قرار دارد. در سر بالایی لوله، یک پیستون یا یک فلز نرم وزن مانند فولاد ضد زنگ قرار دارد که به یک سنجشکار متصل است. وقتی دما افزایش می‌یابد، جیوه گرم می‌شود و حجم آن افزایش می‌یابد. این باعث فشار جیوه بر روی پیستون یا سنجشکار می‌شود و پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند. این حرکت پیستون در نهایت به عنوان نشانگری برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌شود.

ترمومتر جیوه‌ای دارای مزایا و معایب خاصی است. مزایای آن عبارتند از:

1. دقت بالا: ترمومترهای جیوه‌ای دارای دقت بالایی در اندازه‌گیری دما هستند و می‌توانند تغییرات کوچک دما را تشخیص دهند.

2. پاسخ‌گویی سریع: به دلیل خواص حرارتی جیوه، ترمومتر جیوه‌ای به سرعت به تغییرات دما پاسخ می‌دهد.

3. پایداری: جیوه به خوبی در برابر تغییرات طول و حجم پایدار است، که به معنای پایداری بالای ترمومتر جیوه‌ای است.

معایب استفاده از ترمومتر جیوه‌ای شامل موارد زیر می‌شود:

1. سمی بودن جیوه: جیوه یک ماده سمی است که می‌تواند در صورت خروج از ترمومتر و ورود به بدن، آسیب جدی به سلامتی ایجاد کند. به همین دلیل، استفاده از ترمومترهای جیوه‌ای در بسیاری از کشورها ممنوع شده است و جایگزین‌های ایمن‌تر مانند ترمومترهای دیجیتال الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

2. شکستن و نشت جیوه: در صورت شکستن ترمومتر جیوه‌ای، نشت جیوه باعث ایجاد آسیب های جبران ناپذیر خواهد شد. در حال حاضر، ترمومترهای جیوه‌ای برای استفاده عمومی و تجاری به طور گسترده‌ای ممنوع شده‌اند و در بسیاری از کشورها جایگزین‌های ایمن‌تر مانند ترمومترهای دیجیتال الکترونیکی استفاده می‌شود.

ترموکوپل

ترموکوپل یک حسگر دما است که بر اساس اصل افت ولتاژ در اتصال دو فلز مختلف به وجود می‌آید. این دستگاه دارای دو سر متصل به دو نوع فلز مختلف است و وقتی در تماس با محیطی با دمای متفاوت قرار می‌گیرد، باعث تولید ولتاژ الکتریکی می‌شود. ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل مستقیماً متناسب با تفاوت دما در محیط است.

ترموکوپل یا ترموکوبل از جمله روش های تولید برق از دو فلز ناهمگون است. در این روش دوسر سیم های فلزی غیر مشابه را بهم و دو سر دیگر آن را به محل خوانش و گزارش دما متصل می کنند. با افزایش دما در محل اتصال دو سیم به دلیل وجود اختلاف پتانسیل، جریان الکتریسیته بسیار ناچیزی تولید شده و در سیم ها جریان می یابد. اگر دما افزایش یابد میزان تبادل الکترون ها و جریان الکتریکی نیز افزایش یافته و از طریق همین قانون با بررسی مقدار جریان تولید شده، میزان دما را اندازه گیری می کنند. محدوده دمایی که ترموکوپل ها قادر به اندازه گیری آن هستند 180- تا 1800 درجه سانتی گراد است و در مدل های مختلفی بر حسب دمای اندازه گیری و جنس آلیاژ به کار برده شده وجود دارد.

مزایای استفاده از ترموکوپل عبارتند از:

1. دامنه دمایی وسیع: ترموکوپل‌ها قادر به اندازه‌گیری دما در دامنه‌های گسترده‌ای هستند، از دماهای بسیار پایین تا دماهای بسیار بالا مانند ترموکوپل‌هایی که برای اندازه‌گیری دما در فضاهای بسیار گرم مانند کوره‌ها یا کوره‌های ذوب استفاده می‌شود.

2. قابلیت مقاومت در برابر شرایط سخت: ترموکوپل‌ها معمولاً از مواد مقاوم در برابر خوردگی و فشار بالا ساخته می‌شوند، به عنوان مثال، ترموکوپل‌های استیلیت برای مقاومت در برابر خوردگی در صنایع شیمیایی استفاده می‌شوند.

3. سرعت پاسخگویی بالا: ترموکوپل‌ها با سرعت بالا به تغییرات دما پاسخ می‌دهند و می‌توانند تغییرات دما را به صورت فوری تشخیص دهند.

4. قابلیت اندازه‌گیری دما در نقاط مختلف: به دلیل اینکه ترموکوپل دارای دو سر است، می‌توان آن را در نقاط مختلف یک سیستم قرار داد و دما را در این نقاط اندازه‌گیری کرد.

5. قابلیت استفاده در محیط های خطرناک: به علت عدم نیاز به تغذیه خارجی، ترموکوپل‌ها می‌توانند در محیط‌های خطرناک مانند محیط های انفجاری و یا محیط های با ولتاژ بالا استفاده شوند.

به علاوه، ترموکوپل‌ها قابلیت کالیبره کردن و تنظیم مجدد را دارند و قطعات قابل تعویضی برای آنها در دسترس هستند.

ترمومتر گازی

ترمومتر گازی یک نوع ترمومتر است که بر اساس خصوصیات گازها در تغییر حجم خود به دما می‌پردازد.این دماسنج که به ترمومتر دنباله دار نیز معروف است و بر اساس قانون گازها که با افزایش دما در حجم ثابت، فشار سیستم نیز افزایش می یابد، ساخته شده است. این دماسنج ها دارای یک حباب است که سنسور حساس به دما بوده و درون آن را از گازی پر می کنند. و این حباب به وسیله لوله موئین به صفحه نمایشگر دما وصل شده است. با اندازه گیری فشار گاز درون حباب میتوان به صورت خطی به تغییرات دمایی رسید. طول لوله موئین را بسته به نوع کاربرد از مقادر کم تا چند متر می سازند که از جمله مزیت های این ترمومتر به شمار می رود و می توان از آن برای اندازه گیری دما در محیط های دورتر استفاده کرد.

این ترمومترها از یک واحد نمایش دما (مانند سلسیوس یا فارنهایت) و یک بخش حسگر تشکیل شده‌اند که در آن تغییر حجم گاز با تغییر دما اندازه‌گیری می‌شود.

مزایای استفاده از ترمومتر گازی عبارتند از:

1. دقت بالا: ترمومترهای گازی دارای دقت بالایی هستند و قادرند تغییرات دما را با دقت بسیار بالا و قابل قبولی اندازه‌گیری کنند.

2. پاسخ‌گویی سریع: ترمومترهای گازی دارای زمان پاسخ‌گویی سریعی هستند و می‌توانند تغییرات دما را به صورت فوری تشخیص دهند.

3. قابلیت اندازه‌گیری در دماهای بالا: ترمومترهای گازی قادر به اندازه‌گیری دما در محدوده‌های بسیار بالا هستند و می‌توانند در برخی صنایع با دماهای بسیار بالا مانند صنایع فولاد، شیشه، آهن و فولاد و سیمان استفاده شوند.

4. مقاومت در برابر فشار: ترمومترهای گازی عموماً مقاومت بالایی در برابر فشار دارند و می‌توانند در شرایط فشار بالا مورد استفاده قرار گیرند.

5. قابلیت استفاده در محیط‌های خطرناک: ترمومترهای گازی معمولاً بدون نیاز به برق خارجی عمل می‌کنند و از این جهت قابلیت استفاده در محیط‌های خطرناک مانند محیط‌های انفجاری را دارا می‌باشند.

6. دسترسی آسان: ترمومتر گازی‌ها به راحتی در دسترس هستند و قیمت نسبتاً مناسبی دارند.

در صنعت، ترمومترهای گازی برای اندازه‌گیری دما در بسیاری از فرایند ها  مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله:

صنایع نفت و گاز برای اندازه‌گیری دما در لوله‌ها، تانک‌ها، سیستم‌های خنک کننده و سایر تجهیزات ، صنعت شیمیایی برای کنترل دما در واکنش‌ها، راکتورها، تجهیزات تقطیر و سایر فرآیندهای شیمیایی،  صنایع فولاد و فلزات در کوره‌ ها ، صنایع فلزات در کوره‌ها و تجهیزات فرآیندی مانند فرآیند تولید فولاد، ذوب آهن، پخت سرامیک و غیره

ترنسمیتر دما

ترنسمیتر دما (Temperature Transmitter) یک دستگاه الکترونیکی است که برای تبدیل سیگنال دمایی به سیگنال قابل خواندن و قابل اندازه‌گیری توسط دستگاه‌های کنترل و نمایش استفاده می‌شود. این دستگاه فرمت سیگنال دما را تغییر می‌دهد و از طریق کابل یا شبکه، سیگنال دما را به سیستم کنترل یا نمایشگر می‌فرستد.

این تجهیز برای اندازه گیری و انتقال کمیت دما به صورت تماسی طراحی شده و میتواند به بسیاری از ترمومتر ها متصل گردد. ترنسمتر دما دارای یک سنسور دما مانند ترموکوپل یا RTD و یک مبدل برای تقویت و تبدیل سیگنال های دریافت شده به یک سیگنال استاندارد و قابل خوانش برای اتاق کنترل ودر نهایت انتقال داده ها به انجا می باشد.

ترانسمیتر دما عموماً شامل سه بخش اصلی است: سنسور دما، مدار تبدیل سیگنال و مدار تقویت سیگنال. سنسور دما معمولاً از نوع رزیستانسی (مانند PT100 یا PT1000)، ترموکوپل (مانند نوع K یا J) یا سیم بریل (مانند 4-20 میلی آمپر) استفاده می‌شود. سیگنال دمایی توسط سنسور تولید شده را مدار تبدیل به سیگنال استاندارد تبدیل می‌کند و سپس مدار تقویت سیگنال این سیگنال را تقویت می‌کند تا بتواند به صورت قابل استفاده در سیستم کنترل یا نمایشگر ارسال شود.

ترانسمیترهای دما معمولاً در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، برق، آب و فاضلاب، تجهیزات HVAC و سیستم‌های کنترل فرایند استفاده می‌شوند. آن‌ها قابلیت ارسال سیگنال دما در فواصل بزرگ و محیط‌های صنعتی خشن را دارند و به دلیل دقت بالا و پایداری در اندازه‌گیری دما، در بسیاری از برنامه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در بازار، چندین نوع ترانسمیتر دما وجود دارد که بر اساس نوع سنسور دما و سیگنال خروجی تقسیم‌بندی می‌شوند. در زیر، چند نوع رایج از ترانسمیترهای دما را بررسی می‌کنیم:

1. ترانسمیترهای مبتنی بر رزیستانس (Resistance-based Transmitters): این نوع ترانسمیترها از سنسورهایی مانند رزیستانسی PT100 یا PT1000 استفاده می‌کنند. سیگنال خروجی آنها معمولاً در فرمت جریان 4-20 میلی آمپر (mA) یا ولتاژ 0-10 ولت است. ترانسمیترهای مبتنی بر رزیستانس بسیار دقیق و پایدار هستند و در بسیاری از برنامه‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

2. ترانسمیترهای ترموکوپل (Thermocouple Transmitters): این نوع ترانسمیترها از سنسورهای ترموکوپلی مانند نوع K، J، T و غیره استفاده می‌کنند. سنسورهای ترموکوپل دارای جفت دو متال مختلف هستند که با تغییر در دما تولید سیگنال الکتریکی می‌کنند. ترانسمیترهای ترموکوپل این سیگنال را تقویت و تبدیل به سیگنال خروجی استاندارد می‌کنند.

3. ترانسمیترهای سیم بریل (Current Loop Transmitters): این نوع ترانسمیترها از سیم بریل 4-20 میلی آمپر به عنوان سنسور دما استفاده می‌کنند. در این حالت، جریان سیم بریل متناسب با دما تغییر می‌کند. ترانسمیترهای سیم بریل این جریان را تقویت و به سیگنال خروجی استاندارد تبدیل می‌کنند.

4. ترانسمیترهای بی‌سیم (Wireless Transmitters): این نوع ترانسمیترها از فناوری بی‌سیم مانند فرستنده‌های رادیویی یا شبکه‌های بی‌سیم استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند سیگنال دما را بی‌سیم به سیستم‌های کنترل و نمایشگر مربوطه ارسال کنند، بدون نیاز به کابل‌کشی.

5. ترانسمیترهای دما با خروجی دیجیتال (Digital Transmitters): این نوع ترانسمیترها سیگنال دما را به صورت دیجیتال تبدیل می‌کنند. آنها معمولاً از پروتکل‌های مانند HART، Foundation Fieldbus یا Modbus استفاده می‌کنند، که امکان ارسال سیگنال دما به صورت دیجیتال و ارتباط با سیستم‌های کنترل فراهم می‌کنند.

این فقط چند نمونه از نوع ترانسمیترهای دما هستند و هر یک از آنها مزایا و محدودیت‌های خود را دارند. انتخاب نوع مناسب ترانسمیتر بستگی به نیازها و برنامه کاربردی شما دارد.

بر اساس نوع نصب و تامین جریان ترنسمتر ها به 3 قسمت زیر تقسیم میگردند:

1- ترنسمتر دمای استوانه ایی هد مونت

2- ترنسمتر دمای ریل مونت

3- ترنسمتر دمای فیلد مونت

ترمومتر دیجیتال پرتابل

این تجهیزات در دو نوع تماسی و غیر تماسی وجود دارند. این ترمومتر ها دارای یک یا چند ورودی برای سنسور دما هستند. این سنسورها از مبدل‌های دما به سیگنال الکتریکی استفاده می‌کنند تا دما را به صورت دیجیتال نمایش دهند. نوع تماسی آن دارای یک سنسور نیمه رساناست(RTD). با تغییر دما مقاومت سنسور نیز تغییر کرده و در نتیجه جریان عبوری از آن نیز تغییر می کند. و با توجه به جریان عبوری از سنسور، میزان دما مشخص می شود. این ترمومتر ها دارای صفحه نمایشگر دیجیتال هستند و  از مزیت های آن میتوان دقت بالا اندازه گیری، قابلیت اتصال به انواع ترموکوپل ها و قابلیت نشان دادن ماکزیمم و مینیمم و قابلیت اندازه گیری دما از چند نقطه را نام برد.

عملکرد کلی ترمومترهای دیجیتال الکترونیکی به شرح زیر است:

- سنسور دما: ترمومترهای دیجیتال الکترونیکی از سنسورهای مختلف استفاده می‌کنند که قادر به تشخیص تغییرات دما هستند. سنسورهای معمول شامل سنسورهای مقاومتی (مانند سنسورهای NTC یا PTC)، سنسورهای نیمه‌هادی (مانند سنسورهای ترمیستور) و سنسورهای ترموکوپل هستند. هر سنسور دارای خواص و کاربردهای خاصی است.

-  مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC): سیگنال الکتریکی که توسط سنسور دما ایجاد می‌شود، به صورت آنالوگ است. برای تبدیل این سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال که قابل فهم برای میکروکنترلر یا چیپ الکترونیکی است، از مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) استفاده می‌شود. ADC، سیگنال دما را به کد دیجیتال تبدیل می‌کند.

- پردازشگر: پس از تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال، اطلاعات دما به صورت دیجیتال در دسترس قرار می‌گیرد. این اطلاعات سپس توسط پردازشگر (مانند میکروکنترلر) دریافت و پردازش می‌شود. پردازشگر می‌تواند اطلاعات دما را تبدیل و نمایش دهد، آنها را به صورت عددی یا واحدهای دیگر (مانند فارنهایت یا کلوین) نمایش دهد و یا آنها را به دستگاه‌های خارجی ارسال کند.

- صفحه نمایش: برخی از ترمومترهای دیجیتال الکترونیکی دارای صفحه نمایش هستند که دما را به کاربر نمایش می‌دهد. صفحه نمایش ممکن است شامل ال سی دی (LCD)، نمایشگر LED یا نمایشگر دیجیتال باشد.

- واحد‌های کنترل: ترمومترهای دیجیتال الکترونیکی ممکن است دارای واحدهای کنترمومترهای دیجیتال الکترونیکی برای اندازه‌گیری دما از سنسورهای الکترونیکی استفاده می‌کنند. این سنسورها از مبدل‌های دما به سیگنال الکتریکی استفاده می‌کنند تا دما را به صورت دیجیتال نمایش دهند.

مزایای ترمومتر های دیجیتال نسبت به ترمومتر های سنتی:

ترمومترهای دیجیتال دارای مزایایی نسبت به ترمومترهای سنتی به شمار می‌روند. در زیر برخی از مزایای ترمومترهای دیجیتال را بررسی می‌کنیم:

1. دقت بالا: ترمومترهای دیجیتال دارای دقت بالاتری نسبت به ترمومترهای سنتی هستند. زیرا اندازه‌گیری دما به صورت دیجیتال و به کمک الگوریتم‌های پیچیده‌تری انجام می‌شود که دقت بیشتری را تضمین می‌کند.

2. قابلیت خوانش آسان: ترمومترهای دیجیتال دارای صفحه نمایش هستند که دما به صورت دقیق و واضح نمایش داده می‌شود. این امر باعث می‌شود خواندن دما برای کاربران آسانتر و قابل فهم‌تر باشد.

3. زمان اندازه‌گیری سریع: ترمومترهای دیجیتال به سرعت بالا دما را اندازه‌گیری می‌کنند. بنابراین، نیاز به صبر برای خواندن دما کاهش می‌یابد و نتایج به طور سریع در دسترس قرار می‌گیرند.

4. قابلیت ثبت داده‌ها: بسیاری از ترمومترهای دیجیتال قابلیت ثبت داده‌های دما را دارند. این به کاربران امکان می‌دهد تغییرات دما را در یک بازه زمانی مشخص رصد کنند و داده‌ها را برای تجزیه و تحلیل بیشتر ذخیره کنند.

5. اندازه‌گیری در واحدهای مختلف: ترمومترهای دیجیتال قابلیت تبدیل دما به واحدهای مختلف را دارند، مانند سانتیگراد، فارنهایت و کلوین. این امکان به کاربران اجازه می‌دهد دما را با واحدی که برایشان مناسب است، نمایش دهند.

6. قابلیت هشدار: بسیاری از ترمومترهای دیجیتال قابلیت تنظیم هشدار برای دمای مشخصی را دارند. در صورتی که دما به مقدار تعیین شده برسد، ترمومتر هشدار را به صورت صوتی یا تصویری فعال می‌کند. این ویژگی بسیار مفید است برای کاربرانی که نیاز به نظارت مستمر بر دما دارند.

7. قابلیت اتصال به دستگاه‌های خارجی: برخی از ترمومترهای دیجیتال قابلیتاتصال به دستگاه‌های خارجی مانند کامپیوتر یا تلفن همراه را دارند. این امکان به کاربران می‌دهد داده‌ها را به راحتی به دستگاه‌های دیگر انتقال داده و آن‌ها را ذخیره و تجزیه و تحلیل کنند.

این مزایا باعث شده است که ترمومترهای دیجیتال به طور گسترده‌ای در بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها، صنعت، آشپزخانه‌ها و خانه‌ها استفاده شوند. با این حال، در هر صورت، مهم است که از ترمومترهای دیجیتال با کیفیت و قابل اعتماد استفاده کنید تا دقت و صحت نتایج را تضمین کنید.

ترمومتر های لیزری

از جمله دماسنج های غیر تماسی هستند که در دو نوع وجود دارد نوع اول  تشعشعات فروسرخ ساطع شده از سطوح مختلف را بر حسب دما نشان می دهند و از اشعه لیزر برای مشخص کردن سطح مورد اندازه گیری استفاده می شود.  و نوع دوم که از پرتو لیزر برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کند. در این ترمومتر، پرتو لیزر از روی سطح مورد نظر ارسال می‌شود و با توجه به انعکاس و انتشار پرتو، دمای مورد نظر محاسبه می‌شود. یکی از انواع این ترمومتر ها  نوع بدون لیزر آن است که برای مصارف پزشکی و خانگی برای سطوح نزدیکتر مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مزیت های این ترمومتر ها را میتوان اندازه گیری دما از فاصله دور و بررسی رنج های دمایی بالا و همچنین اندازه گیری دمای اجسام در حال حرکت به دلیل سرعت بالای امواج مادون قرمز نام برد.

مزایای استفاده از ترمومتر لیزری و کاربرد ها

مزایای استفاده از ترمومتر لیزری در صنعت عبارتند از:

1. اندازه‌گیری غیرتماسی: ترمومتر لیزری امکان اندازه‌گیری دما را بدون تماس مستقیم با سطح یا جسم فراهم می‌کند. این ویژگی می‌تواند در صنایعی که نیاز به اندازه‌گیری در سطوح گرم یا خطرناک دارند، بسیار مفید و ایمن باشد.

2. سرعت و پاسخ‌گویی سریع: ترمومتر لیزری قابلیت اندازه‌گیری سریع دما را دارد و به طور فوری تغییرات دما را تشخیص می‌دهد. این ویژگی در صنایعی که نیاز به کنترل دما در زمان واقعی دارند، بسیار مهم است.

3. دقت بالا: ترمومتر لیزری دارای دقت بالایی است و می‌تواند دما را با دقت قابل قبولی اندازه‌گیری کند. با استفاده از تنظیمات مختلف در ترمومتر لیزری، می‌توان دقت مورد نیاز را برای هر برنامه خاص تنظیم کرد.

4. قابلیت اندازه‌گیری در فواصل بزرگ: ترمومتر لیزری قادر به اندازه‌گیری دما در فواصل بزرگ است و می‌تواند به دوری از منبع دما، مانند دستگاه‌های بزرگ یا در محیط‌های دسترسی دشوار استفاده شود.

5. قابلیت استفاده در شرایط خاص: ترمومتر لیزری می‌تواند در شرایطی مانند محیط‌های شلوغ، محیط‌های با نور محیطی قوی، محیط‌های خطرناک و حتی در محیط‌های با دماهای بسیار بالا یا پایین مورد استفاده قرار گیرد.

6. سهولت استفاده: ترمومتر لیزری بسیار ساده و سهل‌الاستفاده است. برخی مدل‌ها دارای نمایشگر دیجیتال هستند که دما را به صورت قابل فهم نمایش می‌دهد.

در صنعت، ترمومتر لیزری در بسیاری از بخش‌ها و کاربردها استفاده می‌شود، از جمله:

- صنعت غذایی:  در بخش تولید و پردازش غذا، ترمومتر لیزری می‌تواند برای اندازه‌گیری دما در محیط‌های گرمی مانند اجاق‌ها، فر‌ها، یخچال‌ها و مناطق پخت و پز استفاده شود.

- صنعت خودروسازی: در خطوط تولید خودرو، ترمومتر لیزری می‌تواند برای اندازه‌گیری دما در قطعات گرم مانند موتورها، ترموستات‌ها، دیسک‌های ترمز و سیستم‌های خنک‌کننده استفاده شود.

- صنعت فلزات: در فرایندهای صنعتی مانند جوشکاری، دیگ‌ها، کوره‌ها و فرآیندهای حرارتی، ترمومتر لیزری می‌تواند برای کنترل دما و اندازه‌گیری دمای قطعات فلزی استفاده شود.

- صنعت الکترونیک: در تولید قطعات الکترونیکی، ترمومتر لیزری می‌تواند برای اندازه‌گیری دما در مدارها، قطعات الکترونیکی و محیط‌های حرارتی مورد استفاده قرار گیرد.

- صنعت داروسازی: در فرایندهای تولید دارو، ترمومتر لیزری می‌تواند برای اندازه‌گیری و کنترل دما در مراحل مختلف تولید و فرآوری داروها مورد استفاده قرار گیرد.

- صنعت نفت و گاز: در صنعت نفت و گاز، ترمومتر لیزری می‌تواند برای اندازه‌گیری دما در لوله‌ها، تجهیزات نفتی و گازی، مخازن و سیستم‌های خنک‌کننده استفاده شود.

استفاده از ترمومتر لیزری در این صنایع باعث می‌شود که اندازه‌گیری دما سریعتر، دقیق‌تر و ایمن‌تر انجام شود و به کنترل فرایندها و کاهش خطاها کمک کند.

مزایای استفاده از ترمومتر در صنعت 

استفاده از ترمومترها در صنعت می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری منجر شود. در زیر تعدادی از راهکارهایی که ترمومترها می‌توانند به این موضوع کمک کنند را بررسی خواهیم کرد:

1. کنترل دقیق دما: ترمومترها به عنوان سنسورهای دقیق دما، امکان کنترل دقیق و صحیح دما را فراهم می‌کنند. با داشتن اطلاعات دقیق درباره دما، می‌توان بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها و تجهیزات پمپاژ را انجام داد. این به معنای جلوگیری از تلفات انرژی ناشی از دماهای نامناسب، کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری است.

2. جلوگیری از خرابی و نقص: با استفاده از ترمومترها می‌توان دما را در محدوده مجاز نگه داشت و از افزایش دما به مقادیر خطرناک جلوگیری کرد. این موضوع باعث جلوگیری از خرابی و نقص در تجهیزات پمپاژ و سیستم‌های مرتبط می‌شود. خرابی و تعطیلی تجهیزات باعث اتلاف زمان و هزینه‌های تعمیر و نگهداری بیشتر می‌شود. با استفاده از ترمومترها می‌توان این خطرات را به حداقل رساند و بهره‌وری را افزایش داد.

3. آگاهی زمانی: ترمومترها با ارائه اطلاعات درباره دما و تغییرات آن، به مهندسان و کارکنان امکان می‌دهند تا به طور دقیق در زمان مناسب واکنش نشان دهند. این آگاهی زمانی باعث می‌شود تا هرگونه تغییرات نامطلوب در دما و عملکرد سیستم را به سرعت تشخیص داده و اقدامات لازم را انجام دهند. این به معنای کاهش زمان توقف سیستم و هزینه‌های تعمیرات ناگهانی است.

4. بهینه‌سازی انرژی: با استفاده از ترمومترها می‌توان به طور دقیق دمای مورد نیاز برای سیستم‌ها و تجهیزات پمپاژ را تعیین کرد. این امر بهینه‌سازی مصرف انرژی را ممکن می‌سازد. با کاهش مصرف انرژی، هزینه‌های عملیاتی کاهش می‌یابند و بهرهرگونه روشی که منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در صنعت شود، باید علاوه بر استفاده از ترمومترها، به عوامل دیگری نیز توجه کند.

در ادامه، چند نکته مهم را برای کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در صنعت مطرح می‌کنیم:

1. بهینه‌سازی فرآیندها: با تحلیل و بهبود فرآیندهای صنعتی، می‌توان هزینه‌ها را کاهش داد و بهره‌وری را افزایش داد. شناسایی نقاط ضعف و بهبود آنها، بهینه سازی زمان‌بندی تولید، کاهش ضایعات و اتلافات، بهبود کنترل کیفیت و سایر اقدامات مشابه می‌توانند منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری شوند.

2. استفاده از فناوری‌های پیشرفته: اعمال فناوری‌های نوین و اتوماسیون در صنعت، می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری کمک کند. به عنوان مثال، استفاده از سامانه‌های اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI) در کنترل فرآیندها، پیش‌بینی خرابی تجهیزات، بهینه‌سازی مصرف انرژی و مدیریت داده‌ها می‌تواند بهبود چشمگیری را به همراه داشته باشد.

3. تعمیر و نگهداری منظم: برنامه‌ریزی دقیق برای تعمیر و نگهداری تجهیزات صنعتی می‌تواند خرابی‌های ناگهانی و توقفات غیرمنتظره را کاهش داده و هزینه‌های تعمیرات را کاهش می‌دهد. استفاده از ترمومترها به عنوان سنسورهای نظارتی بر دما، می‌تواند به تشخیص زودهنگام مشکلات و انجام تعمیرات پیشگیرانه کمک کند.

4. آموزش و آگاهی کارکنان: آموزش کارکنان در زمینه استفاده صحیح از ترمومترها و دستگاه‌های دیگر، می‌تواند به بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها کمک کند. کارکنان آگاهانه‌تر و دارای مهارت‌های لازم در استفاده از تجهیزات صنعتی، می‌توانند مشکلات را به سرعت تشخیص داده و اقدامات مناسب را انجام دهند.

جمع بندی

در این مطلب، متوجه شدیم ترمومتر چیست، چه انواعی دارد و کاربرد آنها در صنعت چگونه است. توضیح دادیم که ترمومتر وسیله ای است که برای اندازه گیری دمای یک جسم، سیال یا سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. ترمومترها بر اساس نحوه اندازه گیری دما به انواع مختلفی تقسیم می شوند و کاربرد انها با توجه به نیاز شمام متفاومت است و در زمان خرید هر کدام باید با توجه به نیاز خود محصول مورد نظر خود را تهیه کنید.