دقیق ترین سنسورهای دما و حرارتی دنیا را بشناسیم

معرفی دقیق ترین سنسورهای دما و حرارتی در دنیا

سنسورهای دما چیست؟

در این مقاله قصد داریم درباره دقیق ترین سنسور دما و حرارتی با شما عزیزان صحبت کنیم. سنسسور دما تجهیزی الکتریکی است، معمولاً یک دماسنج ترموکوپل یا سنسور RTD، که اندازه گیری دما را به شکلی ارائه می دهد که می تواند توسط سیگنال الکتریکی خوانده شود. دماسنج شکل اصلی دماسنج است که برای اندازه گیری میزان گرما و سردی آن استفاده می شود. دماسنج ها در زمینه ژئوتکنیک برای نظارت بر بتن، سازه ها، خاک، آب، پل ها و غیره از نظر تغییرات ساختاری در آنها به دلیل تغییرات فصلی استفاده می شود.می توان گفت که انواع سنسور  RTD نظیر PT100 و PT1000 جزو دقیق ترین سنسورهای دما هستند. اما سنسور RTD چیست بایستی بایستی به طور کامل بررسی گردد.

سنسورهای دما چه کار می کنند؟

سنسور دما وسیله ای است که برای اندازه گیری دما یا سردی بدن طراحی شده است. عملکرد دماسنج به ولتاژ دو طرف دیود بستگی دارد. تغییر دما با مقاومت دیود نسبت مستقیم دارد. هر چه دما سردتر باشد، مقاومت کمتر خواهد بود و بالعکس.

مقاومت در سراسر دیود اندازه گیری می شود، به واحدهای دمای قابل خواندن (فارنهایت، سلسیوس، سلسیوس و غیره) تبدیل می شود و به صورت دیجیتال در بالای واحدهای خواندن نمایش داده می شود. در زمینه مانیتورینگ ژئوتکنیکی از این سنسورهای دما برای اندازه گیری دمای داخلی سازه هایی مانند پل ها، سدها، ساختمان ها، نیروگاه ها و … استفاده می شود.

سنسور دما برای چه مواردی استفاده می شود؟ | عملکرد سنسور دما چیست؟

خوب، انواع مختلفی از سنسورهای دما وجود دارد، اما رایج ترین راه برای طبقه بندی آنها بر اساس حالت تماس است که شامل سنسورهای دمای تماسی و غیر تماسی است. حسگرهای تماسی شامل ترموکوپل ها و ترمیستورها هستند زیرا در تماس مستقیم با جسم مورد اندازه گیری هستند. همانطور که سنسورهای دمای غیر تماسی تابش گرمایی ساطع شده از منبع گرما را اندازه گیری می کنند. این دماسنج ها اغلب در محیط های خطرناک مانند نیروگاه های هسته ای یا نیروگاه های حرارتی استفاده می شوند.

در پایش ژئوتکنیکی، سنسورهای دما دمای آب را در سازه های بتنی جمعی اندازه گیری می کنند. آنها همچنین می توانند برای نظارت بر مهاجرت یا نشت آب زیرزمینی استفاده شوند. یکی از رایج ترین مناطقی که در آن استفاده می شود در زمان عمل آوری بتن است زیرا برای نصب و عمل آوری مناسب باید نسبتاً گرم باشد. تغییرات فصلی منجر به انبساط یا انقباض ساختاری و در نتیجه تغییر در اندازه کلی آن می شود.

سنسور دما چگونه کار می کند؟

اصل اساسی سنسورهای دما ولتاژ در پایانه های دیود است. اگر ولتاژ افزایش یابد، دما نیز افزایش می یابد و به دنبال آن ولتاژ بین پایانه های ترانزیستور پایه و امیتر دیود کاهش می یابد. علاوه بر این، Encardio Rite دارای یک سنسور دمای سیم ارتعاشی است که بر اساس اصل تغییر تنش ناشی از تغییر دما کار می کند. دماسنج سیم ارتعاشی با این فرض طراحی شده است که فلزات غیرمشابه دارای ضریب انبساط خطی متفاوت با تغییر دما هستند. عمدتاً از یک سیم کشیده مغناطیسی با استحکام کششی بالا تشکیل شده است که انتهای آن به هر فلز غیرمشابهی ثابت می شود به گونه ای که مستقیماً بر کشش سیم و در نتیجه فرکانس طبیعی ارتعاش تأثیر می گذارد.

فلز نامتقارن، در مورد دماسنج Encardio Rite، آلومینیوم است (آلومینیوم ضریب انبساط حرارتی بیشتری نسبت به فولاد دارد.) که در آن سیگنال دما به فرکانس تبدیل می شود، همان واحد خواندن که برای سایر ارتعاشات استفاده می شود حسگرهای سیم نیز می توانند برای نظارت بر دما نیز استفاده شود.

تغییر دما توسط حسگر سیم ارتعاشی Encardio Rite که مخصوص طراحی شده است، حس می شود و به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که به صورت فرکانس به واحد خواندن منتقل می شود.

فرکانس، که متناسب با دما و به نوبه خود با کشش “σ” در سیم است، می تواند به صورت زیر تعیین شود:

f = 1/2 [g/ρ] / 2 لیتر هرتز

جایی که:

σ = کشش سیم

g = شتاب گرانشی

ρ = تراکم سیم

l = طول سیم

درباره انواع و عملکرد سنسورهای دمای از برند مشهور OAKZAKI بیشتر بدانید: https://www.okazaki-mfg.com/en/BasicProducts/

انواع مختلف سنسورهای دما چیست؟

سنسورهای دما در انواع، شکل ها و اندازه های مختلف موجود هستند. دو نوع اصلی سنسور دما عبارتند از: سنسورهای دما نوع تماس: چند دماسنج وجود دارد که میزان گرم یا سرد بودن یک جسم را از طریق تماس مستقیم با آن اندازه گیری می کند. این سنسورهای دما در دسته نوع تماس قرار می گیرند. آنها می توانند برای تشخیص جامدات، مایعات یا گازها در طیف وسیعی از دماها استفاده شوند.

سنسورهای دمایی نوع بدون تماس: این نوع دماسنج‌ها در تماس مستقیم با بدن نیستند، بلکه دما یا سرما را از طریق تشعشعات ساطع شده از منبع گرما اندازه‌گیری می‌کنند. سنسورهای دمای بدون تماس و بدون تماس به دو دسته تقسیم می شوند:

ترموستات

ترموستات یک سنسور دمای تماسی است که از یک نوار دو فلزی متشکل از فلزات نامشابه مانند آلومینیوم، مس، نیکل یا تنگستن تشکیل شده است. تفاوت در ضریب انبساط خطی دو فلز باعث ایجاد حرکت خمشی مکانیکی در مواجهه با گرما می شود.

ترمیستورها

ترمیستورها یا مقاومت های حساس به حرارت آنهایی هستند که با قرار گرفتن در معرض تغییر دما ظاهر فیزیکی خود را تغییر می دهند. ترمیستورها از مواد سرامیکی مانند اکسیدهای نیکل، منگنز یا کبالت ساخته شده اند که با شیشه پوشانده شده است که به آنها اجازه می دهد به راحتی تغییر شکل دهند.

اکثر ترمیستورها دارای ضریب دمایی منفی (NTC) هستند که به این معنی است که با افزایش دما مقاومت آنها کاهش می یابد. اما تعدادی ترمیستور وجود دارند که دارای ضریب دمایی مثبت (PTC) هستند و مقاومت آنها با افزایش دما افزایش می یابد.

سنسور RTD

سنسور RTD ها حسگرهای دما دقیقی هستند که از فلزات رسانا با خلوص بالا مانند پلاتین، مس یا نیکل تشکیل شده اند که در یک سیم پیچ پیچیده شده اند. مقاومت الکتریکی یک RTD مشابه مقاومت یک ترمیستور تغییر می کند.

ترموکوپل ها

نقل قول: “ترموکوپل (Thermocouple) یکی از رایج ترین سنسورهای دما شامل ترموکوپل ها به دلیل محدوده عملیاتی دمایی گسترده، قابلیت اطمینان، دقت، سادگی و حساسیت است. در خرید سنسور یا پروب دما، بایستی به محیط موردنظر خود، محدوده دمایی، جنس متریال، تایپ، برند، قیمت و ضمانت و خدمات پس از فروش آن توجه ویژه ای داشته باشید. مشاوره گرفتن از افراد زبده در زمان خرید، می تواند شما را در انتخاب بهترین محصول کمک شایانی کند. منبع: (http://maniadsanat.com/articles/what-is-a-thermocouple-sensor/)”

یک ترموکوپل معمولاً از دو اتصال فلزات غیرمشابه مانند مس و کنستانتان تشکیل شده است که به هم جوش داده شده یا به هم فشرده می شوند. یکی از این اتصالات، که به عنوان اتصال سرد شناخته می شود، در دمای معینی نگهداری می شود و دیگری محل اتصال اندازه گیری است که به عنوان اتصال گرم شناخته می شود.

هنگامی که در معرض دما قرار می گیرد، افت ولتاژ در سراسر اتصال رخ می دهد.

ترمیستور ضریب دمایی منفی (NTC).

ترمیستور اساساً یک سنسور دما حساس است که حتی به تغییرات دقیقه ای دما واکنش دقیقی نشان می دهد. در دماهای بسیار پایین مقاومت زیادی ایجاد می کند. این بدان معناست که به محض اینکه دما شروع به افزایش می کند، مقاومت به سرعت شروع به کاهش می کند. با توجه به تغییر زیاد مقاومت در هر درجه سانتیگراد، حتی یک تغییر کوچک در دما با ترمیستور ضریب دمای منفی (NTC) به دقت نمایش داده می شود. به دلیل این اصل کار نمایی، نیاز به خطی بودن دارد. معمولاً در محدوده 50- تا 250 درجه سانتیگراد عمل می کند.

سنسورهای مبتنی بر نیمه هادی

سنسور دما مبتنی بر نیمه هادی با مدارهای مجتمع دوگانه (IC) کار می کند. آنها حاوی دو دیود یکسان با ولتاژهای حساس به دما و ویژگی های جریان برای اندازه گیری موثر تغییرات دما هستند.

با این حال، خروجی خطی می دهد اما در دمای 1 تا 5 درجه سانتی گراد دقت کمتری دارد. همچنین کندترین پاسخ (5 ثانیه تا 60 ثانیه) را در باریکترین محدوده دما (70- تا 150 درجه سانتیگراد) نشان می دهد.

نتیجه گیری

در این مقاله درباره دقیق ترین سنسور دما و دقیق ترین سنسور حرارتی با شما عزیزان صحبت کردیم. شما عزیزان می توانید به منظور کسب اطلاعات بیشتر درباره ترموکوپل، سنسور RTD، سنسور دما، سیم و کابل ترموکوپل به وبسایت مانیاد صنعت رادین آژند (maniadsanat.com) مراجعه نمایید.