ترموکوپل چیست؟

● نگاه اجمالی
ترموکوپل یا کوپل ترموالکتریک ، نوعی مولد الکتریسته که با استفاده از ترموالکتریکی جریان الکتریکی ضعیفی ایجاد می‌کند. ترموکوپل از دو میله فلزی غیر هم جنس رسانا یا نیم رسانا ساخته شده است که از یک سر به هم جوش داده شده‌اند و دو سر دیگر آنها بوسیله حساس مانند گالوانومتر متصل است. با گرم شدن محل اتصال ، جریان ضعیفی از مدار عبور می‌کند.
‌● بیان فیزیکی ترموکوپل
ترموکوپل ، دماسنج افتراقی (یا دیفرانسیلی) است که خروجی آن به صورت ولتاژ است. به بیان فیزیکی‌تر ، ترموکوپل حس کننده‌ای است که در آن از دو ماده با اثرهای زبک مختلف برای تبدیل اختلاف دما به اختلاف ولتاژ استفاده می‌شود. ولتاژ باز V۱۲ چنین است:
▪ V۱۲ = ∫{SA(T) - Ss(T)}dT
که در آن (Sm(T اثر زبک یا توان گرمایی ماده m در دمای T و iT دمای ناحیه همدما است. برای مواد همگن و نواحی کاملا همه ما V۱۲ به چگونگی تغییر دما بین T۱ و T۲ بستگی ندارد و فقط اختلاف دماست که اهمیت دارد. مثلا اگر از دو ترموکوپل یکسان استفاده کنیم که برای یکی از آنها وسط ماده B در دمای کوره‌ای داغ و برای دیگری وسط ماده B در دمای مایعی بسیار سرد قرار داشته باشد، ولتاژ حاصل در دو ترموکوپل یکسان خواهد بود.
‌● آرایش کاربردی ترموکوپل
با رعایت تعدادی نکات احتیاطی همان نتایج آرایشی آرمانی را بدست خواهد داد. اول اینکه هیچگونه گرادیان دمای نباید در پیوند گاه A-B که در دمای T۲ قرار دارد، موجود باشد. اگر مواد را به شکل سیم در آوریم و اتصال گرمایی خوبی در پیوندگاه و قسمتی از هر دو سیم با نمونه اندازه گیری شونده برقرار کنیم، این شرط برآورده می‌شود.
دوم از آنجا که سیم های مختلفی در T۱ که ولتاژ آن اندازه گیری می‌شود قرار می‌گیرند. لازم است که T۱ ناحیه دما با دمای مشخص باشد. پیشتر این شرط را با متصل کردن ترموکوپل ولت سنج به مخزنهای گرمایی مربع ، مانند مخلوط هم زده‌ای از یخ و آب یا مایع زمزاییک در حال جوش برآورده می‌کردند. ابزارهای جدید این اتصالها را در نواحی که دمای آنها به صورت الکتریکی کنترل می‌شود برقرار می‌کنند.
سوم اینکه لازم است توان گرمایی موادی که ترموکوپلی می‌دهند، بر اثر تغییر دما در گستره‌ای از دما که مورد اندازه گیری است یا بر اثر ناخالصیهایی که ممکن است در محیط اندازه گیری شونده موجود باشد، تغییر نکند. یکی از راههای ممکن برای نقص این شرط اکسید شدن مواد یا هر دو ماده است.
● کاربرد آلیاژهای ترموکوپل
بکار بردن آلیاژهای فلزات واسطه به عنوان مواد تشکیل دهنده ترموکوپل همه شرایط را به خوبی برآورده می‌کند. ترموکوپلی که از دو آلپاژ یکی با توان گرمایی مثبت و دیگری با توان گرمایی منفی ساخته شده است. به ازای اختلاف دمای مشخص ولتاژ خروجی یا حساسیت بیشتری خواهد داشت.
● ترموکوپل مرکب
ترموکوپل مرکب یا ترموکوبیل ، مجموعه‌ای از چند ترموکوپل است که از نظر گرمایی به صورت موازی و از نظر الکتریکی به صورت متوالی با یکدیگر متصلند، از ترموکوپلهای مرکب در مواردی استفاده می‌شود که به ولتاژهای بیشتری نیاز باشد. آشکارسازی اختلاف دمای ناشی از توان اپتیکی و طراحی چشمه‌های ولتاژ دو نمونه از این موارد است.

منبع : شبکه اطلاع رسانی رشد