زمانی که دمای حباب شیشه ای بالا می رود، مایع داخل حباب منبسط می شود و در لوله مدرج بالا می رود.

دماسنج های پرشده صنعتی مشابه گیج های فشار هستند که بوسیله یک تیوب با سوراخ نازک به یک حباب پرشده وصل شده است.

حباب می تواند با مایع، گاز یا بخار پرشود.

دسته بندی دماسنج های پرشده

دماسنج های پرشده بر اساس ماده ای که با آن پر شده اند دسته بندی می شوند.

• کلاس I : پرشده با مایع
• کلاس II : پرشده با بخار
• کلاس III : پرشده با گاز

لطفا توجه فرمایید که دماسنج های پرشده با جیوه به دلیل خطرات آن برای سلامتی و ملاحظات زیست محیطی، دیگر استفاده نمی شوند.

جدول زیر یک مقایسه خوب از کلاسهای مختلف دماسنج های پر شده ارائه می دهد:

یک نکته مهم که درمورد دماسنج های پرشده که باید مورد توجه قرارگیرد، پاسخ زمانی آنهاست.

پاسخ زمانی دماسنجهای پرشده به ماده پرشده، شکل حباب ، قطر لوله یا تیوب و … آنها بستگی دارد.

دماسنج های پرشده با گاز و بخار نسبت به دماسنج های پرشده با مایع پاسخ زمانی سریعتری دارند.

پاسخ زمانی با دوبرابر کردن قطر حباب، دو برابر می شود.

همچنین اگر حباب داخل ترموول قرارگیرد، پاسخ زمانی طولانی تر می شود.

دماسنج های پر شده با مایع

مایعی که این نوع دماسنج ها با آن پر می شوند، معمولا زایلین (C8H10 ) است که یک هیدروکربن خنثی است.

فشار سیستم این دماسنج ها باید از فشاربخارشوندگی مایع پر کننده بیشترباشد تا از بوجود آمدن حباب در لوله یا تیوب ارتباطی جلوگیری شود.

رنج پایین این دماسنج با توجه به نقطه انجماد مایع پر کننده و رنج بالای آن براساس دمایی که آن مایع دیگر درآن دما پایدار نیست، تعیین می شود.

محافظت عبور از رنج دماسنج های پرشده با مایع معمولا 100% رنج اندازه گیری است.

دماسنج های پر شده با بخار

در این نوع از دماسنج، حباب و لوله ارتباطی، هم با مایع و هم بخار ماده، پر شده است.

فشارسیستم این دماسنج تابع فشاربخارشوندگی ماده پر کننده در دمای کارکرد است.

معمولا سیالهای زیربه عنوان ماده پر کننده استفاده می شوند:

متیل کلراید، دی اکسید سولفور، بوتان، پروپان، هگزان، متیل اتر، اتیل کلراید، اتیل اتر، اتیل الکل، کلروبنزن.

برای رنج های دمایی پایین اتان با فشار بخار شوندگی 1.4 تا 41 بار در رنج دمایی -73 تا 29 درجه سانتی گراد، و برای رنج های دمایی بالا اتیل کلراید با همان فشار بخارشوندگی، اما در رنج دمایی 38 تا 177 درجه سانتی گراد می توانند استفاده شوند.

بالاترین دما به نقطه بحرانی سیال پرکننده محدود می شود و پایین ترین دما در نتیجه کاهش حساسیت خواندن دما زمانی که تغییرات فشار بخارشوندگی نسبت به تغییرات واحد دما در دماهای پایین بسیار کم است، متناسب با آن ماده تعیین می گردد.

محدوده عبورازرنج دماسنج های پرشده با بخاربسیارکم است، زیرا فشاربخارشوندگی تمایل دارد با دما، بصورت نمایی افزایش یابد.

دماسنج های پرشده با گاز

مبنای عملکرد دماسنج های پرشده با گاز به این صورت است که فشار گاز کامل محدود شده در حجم ثابت متناسب با دمای مطلق آن است.

گازهای استفاده شده در این دماسنج ها گاز کامل نیستند اما اختلاف بقدری کم است، که از اندازه گیری فشار می توان برای مشخص کردن دما آنها استفاده کرد.

نیتروژن متداول ترین گاز برای دماسنج های پرشده با گاز است، زیرا یک گاز ذاتی و ارزان است، اما برای دماهای پایین هلیم بهتر است.

رنج پایین دما در دماسنج های پرشده با گاز به دمای بحرانی گاز پرکننده (معمولا نیتروژن یا هلیم) محدود می شود.

رنج بالایی دما به ماده سازنده حباب بستگی دارد.

رنج نهایی اندازه گیری می تواند 1200 درجه فارنهایت ( 667 درجه سانتی گراد) باشد، که فقط به عوامل غیرخطی ناشی ازشار جرمی از حباب محدود می شود.

پایین ترین رنج دمایی نیز به فشاری که در آن تیوب بوردون بیش از حد تحمل فشرده نشود، محدود می گردد.

سرعت پاسخ دماسنج های پر شده با گاز معمولا خوب است.

The post دماسنج های پرشده appeared first on آریا تجهیز.

این مبنای عملکرد دماسنج های بی متال است.

اگر دو نوار صاف فلزی به یکدیگر متصل و محکم شوند و حرارت ببینند، مجموعه آنها به سمت فلزی که نرخ انبساط کمتری دارد خم می شود.

این خم شدن و حرکت می تواند با درست کردن نوارهای تابیده شده بصورت حلزونی یا مارپیچ، تشدید شود.

دماسنج های بی متال بطورمعمول جهت نمایش محلی دما به عنوان گیج دما استفاده می شوند.

بیمتال مارپیچ بصورت محوری، با سرما و گرما بالا و پایین می رود.

این حرکت باعث حرکت محوری عقربه، که به انتهای بیمتال مارپیچ متصل است، می شود.

دماسنج های بی متال، همچنین می توانند به عنوان سوییچ دما که در آن حرکت نوارمارپیچ در یک نقطه مشخص، که نمایان کننده یک دمای مشخص است، کنتاکت یک سوییچ را باز یا بسته می کند، استفاده شود.

در برخی از موارد می توانیم گیج- سویچ دما، که دارای دو عملکرد فوق الذکر بصورت یکجا است استفاده کنیم.

این دستگاه مانند گیج دما، دما را نمایش می دهد و یک سویچ قابل تنظیم روی دمای مورد نیاز دارد.

نقطه قوت دماسنج های بی متال ارزانی و سادگی آنهاست.

نقطه ضعف دماسنج های بی متال این است که ممکن است در شرایط سخت، تنظیم و کالیبره بودن خود را از دست بدهند.

دقت دماسنج های بی متال

طبق استاندارد ASME B.40.200 ، 4 درجه دقت برای دماسنج های بی متال تعریق شده است:

درجه های دقت A ، B ، C ، D و AA .

دقت درجه A برابر با ±1% رنج اندازه گیری است.

The post دماسنج بی متال Bimetal appeared first on آریا تجهیز.

دو نوع ترمیستور وجود دارد:

• ترمیستور NTC
• ترمیستور PTC

مقاومت ترمیستورNTC با افزایش دما کاهش و مقاوت ترمیستورPTC با افزایش دما افزایش می یابد.

ترمیستور NTC نسبت به ترمیستور PTC بسیار حساس تر است.

ترمیستورهای NTC بیشتر از ترمیستورهای PTC برای اندازه گیری دما استفاده می شوند.

ترمیستورها یک جایگزین ارزان برای RTD ها در رنج دمایی زیر 150 درجه سانتی گراد می توانند باشد.

ترمیستورها می توانند در رنج دمایی -80 تا 300 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار گیرند.

ترمیستورها بسیار حساسند (تا 100 برابر RTD و 1000 برابر ترموکوپل) و تغییرات بسیار کوچک دما را میتوانند حس کنند. همچنین بسیار سریع هستند.

به دلیل همین سرعت و حساسیت بالا، ترمیستورها در کاربردهای کنترل دقیق دما و زمانی که تغییرات دمای بسیار کوچک باید حس شوند، استفاده می شوند.

به دلیل مقاوت الکتریکی بزرگ ترمسیتورها، خطای ناشی از مقاومت سیم های ارتباطی قابل ملاحظه نیست، بنابراین پلهای 3 سیمه و 4 سیمه برای ترمیستورها استفاده نمی شود.

ترمیستورهای NTC از مواد نیمه هادی سرامیکی اکسید فلزاتی مانند، نیکل ، منگنز، مس و روی و… ساخته می شوند.

ترمیستورهای PTC از سیلیسیوم، باریوم، قلع و… ساخته می شوند.

تغییر در مقاومت ترمیستورها به دما بسیار غیر خطی است.

انواع المنت ترمیستور

معمول ترین نوع المنت ترمیستورها دانه تسبیحی و چیپستی هستند; انواع دیگری نیز مانند واشری، دیسکی و میله ای وجود دارند.

دقت ترمیستور

عدم دقت و خطا در ترمیستورها بصورت کلی 0.006 تا 0.6 درجه سانتی گراد و اگر کالیبره شوند برابر با 0.003 درجه سانتی گراد است.

مقایسه عملکرد خطی

نمودار زیر نشان می دهد که RTD خطی ترین دستگاه اندازه گیری دما در مقایسه با ترموکوپل و ترمیستور است.

به همین دلیل از RTD ها در لوپ های کنترلی به عنوان ترانسمیترهای دما برای ارسال سیگنال آنالوگ ( 4 ~20 میلی آمپر) به سیستم کنترل استفاده می شود.

The post ترمیستور appeared first on آریا تجهیز.

هنگامی که دمای فلز افزایش می یابد، مقاومت آن فلز در برابر جریان الکتریکی افزایش می یابد.

بطور مشابه، هنگامی که دمای المنت مقاومتی RTD افزایش یابد، مقاومت الکتریکی که براساس اهم (Ω) اندازه گیری می شود، افزایش می یابد.

المنت های RTD معمولا بر اساس مقاومت الکتریکی آنها در دمای صفر درجه سانتی گراد، مشخص می شوند.

به دلایل زیر، پلاتین معمول ترین فلز برای المنت RTD است:

1. خنثی بودن شیمیایی
2. رابطه دما به مقاوت نزدیک به رابطه خطی
3. ضریب دما-مقاومت بزرگ به نحوی که تغییرات مقاومت آن با دما قابل اندازه گیری است
4. پایداری ( که درآن مقاومت دمایی آن با گذشت زمان تغییر شدید ندارد)

مقاومت الکتریکی پلاتین برابر با 100 اهم در دمای صفر درجه سانتی گراد است، به همین دلیل با عبارت “Pt100”شناخته می شود.

المنت RTD

1- المنت سیم پیچ

طول بسیار دقیقی از سیم، دور یک قالب یا دوک سرامیگی پیچیده می‌شود، سپس داخل یک غلاف سرامیکی که نقش محافظت از سیم پیچ را دارد، قرارداده می شود.

2- المنت کویل(سیم پیچ) داخلی

سیمها بعد از پیچیده شدن، داخل سوراخهای یک ایزوله کننده سرامیکی قرار داده می شود.

برخی از سازندگان بعد از قراردادن سیم پیچها، داخل سوراخها را با پودر سرامیک پر می کنند.

این کاراز اتصال داخلی و کوتاه شدن سیمها جلوگیری می کند.

3- المنت ورقه نازک

یک صفحه سرامیکی با لایه ای از جوهر فلزپوشانده می شود. سپس بوسیله لیزر روی آن کنده کاری می شود تا یک مسیر مقاومت الکتریکی بوجود آید. قطعه ساخته شده بصورت کپسول، جهت محافظت در پوشش سرامیکی قرار می گیرد.

این نوع المنت نسبت به المنت سیم پیچ ارزانتر است و پاسخ سریعتری دارد.

پل وتستون

معمول ترین روش برای اندازه گیری مقاومت RTD ، استفاده از پل وتستون است.

درپل وتستون در صورتی که مقاومتهای دو طرف پل برابر نباشند، یک جریان الکتریکی از پل عبور می کند . در مدار زیر جریان عبوری از پل بیانگر مقاومت RTD است.

دقت RTD

خطای سنسور RTD کلاس A برابر با ±0.03 درجه سانتی گراد یا 0.01% محدوده و رنج اندازه گیری (span ) و خطای سنسور RTD کلاس B برابر با ± 0.3درجه سانتی گراد یا 0.12% محدوده و رنج اندازه گیری (span) است.

با درنظر گرفتن همه خطاها، شامل خطاهای سنسورو قسمتهای الکتریکی ترانسمیتر، خطای کل برای RTD Pt100 کلاس A حدود 0.015% رنج اندازه گیری است.

سیم بندی المنت RTD

المنت RTD ابتدایی یک تجهیزدوسیمه است که انتهای این دو سیم به سیم های ارتباطی متصل می شوند، سپس این سیم های ارتباطی به سیمهای مسی برای افزایش طول وصل می شوند.

اگر مقاومت این سیمهای ارتباطی را درنظر بگیریم ، طرح دقیق مداربالا بصورت زیر خواهد بود:

مقاومت این سیم های ارتباطی می¬تواند بشدت دقت اندازه گیری دما را کاهش دهد.

برای جبرانسازی مقاومت این سیمهای ارتباطی، سیم بندی 3 سیمه می تواند مورد استفاده قرارگیرد، که در این طرح مقاومت سیم های ارتباطی، در دو طرف مقابل هم درپل وتستون 3 سیمه قرارمی گیرند. در نتیجه اثر امپدانسی آنها خنثی می شوند.

طرح دقیق مدار اندازه گیری RTD سه سیمه بصورت زیر است:

سیم بندی 4 سیمه جبرانسازی بیشتری انجام می دهد، بنابراین با آن حداکثر دقت بدست می آید.

در سیم بندی 4 سیمه ولتاژ خوانده شده در پل وتستون مستقیما متناسب با مقاومت RTD است و به طول سیمهای ارتباطی حساس نیست.

طرح دقیق مدار اندازه گیری RTD چهار سیمه بصورت زیر است:

RTD چهار سیمه در مقایسه با RTD سه سیمه بسیار دقیقتر و گرانتر است.

RTD چهار سیمه در آزمایشگاهها و تجهیزات کالیبراسیون استفاده می شود.

کاربرد متداول RTD

اغلب RTD به عنوان ترانسمیتر دما در صنایع مختلف برای اندازه گیری دما با سیگنال خروجی 4 ~ 20 میلی آمپر برای دماهای پایین ومتوسط استفاده می شود.

متداولترین و مناسب ترین RTD برای اکثر صنایع مانند نفت و گاز، پتروشیمی و نیروگاهها، که قیمت و دقت قابل قبولی داشته باشد RTD سه سیمه Pt100 است.

جدول مقایسه RTD و ترموکوپل

The post حسگرهای دمای مقاومتی (یRTD) appeared first on آریا تجهیز.

مدار اندازه گیری دما در ترموکوپل

در سال 1821 سیبک، دانشمند آلمانی، اثر ترموالکتریک را کشف کرد که پایه تکنولوژی ترموکوپل مدرن را پایه نهاد.

او مشاهده کرد که در یک مدار الکتریکی بسته، متشکل از دو فلز متفاوت، اختلاف دما باعث ایجاد جریان الکتریکی میشود.

بدین معنی که بین آن دو نقطه با دمای متفاوت، اختلاف پتانسیل ترموالکتریکی بوجود می آید.

اختلاف پتانسیل ترموالکتریکی بوجود آمده به جنس فلزات استفاده شده و تفاوت دما بین دو نقطه اتصال بستگی دارد.

اگر دمای دو نقطه اتصال یکسان باشد، اختلاف پتانسیل ترموالکتریکی بوجود آمده در دو نقطه یکدیگر را خنثی کرده و جریان الکتریکی در مدار بوجود نخواهد آمد.

تفاوت دمای بین دو نقطه اتصال باعث ایجاد اختلاف پتانسیل ترموالکتریکی در دونقطه و در نتیجه جریان الکتریکی در مدار می شود.

بنابراین ترموکوپل می تواند فقط اختلاف دمای بین دونقطه اتصال را اندازه گیری کند ونه دمای مطلق یک نقطه را، که این امر مبنای استفاده از ترموکوپل کاربردی را بیان می کند.

برای اندازه گیری دمای یک نقطه، یکی از نقطه های اتصال در یک دمای مشخص به عنوان دمای مرجع نگه داشته می شود (نقطه اتصال سرد) و نقطه دیگر اتصال در محلی که قرار است دمای آن اندازه گیری شود، قرار می گیرد.

بنابراین دمای نقطه مورد نظر طبق فرمول زیر محاسبه می شود:

ثابت سیبک برای هر ماده ای در دمای اتاق متفاوت است.

داشتن یک نقطه اتصال به دمای مشخص در محیط آزمایشگاه بسیار مفید است، اما برای اکثر محیطهای صنعتی اندازه گیری و کنترل سهل و مناسب نیست.

بدین منظور بجای آن، با استفاده از تجهیزات حساس به دما مانند ترمیستور یا دیود و اندازه گیری دمای محل اتصال سیمها داخل تجهیز ابزاردقیق (ترموکوپل)، و با دقت جهت کاهش هرگونه اختلاف دما بین ترمینالها، یک نقطه اتصال سرد مجازی (نقطه دمایی مرجع مجازی) می سازند.

بدین ترتیب، اختلاف پتانسیل نقطه اتصال سرد میتواند پس از اعمال اصلاحات مناسب، شبیه سازی شود.

به این عمل جبرانسازی نقطه اتصال سرد (نقطه دمایی مرجع) می گویند.

ساختار ترموکوپل

• معمولا المنت (حسگر) داخل ترموول قراردارد.
• عموما قطر خارجی المنت یک چهارم اینچ است.
• معمولا ماده پوسته دور المنت از Stainless Steel است، که البته در موارد خاص میتوان مواد ویژه ای نظیر Inconel، Incoloy ، Hastelloy و Monel باشد..
• ترموکوپل دوپلکس دارای دو المنت داخل یک پوسته است.

ترکیب آلیاژ هادی های ترموکوپل استاندارد

رنگهای مختلفی برای سیمهای اتصال انواع مختلف ترموکوپل تعریف شده است.

در API 551 انواع ترموکوپل و رنج پیشنهادی استاندارد ISA/ASTM به شرح جدول زیر مشخص شده اند:

نکته: در دماهای بسیار بالا باید حتما از ترموول های سرامیکی استفاده شود.

موارد زیر باید در انتخاب ترموکوپل مناسب برای کاربرد مورد نظر حتما در نظر گرفته شود:

• دما (انتخاب نوع ترموکوپل J ، K ، M ، و غیره)
• زمان پاسخ ( هرچه قطر المنت بیشتر باشد زمان پاسخ کمتر است)
• عمر مفید ( هر چه قطر المنت بیشتر باشد عمر مفید بیشتر است)

همانطور که قبلا گفته شد ثابت سیبک برای هر ماده در دمای اتاق متفاوت است، بنابراین هر نوع ترموکوپل ثابت سیبک متفاوتی دارد:

انواع اتصال ترموکوپل

دو نوع نقطه اتصال بطور معمول استفاده می شود:

1. نوع A ( زمین شده ) که سر ترموکوپل به منظور پاسخ سریعتر و کاهش اغتشاشات الکتریکی به پوسته که دارای اتصال زمین است جوش داده شده است.
2. نوع B ( زمین نشده ) که سر ترموکوپل از نظر الکتریکی از پوسته ایزوله شده است و پاسخ کند تری دارد.

نکته: نوع اتصال رهاشده که نقطه اتصال تروکوپل خارج از پوسته و در تماس مستقیم با مواد فرایند است توصیه نمی شود.

استاندارد های زیر مشخصات ترموکوپل ها را بیان می کنند:

• IEC 60584-1: Thermocouples: basic and tolerance values of the thermoelectric voltages
• IEC 60584-3: Thermocouples: Thermocouple cables and compensating cables
• ASTM E230: Standard specification and temperature-electromotive force (EMF) tables for standardized thermocouples.

دقت ترموکوپل

اختلاف پتانسیل تولید شده توسط ترموکوپل در رنج میلی ولت و ضعیف است، و خطای ترانسمیتر ارسال کننده این مقدار اندازه گیری شده نیز حدود 0.01 میلی ولت درنظر گرفته میشود، بنابراین خطای کلی ترموکوپل می تواند کمتر از 1 درجه سانتیگراد باشد.

برای رنج های کوچک اندازه گیری دما این میزان خطا قابل قبول نیست، بنابراین پیشنهاد میگردد از ترموکوپل برای اندازه گیری دماهای بالا استفاده شود.

برای اندازه گیریهای دماهای پایین و متوسط (-200 تا +600 درجه سانتی¬گراد)، معمولا از RTD های Pt100 استفاده می شود.

0
خطای اندازه گیری کل حاصل جمع خطای سیم های ترموکوپل، سیم های رابط اتصالی و خطای پردازشگر سیگنال (ترانسمیتر) می باشد.

برای کاهش خطای سیم های رابط اتصالی و تاثیرات محیطی، طول سیم های رابط باید در حد امکان کوتاه باشد.

بدین منظور بهترین راه حل، نصب ترانسمیتردر نزدیک ترین فاصله ممکن یعنی داخل محفظه بالای ترموکوپل است.

The post ترموکوپل appeared first on آریا تجهیز.

• °C – درجه سلسیوس یا سانتیگراد
• °F – درجه فارنهایت
• K – درجه کلوین
• R – درجه رانکین

ارتباط واحدهای اندازه گیری دما

• °C = (°F – 32)/1.8
• °F = 1.8 x °C + 32
• K = °C + 273.15
• R = °F + 459.67

انواع تجهیزات اندازه گیری دما

معمول ترین تجهیزات اندازه گیری دما که در صنعت استفاده میشوند عبارتند از:

1. ترموکوپل (T/C)
2. حسگرهای دمای مقاومتی (RTD )
3. ترمیستور
4. بیمتال
5. دماسنج های پرشده
6. دماسنج مادون قرمز

The post واحدهای اندازه گیری دما appeared first on آریا تجهیز.