ሙቀትን ለመለካት የሚያስችሉዎ ብዙ የተለያዩ መሳሪያዎች እና ስልቶች አሉ። አንዳንዶቹን በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ, አንዳንዶቹ - ለተለያዩ አካላዊ ምርምር, በምርት ሂደቶች እና በሌሎች ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ.
ከእንደዚህ አይነት መሳሪያዎች አንዱ ቴርሞፕፕል ነው። የስራውን መርህ እና የዚህን መሳሪያ እቅድ በሚቀጥሉት ክፍሎች እንመለከታለን።
የቴርሞፕል ኦፕሬሽን አካላዊ መሰረት
የቴርሞፕላል የስራ መርህ በተለመደው አካላዊ ሂደቶች ላይ የተመሰረተ ነው። ለመጀመሪያ ጊዜ ይህ መሳሪያ የሚሰራበት ተፅእኖ በጀርመናዊው ሳይንቲስት ቶማስ ሴቤክ ተጠንቷል።
የቴርሞፕሌል ኦፕሬሽን መርህ ያረፈበት የክስተት ፍሬ ነገር እንደሚከተለው ነው። በተዘጋ ኤሌክትሪካዊ ዑደት ውስጥ፣ የተለያዩ አይነት ሁለት መቆጣጠሪያዎችን ባቀፈ፣ ለተወሰነ የአካባቢ ሙቀት ሲጋለጥ ኤሌክትሪክ ይነሳል።
የተፈጠረው የኤሌትሪክ ፍሰት እና በኮንዳክተሮች ላይ የሚሰራው የአካባቢ ሙቀት ቀጥተኛ ግንኙነት ነው። ያም ማለት የሙቀት መጠኑ ከፍ ባለ መጠን በቴርሞኮፕል የሚመረተው የኤሌክትሪክ ፍሰት ይበልጣል. በላዩ ላይይህ የሙቀት መለኪያ እና የመቋቋም ቴርሞሜትር የስራ መርህ ነው።
በዚህ ሁኔታ የሙቀት መጠኑን ለመለካት አስፈላጊ በሆነበት ቦታ ላይ አንድ የቴርሞፕላል ግንኙነት ይገኛል, እሱም "ትኩስ" ይባላል. ሁለተኛው ግንኙነት, በሌላ አነጋገር - "ቀዝቃዛ", - በተቃራኒ አቅጣጫ. ቴርሞኮፕሎችን ለመለካት መጠቀም የሚፈቀደው በክፍሉ ውስጥ ያለው የአየር ሙቀት በሚለካበት ቦታ ዝቅተኛ ሲሆን ብቻ ነው።
ይህ የቴርሞፕላል ኦፕሬሽን አጭር ዲያግራም ነው የስራ መርሆ። የቴርሞፕሎች አይነቶች በሚቀጥለው ክፍል ይብራራሉ።
የቴርሞፕሎች አይነቶች
የሙቀት መጠን መለኪያዎች በሚያስፈልጉበት በእያንዳንዱ ኢንዱስትሪ ውስጥ ቴርሞኮፕል ዋናው መተግበሪያ ነው። የዚህ ክፍል የተለያዩ ዓይነቶች መሣሪያ እና የአሠራር መርህ ከዚህ በታች ተሰጥተዋል።
Chromel-aluminum ቴርሞፕሎች
እነዚህ ቴርሞኮፕል ሰርኮች በአብዛኛዎቹ ጉዳዮች ለተለያዩ ሴንሰሮች እና መመርመሪያዎች ለማምረት ያገለግላሉ ይህም በኢንዱስትሪ ምርት ውስጥ ያለውን የሙቀት መጠን ለመቆጣጠር ያስችላል።
የእነሱ መለያ ባህሪ በጣም ዝቅተኛ ዋጋ እና ከፍተኛ መጠን ያለው የሙቀት መጠንን ያጠቃልላል። የሙቀት መጠኑን ከ -200 እስከ +13000 ዲግሪ ሴልሺየስ እንዲያስተካክሉ ያስችሉዎታል።
ይህ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ክሮሚየም እና አሉሚኒየምን አሉታዊ ተጽእኖ ስለሚያሳድር በመሳሪያው ላይ ብልሽት ስለሚፈጥር በሱቆች እና በአየር ውስጥ ከፍተኛ የሆነ የሰልፈር ይዘት ባለባቸው ፋሲሊቲዎች ተመሳሳይ ውህዶች ያላቸውን ቴርሞኮፕሎች መጠቀም ተገቢ አይደለም።
Chromel-Kopel Thermouples
የቴርሞፕላል ኦፕሬሽን መርህ፣ የእነዚህ ውህዶች ስብስብ ያለው የግንኙነት ቡድን ተመሳሳይ ነው።ነገር ግን እነዚህ መሳሪያዎች በዋነኛነት በፈሳሽ ወይም በጋዝ መካከለኛ ውስጥ ይሰራሉ, ይህም ገለልተኛ, ጠበኛ ያልሆኑ ባህሪያት አሉት. የላይኛው የሙቀት መረጃ ጠቋሚ ከ +8000 ዲግሪ ሴልሺየስ አይበልጥም።
ተመሳሳይ ቴርሞኮፕል ጥቅም ላይ ይውላል፣መርሁም የማንኛውንም ንጣፎችን የሙቀት መጠን ለመወሰን ያስችላል፣ለምሳሌ ክፍት-የእሳት ምድጃዎችን ወይም ሌሎች ተመሳሳይ አወቃቀሮችን የሙቀት መጠን ለማወቅ።
የብረት-ኮንስታንታን ቴርሞፕሎች
ይህ በቴርሞፕላል ውስጥ ያሉ የእውቂያዎች ጥምረት ከተገመቱት ዝርያዎች ውስጥ እንደ መጀመሪያው የተለመደ አይደለም። የቴርሞፕላል ኦፕሬሽን መርህ ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን ይህ ጥምረት በከባቢ አየር ውስጥ እራሱን በደንብ አሳይቷል. የሚለካው ከፍተኛው የሙቀት መጠን ከ +12500 ዲግሪ ሴልሺየስ መብለጥ የለበትም።
ነገር ግን የሙቀት መጠኑ ከ +7000 ዲግሪዎች በላይ መጨመር ከጀመረ በብረት አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ለውጦች ምክንያት የመለኪያ ትክክለኛነት ጥሰት አደጋ አለ. በከባቢ አየር ውስጥ የውሃ ትነት በሚኖርበት ጊዜ የሙቀት መገጣጠሚያው የብረት ንክኪ የመበላሸት ሁኔታዎችም አሉ።
Platinorhodium-ፕላቲነም ቴርሞፕሎች
ለመሰራት በጣም ውድ የሆነው ቴርሞፕፕል። የክዋኔው መርህ ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን በጣም በተረጋጋ እና አስተማማኝ የሙቀት ንባቦች ውስጥ ከአቻዎቹ ይለያል. ትብነትን ቀንሷል።
የእነዚህ መሳሪያዎች ዋና አተገባበር የከፍተኛ ሙቀት መለኪያ ነው።
Tungsten-rhenium thermocouples
እንዲሁም እጅግ በጣም ከፍተኛ ሙቀትን ለመለካት ስራ ላይ ይውላል።ይህንን እቅድ በመጠቀም የሚስተካከለው ከፍተኛው ገደብ 25 ሺህ ዲግሪ ሴልሺየስ ይደርሳል።
የእነሱ መተግበሪያ የተወሰኑ ሁኔታዎችን ማክበርን ይፈልጋል። ስለዚህ የሙቀት መጠንን በመለካት ሂደት ውስጥ በዙሪያው ያለውን ከባቢ አየር ሙሉ በሙሉ ማስወገድ አስፈላጊ ነው, ይህም በኦክሳይድ ሂደት ምክንያት በእውቂያዎች ላይ አሉታዊ ተጽእኖ ያሳድራል.
ለዚህ፣ የተንግስተን-ሪኒየም ቴርሞፕሎች ኤለመንቶቻቸውን ለመጠበቅ አብዛኛው ጊዜ በማይንቀሳቀስ ጋዝ በተሞሉ መከላከያ ሳጥኖች ውስጥ ይቀመጣሉ።
ከላይ፣ እያንዳንዱ ነባር ቴርሞኮፕል፣ መሳሪያ፣ የስራ መርሆው፣ ጥቅም ላይ በሚውሉት ውህዶች ላይ በመመስረት፣ ግምት ውስጥ ገብተዋል። አሁን አንዳንድ የንድፍ ባህሪያትን አስቡባቸው።
Thermocouple ንድፎች
ሁለት ዋና ዋና የቴርሞፕል ዲዛይኖች አሉ።
- ከሚከላከለው ንብርብር ጋር። ይህ የቴርሞኮፕል ንድፍ የመሳሪያውን የሥራ ንብርብር ከኤሌክትሪክ ፍሰት ለመለየት ያቀርባል. ይህ ዝግጅት ቴርሞኮፕሉን ከመሬት ላይ ሳያነጥል በሂደት ላይ እንዲውል ያስችለዋል።
- የመከላከያ ንብርብር ሳይጠቀሙ። እንደነዚህ ያሉ ቴርሞፕሎች ሊገናኙ የሚችሉት ከመሬት ጋር ግንኙነት ከሌላቸው የመለኪያ ወረዳዎች ጋር ብቻ ነው. ይህ ሁኔታ ካልተሟላ፣ መሳሪያው ሁለት ገለልተኛ የተዘጉ ሰርኮችን ያዘጋጃል፣ በዚህም ምክንያት ልክ ያልሆኑ የሙቀት-አካላት ንባቦች።
ተጓዥ ቴርሞፕል እና አፕሊኬሽኑ
የተለየ አለ።የዚህ መሣሪያ ዓይነት, "መሮጥ" ይባላል. አሁን የቴርሞፕላልን ኦፕሬሽን መርህ በበለጠ ዝርዝር እንመለከታለን።
ይህ ዲዛይን በዋነኝነት የሚያገለግለው የብረት ቢልሌትን በመጠምዘዝ፣ በወፍጮ እና በሌሎች ተመሳሳይ ማሽኖች ላይ በሚሰራበት ጊዜ የሙቀት መጠኑን ለመለየት ነው።
በዚህ ሁኔታም የተለመደው ቴርሞኮፕልን መጠቀም እንደሚቻል መታወቅ አለበት ነገርግን የማምረቻው ሂደት ከፍተኛ የሙቀት መጠንን የሚጠይቅ ከሆነ የሚሮጠውን ቴርሞኮፕል ለመገመት አስቸጋሪ ነው።
ይህን ዘዴ ሲተገብሩ የዕውቂያ ክፍሎቹ አስቀድመው ወደ ሥራው ይሸጣሉ። ከዚያም ባዶውን በሚሰራበት ጊዜ እነዚህ እውቂያዎች ያለማቋረጥ በመቁረጫ ወይም በማሽኑ ሌላ የሥራ መሣሪያ ላይ ይጋለጣሉ, በዚህም ምክንያት መገናኛው (የሙቀት ንባቦችን በሚወስዱበት ጊዜ ዋናው አካል ነው) የሚሮጥ ይመስላል.” ከእውቂያዎቹ ጋር።
ይህ ተፅዕኖ በብረታ ብረት ስራ ኢንዱስትሪ ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል።
የቴርሞፕል ዲዛይኖች የቴክኖሎጂ ባህሪያት
የሚሰራ ቴርሞኮፕል ሰርክ ሲሰሩ ሁለት የብረት ንክኪዎች ይሸጣሉ፣ እነሱም እንደሚያውቁት ከተለያዩ ነገሮች የተሠሩ ናቸው። መገናኛው መገናኛ ይባላል።
በመሸጥ በመጠቀም ይህንን ግንኙነት ማድረግ አስፈላጊ እንዳልሆነ ልብ ሊባል ይገባል። በቀላሉ ሁለት እውቂያዎችን አንድ ላይ ያጣምሩ. ነገር ግን እንዲህ ዓይነቱ የማምረት ዘዴ በቂ የሆነ አስተማማኝነት ደረጃ አይኖረውም, እና የሙቀት መለኪያዎችን በሚወስዱበት ጊዜ ስህተቶችንም ሊሰጥ ይችላል.
ከፍተኛ ለመለካት ከፈለጉየሙቀት መጠን, የብረታ ብረት መሸጥ በእነሱ ብየዳ ተተክቷል. ይህ የሆነበት ምክንያት በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች በግንኙነት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ሻጭ ዝቅተኛ የማቅለጫ ነጥብ ስላለው እና ሲያልፍ ይበላሻል።
የተጣመሩ ወረዳዎች ሰፋ ያለ የሙቀት መጠን መቋቋም ይችላሉ። ግን ይህ የግንኙነት ዘዴም የራሱ ድክመቶች አሉት. በብየዳ ሂደት ውስጥ ለከፍተኛ ሙቀት ሲጋለጥ የብረቱ ውስጣዊ መዋቅር ሊለወጥ ይችላል ይህም የተገኘውን መረጃ ጥራት ይጎዳል።
በተጨማሪም፣ በሚሠራበት ጊዜ የቴርሞፕሉል እውቂያዎች ሁኔታ ክትትል ሊደረግበት ይገባል። ስለዚህ, በአሰቃቂ አከባቢ ተጽእኖ ምክንያት በወረዳው ውስጥ ያሉትን ብረቶች ባህሪያት መለወጥ ይቻላል. የቁሳቁሶች ኦክሳይድ ወይም መከፋፈል ሊከሰት ይችላል. በዚህ ሁኔታ የቴርሞክፑል ኦፕሬሽን ዑደት መተካት አለበት።
የቴርሞአፕል መገናኛ ዓይነቶች
ዘመናዊው ኢንደስትሪ ቴርሞፕሎችን ለማምረት የሚያገለግሉ በርካታ ንድፎችን ያመርታል፡
- ክፍት መገናኛ፤
- የተከለለ መስቀለኛ መንገድ፤
- ከተመሰረተ መጋጠሚያ ጋር።
የክፍት-መጋጠሚያ ቴርሞፕሎች ባህሪ ለውጫዊ ተጽእኖዎች ደካማ የመቋቋም አቅም ነው።
በሚቀጥሉት ሁለት የንድፍ ዓይነቶች በእውቂያ ጥንድ ላይ አስከፊ ተጽእኖ ያላቸውን ኃይለኛ አካባቢዎች የሙቀት መጠን ሲለኩ መጠቀም ይቻላል።
በተጨማሪ፣ ኢንደስትሪው በአሁኑ ጊዜ ሴሚኮንዳክተር ቴክኖሎጂዎችን በመጠቀም ቴርሞክፖችን ለማምረት ዕቅዶችን በመምራት ላይ ነው።
የመለኪያ ስህተት
በቴርሞፕላል በመጠቀም የተገኙት የሙቀት ንባቦች ትክክለኛነት በእውቂያ ቡድኑ ቁሳቁስ እና በውጫዊ ሁኔታዎች ላይ የተመሠረተ ነው። የኋለኛው ደግሞ የግፊት፣ የጨረር ዳራ ወይም ሌሎች እውቂያዎቹ የተፈጠሩበት የብረት ፊዚዮ-ኬሚካላዊ መለኪያዎች ላይ ተጽእኖ ሊያሳድሩ የሚችሉ ምክንያቶችን ያጠቃልላል።
የመለኪያ ስህተት የሚከተሉትን አካላት ያቀፈ ነው፡
- በቴርሞፕሉል የማምረት ሂደት የተከሰተ የዘፈቀደ ስህተት፤
- የ"ቀዝቃዛ" እውቂያውን የሙቀት ሁኔታ በመጣስ ምክንያት የተፈጠረ ስህተት፤
- በውጫዊ ጣልቃገብነት የተከሰተ ስህተት፤
- የመቆጣጠሪያ መሳሪያዎች ስህተት።
የቴርሞፕሎች አጠቃቀም ጥቅሞች
እነዚህን የሙቀት መቆጣጠሪያ መሳሪያዎች የመጠቀም ጥቅማጥቅሞች፣ አተገባበር ምንም ይሁን ምን የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- ትልቅ የአመልካቾች ክልል ቴርሞፕል በመጠቀም ሊቀረጽ ይችላል፤
- ንባብ በማንሳት በቀጥታ የሚሳተፈው የቴርሞኮፕል መገናኛ ከመለኪያ ነጥቡ ጋር በቀጥታ መገናኘት ይቻላል፤
- Thermocouples ለማምረት ቀላል፣ ረጅም ጊዜ የሚቆዩ እና ረጅም ጊዜ የሚቆዩ ናቸው።
የሙቀት መጠንን በቴርሞፕላል የመለካት ጉዳቶች
የቴርሞፕልን መጠቀም ጉዳቶቹ የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- የሙቀት መጠኑን "ቀዝቃዛ" ግንኙነት የማያቋርጥ ክትትል አስፈላጊነት. ይህ ተለይቶ የሚታወቅ ነውበቴርሞኮፕል ላይ የተመሰረቱ የመለኪያ መሳሪያዎች ንድፍ ባህሪ. የዚህ እቅድ አሠራር መርህ የአተገባበሩን ወሰን ይቀንሳል. እነሱ ጥቅም ላይ ሊውሉ የሚችሉት የአካባቢ ሙቀት በመለኪያ ነጥብ ላይ ካለው የሙቀት መጠን ያነሰ ከሆነ ብቻ ነው።
- የቴርሞፕላሎችን ለማምረት የሚያገለግሉ ብረቶች የውስጥ መዋቅር መጣስ። እውነታው ግን ለውጫዊው አካባቢ በመጋለጥ ምክንያት እውቂያዎቹ ተመሳሳይነታቸውን ያጣሉ, ይህም በተገኙት የሙቀት አመልካቾች ውስጥ ስህተቶችን ያስከትላል.
- በመለኪያ ሂደት ውስጥ የቴርሞኮፕል መገናኛ ቡድኑ አብዛኛውን ጊዜ ለአካባቢው አሉታዊ ተጽእኖ የተጋለጠ ሲሆን ይህም በሂደቱ ውስጥ ሁከት ይፈጥራል። ይህ እንደገና እውቂያዎቹን ማተም ያስፈልገዋል፣ ይህም ለእንደዚህ አይነት ዳሳሾች ተጨማሪ የጥገና ወጪዎችን ያስከትላል።
- በቴርሞፕላል ላይ ለኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች የመጋለጥ አደጋ አለ፣ ዲዛይኑ ለረጅም የግንኙነት ቡድን ያቀርባል። ይህ የመለኪያ ውጤቶቹንም ሊነካ ይችላል።
- በአንዳንድ ሁኔታዎች፣ በቴርሞኮፕል ውስጥ በሚፈጠረው የኤሌክትሪክ ጅረት እና በመለኪያ ቦታ ላይ ባለው የሙቀት መጠን መካከል ያለው ቀጥተኛ ግንኙነት ጥሰት አለ። ይህ ሁኔታ የመቆጣጠሪያ መሳሪያዎችን ማስተካከል ያስፈልገዋል።
ማጠቃለያ
ድክመቶቹ ቢኖሩትም በ19ኛው ክፍለ ዘመን ለመጀመሪያ ጊዜ የተፈለሰፈው እና የተሞከረው ቴርሞኮፕሎችን በመጠቀም የሙቀት መለኪያ ዘዴ በሁሉም የዘመናዊ ኢንዱስትሪ ቅርንጫፎች ሰፊ አፕሊኬሽኑን አግኝቷል።
በተጨማሪ፣ ቴርሞፕሎች የሚጠቀሙባቸው መተግበሪያዎች አሉ።የሙቀት መረጃን ለማግኘት ብቸኛው መንገድ ነው. እና ይህን ጽሑፍ ካነበቡ በኋላ፣ የስራቸውን መሰረታዊ መርሆች በሚገባ ተረድተሃል።
