بررسی سنسورهای دما و ترانزیستورهای حرارتی

    —         —    

ارتباط با ما     —     لیست پایان‌نامه‌ها

... دانلود ...

توجه : این فایل به صورت فایل ورد (Word) ارائه میگردد و قابل تغییر می باشد


 بررسی سنسورهای دما و ترانزیستورهای حرارتی دارای 71 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد بررسی سنسورهای دما و ترانزیستورهای حرارتی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

 

بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی سنسورهای دما و ترانزیستورهای حرارتی

-1 گرما ودما

4-2 نوار بی متال

4-3 انبساط مایع وگاز

4-4 ترموكوپلها

تئوری

كاربرد عملی

یادداشتها

4-5 سنسورهای مقاومت فلزی (metal-resistance sensors)

دماسنج مقاومتی (Resistance thermometer)

4-6 ترمیستورها

ترمیستورهای PTC

4-7 تشخیص انرژی گرمایی تابشی

4-8 آشکارسازهای پایروالکتریک(Pyroelectric detectors)

4-9 ترانسدیوسرهای حرارتی

4-10 ترانسدیوسرهای حرارتی به الکتریکی

 

4-1 گرما ودما
كمیت فیزیكی كه ما آن را گرما می نامیم یكی از اشكال مختلف انرژی است و مقدار گرما معمولا برحسب واحد ژول سنجیده میشود.مقدار گرمایی كه در یك شی موجوداست قابل اندازه گیری نمی باشد اما می توان تغییرات گرمای موجود در یك شی كه بر اثر تغییر دما و یا تغییر در حالت فیزیكی (جامد به مایع، مایع به گازف یك شكل كریستالی به شكل كریستالی دیگر) ایجاد میشود اندازه گیری كرد.
بنابراین از این جنبه دما میزان گرما برای ماده است تاوقتی كه حالت فیزیكی آن بدون تغییر باقی بماند.
ارتباط بین دما و انرژی گرمایی بسیار شبیه به ارتباط بین سطح ولتاژ وانرژی الكتریكی است.
سنسورهای دمای رایج تماما وابسته به تغییراتی هستند كه همراه با تغییرات دمای ماده به وجود می آید. ترانسیدیوسرهای انرژی الكتریكی به انرژی گرمای جریان عبوری از یك هادی استفاده می كنند اما ترانسدیوسرهای گرمایی به انرژی الكتریكی به طور مستقیم این تبدیل را انجام نمی دهند ومطابق با قوانین ترمودینامیك نیازمند تغییرات دمایی برای عمل كردن هستند بدین گونه كه در دمای بالاتر گرما می گیرد و در دمای پایین تر این مقدار گرما را تخلیه می كند.

4-2 نوار بی متال
آشكارسازی حرارتی در موارد متنوعی مانند آشكار كردن آتش سوزی، گرمایش تا یك حد معین ویا تشخیص عیب در یك سردكننده مورد استفاده قرار می گیرد .ساده ترین نوع سنسور حرارتی از نوع بی متال استكه اصول كار آن در شكل به تصویر كشیده شده است. تركیب فوق شامل دو نوار فلزی از دو جنس مختلف است كه با نقطه جوش و یا پرچ كردن در دو نقطه به یكدیگر متصل شده اند. جنس فلز دو نوار به گونه ای انتخاب می شود كه ضرایب انبساطی خطی آنها با یكدیگر تفاوت زیادی داشته باشند. مقدار انبساط یا ضریب انبساط خطی عبارت است از خارج قسمت تغییر مقدار طول به تغییر دما و این مقدار برای همه فلزات مقداری است مثبت بدین معنی كه با افزایش دما طول نوار افزایش می یابد. مقادیر ضریب انبساط را برای چند نوع فلز بر حسب واحد 10*k بیان كرده است.
خمیدگی پدیده آمده در نوار بی متال را می توان وسط هر یك از انواع ترانسدیوسرهای جابه جایی كه در فصل مورد بررسی قرار گرفت تشخیص داد اما اغلب اوقات از خود نوار بی متال برای راه اندازی كنتاكتهای یك كلید استفاده می شود ومعمولا خود بی متال یك از كنتاكتهای كلید است. نوع رایج نوار بی متال هنوز هم در انواعی از تموستاتها مورد استفاده قرار می گیرد اگر چه بی متال در آنها به صورت حلزونی پیچیده شده است.این شكل بی متال باعث افزایش حساسیت بی متال می شود چون حساسیت بی متال با طور نوار بستگی مستقیم دارد. در صورتی كه محدوده دما وتغییرات آن كم می باشد مقدار انحراف دقیقتا متناسب با تغییر دما خواهد بود.
این نوع ترموستاتها دارای مشخصه نامطلوب هیسترزیس هستند به طوری كه به عنوان مثال ترموستاتی كه برای مقدار دمای 20c  ساخته شده ممكن است در 22c باز شود.
 
شكل  نوار بی متال كه تشكیل شده از دو نوار فلزی  كه با نقطه جوش و یا میخ پرچ به یكدیگر متصل شده اند. معمولا برای اینكه حساسیت نوار بی متال نسبت به تغییرات دما بیشتر شود آن را با طول بیشتر ساخته وسپس به صورت حلقه ای فنری در می آورند و یا آن را به صورت قرصهای فلزی روی یكدیگر جوش می دهند.
مقادیر انبساط خطی برای چند نوع فلز-مقدار انبساط بایستی در عدد10 ضرب شوند. به دلیل اینكه دو فلز تشكیل دهنده بی متال دارای مقادیر انبساط مساوی نیستند با تغییردما همانگونه كه در شكل مشخص شده است. نوار بی متال دچارخمیدگی می شود.
ومجددا در 18c بسته شود این خاصیت ممكن است باعث نوسان مشخصات قطع ووصل ترموستات وكاهش كارآیی توموستات شود. به عنوان مثال اگر برای كنترل دمای اتاقی از چنین ترموستاتی استفاده شود دما در حد مطلوب كنترل نخواهد شد و ترموستات فقط در حد كلید قطع ووصل عمل خواهد كرد. با استفاده از یك المنت تسریع كننده می توان تاحدودی اثر هیسترزیس را كاهش داد. تسریع كننده در واقع شامل یك مقاومت با مقدار زیاد است كه نزدیك بی متال نصب می شود.اصول كار به این ترتیب است كه وقتی كنتاكتهای ترموستات گرم كننده اتاق وصل می شوند جریانی از مقاومت تسریع كننده عبور می كنند به طوری كه سرعت گرم شدن ترموستات ترموستات بیشتر از سرعت گرم شدن محیط خواهد بود.برای اطلا بیشتر از مشخصات كنتاكتهای سویچ مطالعه نمایید.
ساختار فوق باعث میشود قبل از آنكه اتاق به دمای مورد نظر برسد ترموستات قطع كند. سپس جریان در مقاومت تسریع كننده قطع می شود وبعد از آن ترموستات سریعتر از اتاق خنك می شود بگونه ای كه عمل وصل شدن ترموستات سریعتر از آنچه باید اتفاق می افتد به هر جهت استفاده از تسریع كننده می تواند منجر به رسیدن به درجه حرارت مورد نظر به گونه ای یكنواخت شود. هم اكنون ترموستاتهای حساس تری ساخته شده كه به وسیله ترمیستور عمل می كند.
نوارهای بی متال در اشكال فیزیكی متنوعی ساخته می شوند و بخصوص نوع دیسكی آن كاربرد زیاد دارد زمانی كه تغییر دمایی رخ می دهد یك دیسك ا زنوع بی متال به طور ناگهانی قوس دار می شود كه باعث می شود بدون هیچ واسطه ای یك تغییر شكل فنری برای صفحه اتفاق بیفتد. این اساس كار سویچهای حرارتی است كه برای جلوگیری از افزایش گرمای تجهیزات الكترونیكی مورد استفاده قرار میگیرد.این سویچهای حرارتی را میتوان به خنك كننده های آلومینیمی (هیت سینك) موتورهای كوچك،ترانسفورمرها، كتری وبرقی و سایر وسایلی كه به نوعی در آنها احتمال گرم شدن بیش ازحد وجود دارد و دارای سطحی فلزی هستند چسبانید.
سویچهای حرارتی به دو شكل در حالت عادی از (N.O Normally Open) و در حالت عادی بسته (N.C  Normally closed) قابل تهیه می ب اشند وانتخاب یكی از این دو نوع بستگی به این دارد كه آیا سویچ حرارتی بایستی بالا رفتن دما و یا پایین آمدن دما را آشكار كند.سویچهای حرارتی از پیش تنظیم شده دارای نوسان  هیسترزیسی در حدود 3-5c از دو طرف نقطه دمای مورد نظر هستند چون در آنها از
 
تسریع كننده استفاده نشده است. برای كنترل دقیق بیشتر می توان از ترموستاتهایی استفاده كرد كه دارای طول بی متال بیشتری هستند وطبعا هیسترزیس ونوسان از تنظیم در آنها كمتر است.
همه انواع نوارهای بی مت ال با عنصر حساس طویل كه در ترموستاتها مورد استفاده قرار می گیرد بایستی در فواصل زمانی معینی تنظیم مجدد شوند زیرا نوار بی متال همواره د رمعرض تغییرات تدریجی خزش قرار میگیرد و این تغییرات روی تنظیم ترموستات تاثیر می گذارند.

4-3 انبساط مایع وگاز
اصول قدیمی تر سنجش بر اساس دما انبساط مایعات استوار است ودر كلیدهای فشار از اصول كاری دما سنج جیوه ای معمولی استفاده شده است. ساده ترین سنسور از این نوع برگرفته از دماسنج جیوه ای است كه در ون لوله موبین آن دو الكترود سیمی جاسازی شده است به دلیل اینكه جیوه فلزی هادی و در دمای معمولی مایع است. زمانی كه سطح جیوه به الكترودهایی كه مكان آنها بستگی به دمای بالاتر دارد می رسد از طریق الكترودها مداری الكتریكی ایجاد می شود.
 بدین وسیله میتوان رسیدن به دمای از پیش تعیین شده ای را تشخیص داد اما تنها برای یك عمل سویچ از آن استفاده می شود و راهی برای تغییر دمای سویچ در آنها وجود ندارد. اگر چه میتوان از سطح جیوه برای تغییر فركانس یك مدار نوسانی استفاده كرد و بر پایه آن یك سیستم تشخیص دمای تناسبی ایجاد كرد ولی این روش بندرت مورد استفاده قرارمی گیرد. سنسورهایی كه برای اندازه گیری دما وبرای غیر از عمل سویچ مورد استفاده قرار می گیرد عمدتا از نوع الكترونیكی هستند واز قطعاتی مانند ترموكوپل وترمیستور در آنها استفاده می شود واز قطعاتی كه براساس انبساط مكانیكی كار می كنند و تنها در كارهای قطع ووصل استفاده میشود.
معمولی ترین آنها نوع پیشرفتهای از دماسنج مخزنی است كه بسیار هم رایج است و دارای قسمت حساسی است كه شامل مخزنی پر از مایع است وتوسط یك لوله مویین به كلید فشاری وصل است.لازم نیست مایع درون مخزن حتما جیوه باشد وامروزه در مواردی ا زنوعی تركیبی به عنوان مایع منبسط شونده استفاده می شود.
به دلیل اینكه در مواردی بایستی مخزن مایع در فاصله دورتری قرار گیرد واتصال الكتریكی هم لازم ندارد می توان از این وسیله برای كاربرد در محیطهای خطرناك استفاده كرد ومتناسب با آن نوع مایع را هم انتخاب كرد.طول لوله متصل كننده مخزن به سوئیچ فشاری بایستی تاحدی باشد كه حجم مایع اشغال كننده آن تنها بخش كوچكی از حجم كلی مایع باشد. زیرا دمای مایع داخل لوله مویین هم روی فشار تاثیر خواهد داشت.
استفاده از هوا و یا هر گاز بی اثر بی جای مایع باعث افزایش حساسیت و دقت دماسنج می شود ولی سویچ فشاری بایستی بتواند به فشارهای خیلی كمتر از آنچه توسط مایع منبسط شده اعمال می شود پاسخ دهد.
یكی از ضعفهای سیستم فوق به طور كلی بر این است كه مخزن حساس بایستی دارای حجم مناسبی از مایع باشد و بنابراین نمی بایستی كوچك باشد.علاوه برآن به دلیل اینكه این حجم ماده منبسط شونده بایستی همراه با نوسانات دمای محیط گرم وسرد شود برای عمل شدن این تغییرات زمانی مناسبی لازم است ومخازن دماسنجها نمی  توانند سریعا از تغییرات دما پیروی كند.ضروری نیست سنسور فشار یك قطعه قطع و وصل كننده باشد وبا استفاده از یك دیافراگم كه به یك پتانسیومتر متصل است و یا ترانسدیوسر پیزوالكتریك و یا LVDT می توان سنسور دمای مایع مخزنی را به یك ابزار دقیق اندازه گیری دما تبدیل كرد ولی در هر صورت این چنین ابزاری كاربردهای زیادی ندارد.
 
4-4 ترموكوپلها
تئوری
از ترموكوپل همواره به عنوان عنصر حس كننده در سنسور حرارتی ویا سویئچ حرارتی استفاده می شود. اصول كاری ترموكوپلذ براساس دو فلز غیرمشابه است كه بین آنها نقطه اتصال كوچكی ایجاد شده وبا تغییر دمای محیط پتانسیل نقطه اتصال تغییر می كند. پتانسیل نقطه اتصال برای یك نقطه اتصال قابل اندازه گیری نیست اما زمانی كه دو نقطه اتصال در یك مدار قرار گیرند به طوری كه هر یك از دو نقطه اتصال در دمای متفاوت با دیگری قرار داشته باشد آنگاه ولتاژی در حد چند میلی ولت بین آن دو نقطه ایجاد می شود.
در صورتی كه دو نقطه اتصال در محیطی با دمای یكسان قرار داشته باشد ولتاژ مزبور افزایش خواهد یافت تا اینكه به مقدار نهایی ولتاژ برسد.منحنی مشخصه نمونه نشاندهنده این است كه ترموكوپل به دلیل رفتار غیرخطی مشخصه وحالت معكوسی كه در دماهای بالاتر از دمای نقطه بازگشت برای مشخصه پیش می آید تنها در فاصله دمایی محدودی دارای كاربرد مفید است.
 
ترموكوپل از اثر سی یك استفاده می كنند كه از نظر تئوری بیانگر معادله EMF زیر است:
 

 در این معادله c,b,a ثابتهایی هستند كه به نوع فلزات به كار رفته در ترموكوپل بستگی دارند و اختلاف دمای بین آنهاست. اگر اتصال نقطه سرد
در 0C نگهداشته شود آنگاه معادله EMFخواهد شد.
 
كه در آ»ن ثابتهای اندازه گیری شده برای زوج فلزها هستند و T اختلاف دما می باشد. در دمای پایین تر ازدمای نقطه انتقالی مقدار a معمولا كوچك است به طوری كه EME تقریبا به طور مستقیم متناسب با اختلاف دماست.
•    اثر پلی تی یر كه بعدا تعریف خواهد شد بر عكس اثر سی بك است و
•    اثر كلوین خیلی كمتر شناخته شده است و مربوط به EMF تولید شده در یك هادی بدون نقطه اتصال دو فلزی است. در چنین هادی اختلاف دما بین دوقسمت مختلف یك هادی باعث ایجاد EMF در آن می گردد/
وقتی جریان الكتریكی در یك هادی كه دو انتهای آن د ردو دمای متفاوت نگهداشته می شوند برقرار می شود مقدار گرما از هادی متصاعد می شود كه مقدار آن متناسب با حاصلضرب جریان و گرادیان حرارتی است.
•    هر مدار عملی شامل یك ترموكوپل دارای بیش از دو نقطه اتصال از فلزات متفاوت خواهد بود و مدارات بایستی بگونه ای طراحی شوند كه تنها اتصالات مورد نظر در دماهای متفاوت قرار گیرند.
خروجی یك ترموكوپل دارای دامنه كوچكی است به طوری كه برای اختلاف دمای 10C مقدار خروجی در محدوده چند میلی ولت می باشد و مقادیر نمونه نیروی محركه الكتروموتوری (EMF) برای چند نمونه فلز و آلیاژ در حالتیكه فلز دوم جفت فلز ترموكوپل پلاتین باشد آورده شده است. مقادیر EMF اختلاف دما برای سه نوع ماده رایج ترموكوپل فهرست شده است. از انواع ترموكوپلهای فوق نوع مس كنستانتان عمدتا برای محدوده دماهای پایین تر ونوع پلاتین/ رادیم برای دماهای بالاتر مورد استفاده قرارمی گیرد. به دلیل اینكه ولتاژ خروجی ترموكوپل پایین است بایستی سیگنال خروجی ترموكوپل تقویت دامنه  شود
 
 
 مگر در مواردی كه از ترموكوپل به همراه یك میلی ولت متر حساس برای اندازه گیری  دما استفاده می شود.اگر نیاز به این باشد كه از خروجی ترموكوپل برای راه اندازی چیزی بیشتر تراز حركت عقربه استفاده شود در ان صورت لازم است با استفاده از یك تقویت كننده عملیاتی ویا تقویت كننده چاپر آن را تقویت DC كنیم.نوع تقویت كننده ای كه لازم است بایستی بدقت انتخاب شود زیرا بایستی دارای پایداری جریان شتتی مطلوبی باشد مگر اینكه امكان تنظیم مجدد تقویت كننده به طور مكرر فراهم باشد. در چنین شرایطی تقویت كننده چاپر برای اغلب موارد ترجیح داده می شود.
در صورتی كه لازم باشد یك عمل كلیدی روشن/خاموش انجام شود ترموكوپل بایستی به همراه یك كنترل كننده كه از مدار اشمیت تریگر استفاده می كند به كار برده شود زیرا بایستی توسط اشمیت تریگر بایاس نقطه كار به گونه ای میزان شود كه بتوان دمای سویچ را از پیش تنظیم كرد.
مدار معمولی دارای خاصیت تقویت كنندگی است. زیرا محدوده هیا خروجیهای ترموكوپل قابل مقایسه با پتانسیل های اتصال در مدارات تقویت كننده است.سعی در استفاده ازورودیهای خیلی كوچك برای عمل سویچ همواره به مشكلاتی در مورد هیسترزیس و حساسیت منجر می شود.
امتیاز خاص ترموكوپلها این است كه قسمت حس كننده آن خودشان خیلی كوچك است وامكان این هست كه ترموكوپلها در فضاهای خیلی كوچك جاسازی شوند و بتوان پاسخ مناسبی را نسبت به تغیرات سریع دما دریافت كرد. طبیعت الكترویكی وروش كار به صورتی است كه مدارات لازم برای خواندن خروجی ترموكوپل را می توان در فاصله دورا زخود سنسور نصب كرد. بایستی توجه داشتكه در هر جا كه یك هادی فلز با یك هادی فلزی دیگر تماس داشته باشد اثرات ترموكوپل ظاهر می شود به گونه ای كه اختلاف دماهای موجود در مدار چاپی نیز میتوانند باعث تغییر در مقدار ولتاژ خروجی ترموكوپل هایی بشوند كه ولتاژشان با آنها قابل مقایسه است. بنابراین شلك ساختمان تقویت كننده هایی كه برای ترموكوپلها استفاده می شوند بسیار مهم است وبه نوعی تنظیم صفر نیاز دارند.

كاربرد عملی
ترموكوپلها در صنعت موارد استفاده زیادی دارند به طوری كه به عنوان یكی از مهمترین قسمتهای سنسور های دما به كار می روند. از میان بسیاری از تركیبات ممكن فلزات برای تشكیل ترموكوپل تنها تعداد كمی از آنها دارای رفتار خطی مناسب ومقاومت قابل توجه در مقابل دمای زیاد هستند.

یادداشتها
نوع S با استفاده از %90 پلاتین %10 آلیاژ رادیم و پلاتین خالص به عنوان فلز دوم ساخته میشود. نوع R با استفاده زا %87 پلاتین،%13 آلیاژ رادیم و پلاتین خالص به عنوان فلز دوم ساخته میشود. نوع j یا كوپل –كرمل-آلومل) با استفاده از آلیاژهای نیكل-كرم ونیكل- الومینیوم ساخته میشود. نوع T یا كوپل مس كنستانتان با استفاده از آلیاژهای مس ومس- نیكل ساخته می شود.نوع E و یا كوپل كرم-كنستانتان با استفاده از آلیاژهای نیكل-كرم ومس-نیكل ساخته می شود.
 

این موارد شامل دو گروه هستند انواع فلز پایه مانند آهن-كنستانتان وانواع فلزات مرغوب مانند پلاتین رادیم-پلاتین. ترموكوپلهای ازجنس فلز مرغوب این نامگذاری به دلیل مقاومت آنها در مقابل همه اسیدها شناخته شده است در دماهای بالتر كاربرد دارند اما ولتاژ خروجی آنها كم است وبه منظور جلوگیری از خرابیناشی از اكسیدشدنی بایستی آنها را روكش كرد. ترموكوپلهایی كه از فلز آهن به عنوان یكی از دو جنس سیم استفاده می كنند بایستی در مقابل زنگ زدن وبه طور كلی هر نوع اكسیداسیون محافظت شوند. تفاوتهای بین اندازه گیری دما با ترموكوپل و دیگر وسایل اندازه گیری دما همواره مورد تایید قرار نمی گیرد. اندازه گیری توسط ترموكوپل همواره به صورت یك اندازه گیری تفاضلی است بدین صورت كه اختلاف دمای بین اتصال سرد با همان اتصال مرجع یادمای اتصال گرم و یا اتصال اندازه گیری را محاسبه می كند. اگر هیچ كدام از فلزات مورد استفاده در ترموكوپل از همان جنس فلز كابلهای  رابط نباشند دومجموعه اتصال جدید به وجود خواهد آمد.
جداول مورد استفاده برای ترموكوپل از همان جنس فلز كابلهای رابط نباشند دو مجموعه اتصال جدید به وجود خواهد آمد.
جداول مورد استفاده برای ترموكوپل با این فرض تهیه شده اند كه اتصال مرجع همواره د ردمای 0C قرار دارد.
در عرصه صنعت این فرض بندرت واقعیت پیدا می كند و بنابراین برای اینكه داده های فوق كارایی داشته ب اشد بایستی جبران سازیهایی انجام شود به طوری كه قرائت خروجی ترموكوپل براساس دمای حقیقی نقطه مرجع اتصال ترموكوپل صورت بگیرد.
روش معمول جبران سازی اتصال سرد را میتوان در قسمت تقویت كننده/ خروجی ابزار به كاربرد برای تشخیص دما در اتصال ویا اتصالات مرجع از یك سیم پیچ فلزی و یا یك ترمیستور استفاده می شود وخروجی حاصل از این سنسور به منظور تصحیح اثر به یك طبقه جمع كننده داخل ابزار اعمال میشود. این روش براحتی در تجهیزات مجهز به میكروكنترلر توسط یك جدول تصحیح مقادیر كه در یك حافظه ROM نگهداری می شود قابل انجام سات اما در روشهای قدیمی آنالوگ عمل فوق با استفاده از یك طبقه جمع كننده انجام می شد.
بایستی توجه دشت كه تصحیح فوق كه بایستی اعمال شود با توجه به مشخصات كابلی است كه جزو متعلقات ترموكوپل است. تعویض كابل فوق با كابلی از جنس دیگر به عنوان مثال اضافه كردن طول كابل ترموكوپل به وسیله یك كابل مسی باعث میشود عوامل تصحیح در نظر گرفته شده در داخل ابزار اندازه گیری صحت واعتبار خود را از دست بدهند زیرا اكنون دو اتصال جدید به اتصالات ترموكوپلی اولیه اضافه شده اند.
اگر چه ترموكوپلها برای اندازه گیری دقیق ایده آل نیستند معمولتر این است كه اتصال ویا اتصالات مرجع در دمای واحدهای مرجع قرار داده شوند. حالت نقطه ذوب یخ واحد مرجع با استفاده از اتصالات سرد پله تی تر در 0C نگهداشته می شود برعكس اثر ترموكپل وسنسورهای دقیق برای دمای مرجع مانند نوعی فانوسی با استفاده از انبساط حاصل از تغییرات حالت آب به یخ كار می كنند.
روش تجاری تثبیت نقطه مرجع صفر بدین صورت بود كه از یك فلاسك خلا كه از مخلوط آب ویخ پر شده بود استفاده می شد متنها در اندازه گیری با این روش اختلافهای زیادی پیش می آمد و احتیاج به دقت اندازه گیری زیادی داشت.
ایراد عمده ای كه این روش در بر دارد این است كه از درون یخچال خارج می شود غالبا در دمای 15 C و یا كمتر است وآب اطراف آن د رحدود دمای 5C است بنابراین نقطه اتصال مرجع مطمئنا در دمای اشتباه قرار دارد و ضمنا همین دما هم به مقدار قابل توجهی تغییر خواهد كرد.
مخلوط آب و یخ در صورتی مناسب است كه آب عاری از مواد معدنی ناخالصی باشد ویخ از آب یكنواختی تشكیل شده باشد یخ به صورت پودر باشد  وحالت تكه تكه نداشته باشد یخ به مدت زمان قابل توجهی در تماس با آب بوده و به شكل یكنواختی بهم زده شود ونقطه اتصال مرجع یا یخ تماس نداشته باشد.
سیستم مرجع جعبه داغ از یك بلوك آلومینیومی محكم تشكیل شده كه حفره ای در آن دریل كاری شده و اتصال مرجع در ان حفره قرار داده می شود.دمای بلوك ثابت باقی می ماند ومعمولا در دمایی است كه به مقدار كافی از دمای محیط بالاتر و در ناحیه دمای 55-65 C قرار دارد. توسط یك گرم كننده دمای بلوك سریعا تا سطح پایدارش بالا برد می شود وزمانی كه دما به سطح كنترل شده رسید گرم كننده خاموش می شود. از این زمان به بعد دما تسوط یك ترمیستور و یك عنصر گرم كننده كه در یك حلقه با یك تقویت كننده قرا ردارد كنترل میشود. تجهیزات جنب ترموكوپل بایستی دارای مداراتی باشد كه با اضافه كردن ولتاژ كوچكی به خروجی ترموكوپل قرائت ولتاژ حاصل از افزایش دمای نقطه مرجع را تصحیح كند.
روش دیگر كه به صورت غیرفعال است. عبارت است كه از جاسازی نقطه مرجع در یك بلوك فلزی به صورتی كه بلوك فلزی كاملا عایق كاری شده باشد. در شرایط فوق تغییرات دما فقط با كندی زیاد اجام می شود.سنسور دیگر داخل بلوك به تجهیزات وصل است وسیگنال تصحیح برای دمای اتصال مرجع را تولید می كند.
اتصالات بین ترموكوپل وسیستم قرائت اندازه گیری دارای اهمیت است. زمانی كه فاصله بین ترموكوپل وا بزار اندازه گیری قابل توجه باشد بایستی از كابلهای رابط یا جبران سازی برای اتصال این دواستفاده كرد. اختلاف بین این دو در این است كه سیمهایی كه برای طولانی كردن استفاده می شود از اهمان جنس ماده ای هستندك ه برای ترموكوپل استفاده شده است ومی تواند در همان دماهای مورد استفاده قرار گیرد. كابلهای جبران سازی از مواد ارزان قیمت استفاده می كند و فقط تا دمای محیط 80C قابل استفاده اند. كابلهای جبران سازی بایستی با نوع ترموكوپل مورد استفاده تطبیق شده باشد و هر دو این كابلهای طولانی كردن و جبران سازی بایستی تا پلاریته مناسب متصل شوند.
كابلهایی كه با استاندارد انگلیسی (BS1843.1952) تولید می شوند تمام از رمزگذاریهایی استفاده می كنند كه در آن سیم منفی به رنگ آبی است. اما د ركابلهای US ANSI سیم قرمز برای منفی استفاده می كنند در استانداردهای آلمانی مشخصات DIN سیم قرمز برای قطب مثبت است. در هر حال از رنگ دیگر برای پلاریته مخالف استفاده می شود به دلیل اینكه رنگهای سیمها به صورت بین المللی استاندارد نشده اند حتما بایستی نام كشور مبدا سازنده كابل طولانی كردن وكابل جبران سازی وسفارش دهنده كابلهای مبدا آلمان ممكن است برای فروش در آمریكا ساخته شده باشند  وازكدهای ANSI در آنها استفاده باشد.
هر نوع ترموكوپلی كه مورد استفاده قرار گرفته باشد بایستی برای جلوگیری از تماس مستقیم مواد ترموكوپلی با فلزات ذوب شده گازهای داغ و یا گازها ومایعات ایجاد كننده خوردگی مطابق با كاربرد اتصال اندازه گیری به وسیله غلاف و روكش مناسب پوشیده شوند. در بعضی كاربردها بخصوص در مواردی كه لازم است پاسخ سریعی دریافت شود مثلا در مورد اندازه گیری دمای گاز میتوان اتصال اندازه گیری را بدون روكش نصب كرد
 
اگر چه د رصورتی که گاز باعث ایجاد خوردگی شود نمی توان اتصال را خارج از روکش نصب کرد و به جای روش فوق بایستی از نوع روکش عایق استفاده کرد. به طوری که یا کاملا ا زنظر الکتریکی عایق باشد و یا از نوع زمین بوده به طوری که اتصال با روکش اتصال کامل داشته باشد. نوع اخیر در مقابل مواد خورنده دارای حفاظت خوبی است و به طور قابل ملاحظه ای دارای پاسخ سریعی است.
هر دو نوع کابل کاملا روکش شده بایستی در محیطهای دارای فشار بالا مورد استفاده قرار گیرند. در جدول مواد تشکیل دهنده رایج د رساخت روکش ترموکوپل برای مصارف صنعتی لیست شده است.رایجترین نوع روکش برای اندازه گیری ترموکوپلهای مخصوص حوض فلز مذاب علی الخصوص برای آلیاژهای روی سرب از جنس آلیاژ با %27 کرم می باشند. در محیطهایی که با اکسید سولفور سروکار دارند به عنوان مثال گازهای حاصل از سوخت ذغال و یا نفت فولاد زنگ نزن بهتر از آلیاژهای نیکل جواب می دهند و برای روکش ترموکوپهای از جنس فلزات نجیب بایستی از مواد سرامیکی استفاده کرد.

 
کدهای رنگی مورد استفاده درکابلهای رابط طولانی کردن وکابلهای جبران سازی در انگلیس و امریکا وآلمان
کد    انگلیس    امریکا    آلمان
الف:کابلهای طولانی کردن
E      بیرونی
           مثبت
         منفی
بیرونی    قهوه ای
قهوه ای
آبی
سیاه    ارغوانی
ارغوانی
قرمز
سیاه    -
-
-
آبی
J         مثبت
           منفی
           بیرونی    زرد
آبی
قرمز
    سفید
قرمز
زرد
    سبز
قرمز
سبز

K      مثبت
          منفی
          بیرونی    قهوه ای
آبی
آبی    زرد
قرمز
آبی
    قرمز
سبز
قهوه ای
T        مثبت
           منفی    سفید
آبی    آبی
قرمز    قرمز
قهوه ای
ب:کابلهای جبران سازی-نوع U برای فلزات نجیب،نوع vx جهت فلزات پایه
U     بیرونی
           مثبت
          منفی    سبز
سفید
آبی    سبز
سیاه
قرمز    سفید
قرمز
سفید
VX     مثبت
           منفی
    سفید
آبی    قهوه ای
قرمز    قرمز
سبز

 
4-5 سنسورهای مقاومت فلزی (metal-resistance sensors)
تمام هادیهای فلزی دارای این خاصیت هستند که همگام با تغییر دما مقاومت ویژه آنها نیز تغییر می کند.
مواد    ماکزیمم c    توضیحات
فولاد نرم
کرم آهن %27
فولاد زنگ نزن استیل8/18
اینکوئل (آلیاژ نیکل)
سیلیکون کاباید
سرامیک آلومینا    500-800
1000

800
1100

1500
1600-1900    بستگی به این دارد که ایا تحت نورد سرود یا نورد گرم قرار گیرد.قابلیت اکسیدشدن دارد.
مورد استفاده در قلع ویا سرب مذاب قابلیت اکسیدشدن دارد.
مقاومت زیاد درمقابل اکسیداسیون وخوردگی
از این ماده نبایستی در محیط حاویاکسیدسولفور استفاده کرد.
مورد استفاده در روکش بیرونی، مقاوم در مقابل شوک حرارتی. می تواند اکسیده شود.
مورد استفاده درفلزات نجیب،دارای مقاومت زیاد در مقابل مواد شیمیایی است
واین تغییر در مقاومت ویژه به نوبه خود باعث تغییر در مقاومت هادی میشود.جدول این مطلب را توضیح داده است.تغییر مقاومت هادی در یک محدوده وسیع دمایی نسبت به خروجی ترموکوپل خطی تر است.
اگر چه در دماهای بالاتر مشخصه نسبت به خط مستقیم دارای انحراف است.
 
جدول مقاومت ویژه وتغییر مقاومت با دما
یک سیم با سطح مقطع یکنواخت به مساحت A،طول s و مقاومت ویژه p دارای مقاومت R است که با رابط زیر بیان می شود:
R=pS/A
با افزایش دما به مقدار   تغییر ذیل روی میدهد:
طول سیم به مقدار   افزایش می یابد که در ان مقدار انبساط طولی سیم است. سطح مقطع سیم به مقدار 24 افزایش می یابد که در آن A سطح مقطع سیم در 0C است مقاومت ویژه به مقدار p افزایش می یابد که در آن p مقاوت ویژه و a ضریب دمای مقاومت ویژه می باشد.
در مورد اغلب فلزات مقدار انبساط از مرتبه   وضریب دمای مقاومت ویژه از مرتبه   می باشد که در حدود 200 بار بزرگتر است. به طوری که تغییرات در ابعاد به مقدار خیلی کمی روی مقاومت تاثیر می گذارد. لذا می توان از ضریب دمای مقاومت ویژه همانند ضریب دمای مقاومت استفاده کرد. بنابراین رابطه تغییر مقاومت به صورت زیر خواهد بود:
 
که در رابطه فوق   نشانگر مقاومت در دمای   نشانگر مقاومت در   ضریب دمای مقاومت ویژه  اختلاف دما می باشد.
 
جدول ضرایب دمایی مقاومتی برای چند نوع فلز
فلز    ضریب 
فلز    ضریب 

آلومینیم    4.2    مس    4.3
آهن    6.5    نیکل    6.5
پلاتین    3.4    نقره    3.9
ولی دست کم اینکه مانندمشخصه ترموکپل دارای خاصیت برگشت پذیری نیست. مقدار انحراف به وسیله اثر مربع و مولفه های قانون مکعب معادله حادث شده است و این اثرات تنها در دماهای بالا مهم هستند د رمورد اغلب فلزات اولین ضریب تغییر مقاومت (آلفا) از نظر مقدار به عدد(0.00366)1/273 عدد انبساط ویژه طور عمده کنسانتان دارای مقداری در حدود %10 مقدار توسط برای فلزات خالص بوده ومقدار فوق برای مانگانین حتی از این هم پایین تر است.هر دو ماده فوق از آلیاژهای مس نیکل ومنگنز هستند.
مانگانین حتی از این هم پایین تر است. هر دو ماده فوق آلیاژهای مس ،نیکل ومنگنز هستند.
برای محدوده های دمای نسبتا کوچک و تا 400c تغییرات مقاومت نیکل و آلیاژهای نیکل مورد استفاده قرار می گیرد.برای محدوده های دمای بالاتر به دلیل مقاومت بسیار بالاتر آنها در مقابل اکسیداسیون پلاتین وآلیاژهای آن مناسب تر هستند.برای اهداف اندازه گیری سنسور مقاومت را میتوان به همراه یک مجموعه سیمها که دمای آن هم تغییر می کند به یک پل اندازه گیری وصل کرد.
یک مقاومت پلاتین به این شکل را میتوان به عنوان یک اندازه گیر دما به کاربرد. دماسنج استاندارد آزمایشگاه فیزیک ملی از نوع انبساط گازی است اما این وسیله دماسنجی احتیاج به تنظیم ماهرانه وزمان بردارد. به طوری که ترموموترهای مقاومت پلاتینی که با استاندارد ترمومترگازی کالیبره شده اند به عنوان استاندارد ثانویه در سطح وسیعی استفاده می شود که اغلب به اشتباه نیمه استاندارد خوانده می شود اندازه عنصر حسگر و ظرفیت
 
گرمایی آن باعث می شود پاسخ ترمومتر در مقایسه با دستگاه های از نوع کاملا الکترونیک مانند ترموکوپلها کندتر باشد.
اگرنیاز به عمل سویچ کردن باشد میتوان از یک مدار پل که به یک ترمومتر مقاومت پلاتین وصل شده استفاه کرد و خروجی این مقدار را به یک مدار از نوع تحریک متصل کرد. از این روش بندرت استفاده می شود زیرا ترمومتر از نوع مقاومتی دارای این مزیت است که پاسخ آن نسبت به انواع دیگر ترمومتر ها خطی تر است و ضمنا عمل سویچ را میتوان با تجهیزات ارزانتری انجام داد.

دماسنج مقاومتی (Resistance thermometer)
دماسنج مقاومت پلاتین در گذشته تنها به عنوان یک استاندارد آزمایشگاهی استفاده می شد ولی پیشرفتهایی که درساختمان این نوع دماسنجها وبه طور کلی دماسنج های مقاومتی حاصل شده است منجر به استفاده از این نوع دماسنجها در زمینه هایی شده است که قبلا تنها ترموکوپلها در آن زمینه کاربرد داشتند بخصوص بسیاری از فرایندهای صنعتی که زمانی لازم بود کاملا کنترل شوند تا تغییرات دما در حدود 10c باشد اکنون بایستی در محدوده تغییرات بسیار کمتری کار کند.
امروزه تاکید بر کنترل کیفیت ویکنواخت بودن محصول نیازمند این است کنترل دما در فرآیند تولید خیلی بیشتر از گذشته مورد توجه قرار گیرد.
اگر چه تعدادی از مواد صنعتی موجودند که د ردماسنجهای مقاومتی موردا ستفاده قرار می گیرند ولی فلز پلاتین دارای این امتیاز قابل توجه است که می توان از آن به عنوان ماده ای برای استاندارد بین المللی دما در محدوده 270c تا 660 استفاده کرد. از نوع ازمایشگاهی دماسنج مقاومت پلاتینی برای کالیبره کردن دماسنجهای دیگر استفاده می شود اما حجم زیادی از دستگاه اندازه گیری را به خود اختصاص می دهد. نوع مینیاتوری این دماسنجها نیز قابل تهیه است که در آنها دقت مقاومت پلاتین مورد توجه قرار گرفته و در ضمن جنس پلاتین در مقابل خوردگی محیط کار مقاوم است. اگر چه نیکل ومس هم برای موارد خاصی در محدوده های دمای پایین تر ورد استفاده قرار می گیرد ولی پلاتین دارای این امتیاز است که به صورت کاملا خالص قابل تهیه است و در مقابل خوردگی نیز مقاومت زیاد دارد مانند فلزات نجیب و نسبت دما/ مقاومت د رمورد این فلز در محدوده وسیعی از دماها کاملا خطی است.در ضمن این فلز از نظر الکتریکی و مکانیکی بسیار پایدار است به طوری که انحراف مقدار مقاومت فلز با گذشت زمان دارای مقدار بسیار جزئی است.
عوامل دیگری که باعث شده اند استفاده از دماسنجهای مقاومت پلاتین روز افزون شود پیشرفتهای سیستمهای اندازه گیری است که در آنها استانداردهای بالای مبتنی بر سیستم مقاومت پلاتین وکاربری آسانتر مراعات شده است.کابلهای رابط دماسنج مقاومت پلاتین را میتوان از جنس کابل مسی معمولی در نظر گرفت واحتیاجی به کابلهایی رابط جبران سازی نمی باشد...

لینک کمکی