اندازه گیری دما

اندازه گیری دما (Thermometry)

شاید دما اولین کمیتی باشد که انسان به کنترل آن فکر کردهاست. در اکثر محیط های صنعتی، دما یکی از کمیت هایی است که مایل به کنترل یا اندازه گیری آن می باشیم. اندازه گیری دما را می توان به سه دسته ی کلی، اندازه گیری مکانیکی دما، اندازه گیری الکتریکی دما و اندازه گیری تشعشعی دما تقسیم کرد. البته در بعضی دسته بندی ها اندازه گیری تشعشعی زیر مجموعه ی اندازه گیری الکتریکی جا داده شده است، که دسته بندی نوع اول را انتخاب نمودیم. در زیر هر دسته با توضیح بیشتری آورده شده است.

اندازه گیری مکانیکی دما (mechanical thermometry)

قدیمی ترین نوع اندازه گیری  دما، اندازه گیری از نوع مکانیکی می باشد. در این اندازه گیری ها دما به یک کمیت مکانیکی (معمولا جابجایی) تبدیل می گردد. ترمومتر جیوه ای یکی از آشنا ترین نوع ترمومتر ها است. این اندازه گیر دما را به جابجایی ستون جیوه در لوله تبدیل می کند. در بسیاری از موارد برای استفاده از مزایای کمیت های الکتریکی ، اندازه گیری های مکانیکی را به الکترومکانیکی تبدیل می کنند. حوزه ی اندازه گیری های مکانیکی از C˚50- تا C˚1000+ محدود می گردد. اصل مورد استفاده در اندازه گیری های مکانیکی دما، تغییر حجم اجسام در اثر تغییر دما می باشند. انواع مکانیکی دماسنج ها در زیر آورده شده اند.

-اندازه گیری های مانومتری.

-اندازه گیری های دما از طریق فشار.

-اندازه گیری های دما از طریق فشار بخار.

انبساط فلزات بر اثر حرارت.

اندازه گیری تشعشعی دما(Radiational Thermometry)

اندازه گیری های تشعشعی دما به نام پیرومتر (pyrometer) شناخته می شوند. از ویزگی این اندازه گیر این است که نیاز به تماس با پروسه ی اندازه گیری نیست. بنابراین می توان از این سیستم برای مواردی که پروسه متحرک است و یا دمای آن بسیار بالا است، به گونه ای که هر گونه تماس موجب ذوب شدن و خرابی اندازه گیر می شود و یا هنگامی که پروسه دارای مواد مخرب و زیان بار است استفاده نمود.ابزار های سنجش دما به روش تابش، میزان تشعشع ساطع شده توسط ابزارهای داغ را که به خصوصیات تابشی جسم مورد نظر بستگی دارد، اندازه گیری می کنند. معمولا  تشعشع به دقت اندازه گیری نمی شود و علاوه بر این مقدار آن ممکن است با زمان تغییر کند که سبب ایجاد مشکلاتی در تبدیل میزان تابش به دما می گردد. همچنین، تابش خارج ناحیه ای نیز ممکن است به ابزار اندازه گیری برسد و سبب ایجاد خطای تبدیل شود. ابزار های سنجش دما به روش تابش، این مزیت را دارند که می توان از آن ها برای اندازه گیری دما در محدوده ی وسیعی از دما ها استفاده برد.حد بالای دمای قابل اندازه گیری های تشعشعی به حدود 4000 درجه سانتی گراد می رسد و در محدوده ی دمایی C˚450 تا C˚2000 دارای دقت اندازه گیری ای بیشتر از  0.5 %  می باشند. سنجش دما توسط تابش نیاز به سخت افزار و نرم افزار خاص برای پردازش سیگنال دارد.

اصل فیزیکی مورد استفاده در پیرومتر ها این است که اجسام از خود انرژی تشعشع می کنند. این انرژی به صورت امواج الکترومغناطیسی است که طول موج آن ها از حوزه ی امواج مریی (0.35 تا 0.75 میکرومتر) تا حوزه ی امواج زیر سرخ( 0.75 تا 20 میکرومتر) گسترده شده است. در حوزه امواج مریی انرژی تشعشع شده به صورت رنگ نمایان می شود.برای بیان رابطه بین دمای جسم با طول و شدت موج ساطع شده، مفهومی به نام جسم سیاه (Black Body) را تعریف می شود. رابطه ی بین دما، طول موج و شدت تشعشع توسط رابطه ی پلانک بیان می شود. در حالت کلی می توان گفت انرژی ساطع شده از یک جسم سیاه متناسب با توان چهارم درجه حرارت است. پیرومترهای نوری اگر به خوبی کالیبره و تنظیم شوند، نتایج خوبی خواهند داد. هنگاه استفاده از پیرومترهای نوری باید دقت کرد که گرد و غبار و یا موانعی بین جسم گرم و دوربین اندازه گیری نباشد، چرا که وجود گرد و غبار و بخار موجب نوعی فیلترینگ و حذف یا تضعیف تشعشعات در بعضی طول موج ها می گردد. همچنین تمیز بودن عدسی پیرومتر از اهمیت زیادی برخوردار است.

http://toghiyani.blogfa.com/post-6.aspx