برای انجام اندازهگیریهای قابل اعتماد دما، اولین گام این است که ابزار دمای مناسب را انتخاب کنید که به عنوان سنسور دما نیز شناخته میشود. ترموکوپل ها، ترمیستورها، دماسنج های مقاومتی پلاتینی (RTD) و آی سی های دما از جمله رایج ترین سنسورهای دما هستند که در آزمایش استفاده می شوند.
در ادامه به معرفی مشخصات ترموکوپل ها و ترمیستورها می پردازیم.
ترموکوپل ها: ترموکوپل ها پرکاربردترین سنسورهای دما در اندازه گیری دما هستند. مزیت اصلی آنها دامنه وسیع دما و سازگاری با محیط های مختلف جوی است. آنها همچنین قوی، ارزان، بدون نیاز به منبع تغذیه هستند و ارزان ترین گزینه هستند. یک ترموکوپل از دو سیم فلزی مختلف (فلز A و فلز B) تشکیل شده است که در یک انتها به هم متصل شده اند. هنگامی که یک انتهای ترموکوپل گرم می شود، اختلاف پتانسیل در مدار ترموکوپل وجود دارد. دما را می توان با استفاده از اختلاف پتانسیل اندازه گیری شده محاسبه کرد.
با این حال، رابطه بین ولتاژ و دما غیرخطی-است. به دلیل این رابطه غیر خطی، یک اندازه گیری دوم برای دمای مرجع (Tref) مورد نیاز است. سپس تبدیل ولتاژ{4}}در داخل توسط نرم افزار یا سخت افزار تجهیزات آزمایش پردازش می شود تا در نهایت دمای ترموکوپل (Tx) به دست آید. هر دو واحد جمعآوری داده Agilent 34970A و 34980A دارای قابلیتهای اندازهگیری و پردازش هستند.
به طور خلاصه، ترموکوپلها سادهترین و همهکارهترین حسگرهای دما هستند، اما برای اندازهگیریها و کاربردهای دقیق- مناسب نیستند.
از طرف دیگر ترمیستورها از مواد نیمه هادی استفاده می کنند و عمدتاً دارای ضریب دمایی منفی هستند، یعنی با افزایش دما مقاومت آنها کاهش می یابد. تغییرات دما باعث تغییرات زیادی در مقاومت می شود و آنها را به حساس ترین سنسورهای دما تبدیل می کند. با این حال، ترمیستورها خطی بسیار ضعیفی دارند و به شدت به فرآیند ساخت وابسته هستند. تولید کنندگان پروفیل های ترمیستور استاندارد ارائه نمی دهند.
ترمیستورها بسیار کوچک هستند و به سرعت به تغییرات دما پاسخ می دهند. با این حال، آنها به یک منبع فعلی نیاز دارند و اندازه کوچک آنها آنها را به خطاهای{1} خود گرمایشی بسیار حساس می کند.
ترمیستورها دمای مطلق را روی دو سیم اندازه میگیرند و دقت خوبی ارائه میدهند، اما گرانتر از ترموکوپلها هستند و محدوده دمایی قابل اندازهگیری آنها کوچکتر است. یک ترمیستور معمولی دارای مقاومت 5kΩ در 25 درجه است، با تغییر دمای 1 درجه باعث تغییر مقاومت 200Ω می شود. توجه داشته باشید که مقاومت سرب 10Ω تنها یک خطای ناچیز 0.05 درجه ایجاد می کند. برای کاربردهای کنترل جریان که نیاز به اندازه گیری دما سریع و حساس دارند ایده آل است. اندازه کوچک آن برای برنامههای{10}محدود فضا سودمند است، اما باید از خطاهای خود{11}گرمایش جلوگیری کرد.
ترمیستورها نیز تکنیک های اندازه گیری خاص خود را دارند. اندازه کوچک آنها یک مزیت است. آنها به سرعت تثبیت می شوند و بار حرارتی ایجاد نمی کنند. با این حال، این باعث میشود که آنها استحکام کمتری داشته باشند و جریانهای زیاد میتوانند باعث گرم شدن خود شوند. از آنجایی که ترمیستور یک دستگاه مقاومتی است، هر منبع جریانی به دلیل قدرت گرما تولید می کند. توان برابر است با حاصل ضرب مجذور جریان و مقاومت. بنابراین باید از یک منبع جریان کوچک استفاده کرد. قرار گرفتن در معرض حرارت زیاد باعث آسیب دائمی ترمیستور می شود.
این مقدمه برای دو نوع ابزار دما برای کار و مطالعات شما مفید است.