ترموکوپل

مولتی‌متری که با متصل کردن یک ترموکوپل دمای اتاق را به °C نشان می‌دهد.
ترموکوپل(Thermocouple) ، که به آن جفت حرارتی نیز گفته می‌شود، به پدیده‌ای در فیزیک گفته می‌شود که در آن با اتصال دو فلز الکتریکی ناهمگون با همدیگر الکتریسیته بعد از گرم شدن محل اتصال تولید می‌شود. ترموکوپل دو فلز غیرهم‌جنس است که از یک طرف به‌هم متصل‌اند. برای تولید برق باید محل اتصال دو فلز را حرارت داد. در این صورت در دو سر دیگر که آزاد هستند برق تولید می‌شود. البته برقی که به این صورت تهیه می‌شود بسیار کم است. به این صورت که وقتی به محل اتصال این دو مفتول حرارت داده شود، اختلاف پتانسیلی در دو سر این مفتول‌ها بوجود می‌آید. این اختلاف پتانسیل تابع میزان حرارت اعمال شده‌است و بنابراین با بررسی میزان ولتاژ خروجی می‌توان درجه حرارت اعمال شده به ترموکوپل را تشخیص داد.
ترموکوپل یک ترانسدیوسر خود مولد است که از ایجاد دو یا چند اتصال بین فلزات با جنس متفاوت تشکیل شده‌است.
بایستی توجه داشت که یک اتصال (اتصال سرد) بایستی دردمای مرجع قرار داده شود. به عنوان مثال اتصال مرجع را بایستی درظرف حاوی یخ در حال ذوب شدن نصب کرد. اتصال دیگر ترموکوپل بایستی به جسمی که می‌خواهیم دمای آن را اندازه بگیریم، کاملا متصل شود. فلزات ترموکوپلی به طور کلی نسبت به قیمتی که دارند به دو گروه جداگانه تقسیم می‌شوند. این دو گروه‌تر موکوپل به ترموکوپلهای فلزپایه و ترموکوپلهای فلزات قیمتی معروفند.
امتیاز عمده ترموکوپلها محدوده وسیع اندازه‌گیری آنهاست که به طور اسمی از ۱۸۰- تا ۱۸۰۰+ درجه سانتیگراد
را در برمی گیرد. دیگر امتیاز ترموکوپلها، عملکرد خطی آنها در محدوده اندازه‌گیری است.
اگر قسمت کوچکی نوک جوشکاری شده ترموکوپل برداشته شده و ترموکوپل داخل خط لوله جاسازی شود، دمای سیال جاری درداخل لوله، بدون هیچگونه زحمتی قابل اندازه‌گیری است. این نوع سنسورها در بازار موجود هستند و غالبا جهت اندازه‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترموکوپل‌ها دارای تیپ‌های متنوع برای اندازه‌گیری دما می‌باشند بطور مثال تیپ‌های R - S - B با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوه ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و تیپهای L - K- J با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده ۱۸۰- الی ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بکار می‌روند.
ولتاژ بوجود آمده در دوسر انتهایی ترموکوپل در هر صورت میلی ولت ورفتار الکتریکی هر ترموکوپل بسته به نوع آلیاژ سیم‌های آن تابع جداول استانداردی است که معمولا در استانداردهای کشورهای مختلف تعریف و تقریبا در هر تیپ منبطق بر یکدیگر است. یکی از انواع معمول آن ترکیب آلیاژکروم و نیکل می‌باشد. معمولا جهت جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل آن را درون غلاف فلزی یا سرامیکی قرار می‌دهند. روش جوشکاری دوسر ترموکوپل تابع ضوابط خاصی است بطوری که نباید در حین عملیات جوشکاری فلز یا احیانا نیمه‌هادی دیگری در فرایند جوش دخالت نماید در غیر اینصورت رفتار ترموکوپل هرگز رفتار استاندارد تعریف شده تابع جداول مربوطه نخواهد بود.
ترموکوپها همواره پس از گذشت سالیان متمادی از بهترین سنسورها برای اندازه‌گیری دما می‌باشند زیرا با نقطه مورد نظر تماس برقرار نموده و دما را بصورت پتانسیل الکتریکی انتقال می‌دهند و ولتاژ با اتصال به اندیکاتور اندازه‌گیری و به صورت دما تحت تبعیت از جداول مورد بحث مشابه سازی شده و نمایش داده می‌شود. از این دستگاه برای اندازه‌گیری دماهای بالا (مثلا در کوره‌های پخت محصولات سرامیکی) استفاده می‌شود. ترموکوپل‌ها اصولا در دمای پایین داری دقت لازم نیستند ولی جهت سنجش دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد یکی از گزینه‌های خوب می‌باشند.
ترموکوپلها در صنعت دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند. از جمله مهمترین کاربردهای ترموکوپل در صنایع را می‌توان در صنایع تولید لوازم گازسوز نام برد. بدین ترتیب که از ترموکوپل جهت ایمن‌سازی تجهیزات گاز سوز در مواردی که شعله گاز به دلایلی (از جمله باد) خاموش می‌گردد، جهت قطع کردن گاز و جلوگیری از انتشار آن استفاده می‌گردد.
ترموکوپل به دلیل ایجاد ولتاژ و جریان الکتریسته در اثر دریافت حرارت، وسیله بسیار مفیدی در کنترل حرارت یا استفاده بعنوان کنترلر می‌باشد.
از جمله کاربردهای آن، به عنوان انواع قطع کننده جریان گاز می‌باشد.
مقایسه انواع ترموکوپل‌ها
نوع
محدوده دما C° (پیوسته)
محدوده دما C° (کوتاه مدت)
تلورانس کلاس یک (C°)
تلورانس کلاس دو (C°)
کد رن IECتت
کد رنگ BS
کد رنگ ANSI
K
۰ تا +۱۱۰۰
−۱۸۰ تا +۱۳۰۰
±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۱۰۰۰
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۱۲۰۰
56px
56px
56px
J
۰ تا +۷۵۰
−۱۸۰ تا +۸۰۰
±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۷۵۰
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۷۵۰
56px
56px
56px
N
۰ تا +۱۱۰۰
−۲۷۰ تا +۱۳۰۰
±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۱۰۰۰
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۱۲۰۰
56px
56px
56px
R
۰ تا +۱۶۰۰
−۵۰ تا +۱۷۰۰
±۱٫۰ بین ۰ و ۱۱۰۰ ±۱ + ۰٫۰۰۳×(T − ۱۱۰۰) بین ۱۱۰۰ و ۱۶۰۰
±۱٫۵ بین ۰ و ۶۰۰ ±۰٫۰۰۲۵×T بین ۶۰۰ و ۱۶۰۰
56px
56px
تعریف نشده.
S
۰ تا ۱۶۰۰
−۵۰ تا +۱۷۵۰
±۱٫۰ بین ۰ و ۱۱۰۰ ±۱ + ۰٫۰۰۳×(T − ۱۱۰۰) بین ۱۱۰۰ و ۱۶۰۰
±۱٫۵ بین ۰ و ۶۰۰ ±۰٫۰۰۲۵×T بین ۶۰۰ و ۱۶۰۰
56px
تعریف نشده.
T
−۱۸۵ تا +۳۰۰
−۲۵۰ تا +۴۰۰
±۰٫۵ بین −۴۰ و ۱۲۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۱۲۵ و ۳۵۰
±۱٫۰ بین −۴۰ و ۱۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۱۳۳ و ۳۵۰
56px
56px
56px
E
۰ تا +۸۰۰
−۴۰ تا +۹۰۰
±۱٫۵ بین −۴۰ و ۳۷۵ ±۰٫۰۰۴×T بین ۳۷۵ و ۸۰۰
±۲٫۵ بین −۴۰ و ۳۳۳ ±۰٫۰۰۷۵×T بین ۳۳۳ و ۹۰۰
56px
56px
56px
اثر ترموالکتریک
بلومتر
ترمیستور