انواع ترمومتر، از ترمومتر دیجیتال تا پزشکی + کاربردهای آن

برای اندازه‌گیری حرارت و دما، از وسیله‌ای به نام ترمومتر (دماسنج یا حرارت سنج) استفاده می‌شود. یکی از پارامترهای قابل‌اندازه‌گیری که در صنایع از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد، دمای سیستم است. برخی از تجهیزاتی که برای اندازه‌گیری دما مورد استفاده قرارمی‌گیرند، اغلب توانایی تولید سیگنال کنترلی و سوئیچ را نیز دارا هستند. ترمومترها انواع مختلفی دارند و هر کدام برای کاربرد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این وسیله طیف وسیعی از کاربردها را شامل می‌شود و از پزشکی گرفته تا کولر خانه و صنایع مختلف و… قابل استفاده هستند. از این رو در این مقاله به انواع ترمومتر و کاربردهای آن می‌پردازیم.

روش‌های اندازه‌گیری دما کدام است؟

برای اندازه‌گیری دما، از روش‌های متفاوتی می‌توان استفاده کرد. این پارامتر را می‌توان به دو روش تماسی و غیر تماسی تقسیم کرد.

• در روش اندازه‌گیری تماسی دما، از تماس یک سنسور استفاده می‌شود. این سنسور می‌تواند یک ترموکوپل یا ترمورزیستنس (PT100) باشد. این روش در مدل‌های آنالوگ، معمولاً به روش بیمتال یا Gas-filled که از یک حباب و لوله موئین تشکیل شده است، انجام می‌گیرد.
• در روش اندازه‌گیری غیر تماسی دما، معمولاً بر اساس مقدار تابش فروسرخ که جسم هدف از خود به محیط ساطع می‌کند، استفاده می‌شود.

(پیرومتر، ترمومتر تفنگی یا ترمومتر لیزری)، اصطلاحاتی هستند که برای دماسنج‌هایی که با روش غیر تماسی به کار گرفته می‌شوند، استفاده می‌شوند. (به دلیل وجود باریکه‌ی نور برای مشخص کردن هدف، از واژه‌ی لیزری استفاده می‌شود.)

✔ اصلی ترین تفاوت پیپت و بورت!

کاربردهای ترمومتر کدام است؟

• بارگذاری یا نظارت روی موتورها
• سیستم‌های تهویه مطبوع
• بررسی سیستم‌های اتوماتیک
• فرآیندهای آماده‌سازی غذا
• تشخیص مشکلات پنهان
• نظارت بر رطوبت و نشتی یک ساختمان
• شناسایی اتلاف انرژی و عایق‌بندی ضعیف
• تشخیص خطاهای الکتریکی و لوله‌کشی
• نصب در آزمایشگاه‌ها و انبارها

انواع ترمومترها

• ترمومتر لیزری (Laser thermometer)

همه‌ی اجسام از خود اشعه‌ی مادون‌قرمز منتشر می‌کنند. شدت و میزان این اشعه با دمای جسم متناسب است. ترمومتر لیزری، تشعشعات لیزری ساطع شده از سطوح مختلف را دریافت می‌کند و آن‌ها را بر اساس دما نمایش می‌دهد.

اساس کار ترمومترهای لیزری (مادون‌قرمز) بدین‌صورت است که ابتدا موجی از پرتوی مادون‌قرمز (IR) را ارسال می‌کند. این پرتو با جسم برخورد می‌کند. در اثر این برخورد، با توجه به دمای جسم، انرژی پرتوهای بازگشتی تغییر می‌کند. با اندازه‌گیری میزان تغییر انرژی پرتوها، دمای جسم مشخص می‌شود.

 یکی از مزیت‌های ترمومترهای لیزری این است که می‌توانند از راه دور دمای اجسام را اندازه‌گیری کنند. بنابراین می‌توان آن‌ها را در مواردی که امکان نزدیک شدن به منبع حرارت وجود ندارد نی، مورد استفاده قرار داد. به دلیل همین ویژگی، این ترمومترها بسیار مورد استقبال قرار گرفتند.

از ترمومتر لیزری در مواردی که امکان نزدیک شدن به جسم وجود ندارد، به‌راحتی می‌توان استفاده کرد. (البته از این ترمومتر در مواردی که امکان نزدیک شدن به جسم وجود دارد نیز می‌توان به‌راحتی استفاده کرد.)

• ترمومتر دیجیتال (Digital Thermometer)، یکی از انواع ترمومتر

ترمومترهای دیجیتالی پرتابل (Portable Digital Thermometer) برای اندازه‌گیری و تست دما مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع ترمومترها به یک یا چند ورودی برای سنسور دما (ترموکوپل نوع K، J، Pt100 و…) مجهز هستند. همچنین دارای صفحه نمایشگر دیجیتال برای نمایش دما به درجه سانتیگراد یا فارنهایت هستند. مزیت این ترمومترها قابل‌حمل بودن آن‌ها است. همچنین امکان تست چندین نمونه دما در مکان‌ها و زمان‌های مختلف، با استفاده از این ترمومترها امکان‌پذیر می‌باشد. درحالی‌که سنسورهای دمایی مانند Pt100 به تنهایی در مکانی ثابت می‌شوند و تنها دمای همان نقطه را می‌دهند.

به‌وسیله ی این ترمومترها می‌توان همزمان دمای 2 تا 12 نقطه را اندازه‌گیری کرد.

 اساس کار این نوع ترمومترها از طریق نیمه رساناها است. سنسور آنها نوعی نیمه رسانا است که درصورت تغییر دمای این سنسور، مقاومتش تغییر کرده و در نتیجه‌ی تغییر مقاومت، جریان عبوری از آن نیز تغییر می‌کند. بدین وسیله دمای محیط اندازه‌گیری می‌شود.

ترمومتر دیجیتال کاربردهای فراوانی دارد و در تمامی صنایع استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال از این ترمومتر در یخچال‌ها، اتو خانه، کولرهای جدید و… استفاده می‌شود.

• دماسنج معمولی یا ترمومتر انبساطی (expansion thermometer)

به ترمومتر انبساطی، دماسنج جیوه‌ای (mercury thermometer) نیز گفته می‌شود و عمدتاً به آن ترمومتر محیطی می‌گویند. این ترمومتر از لوله‌ی باریک مخزن و به شکل کروی یا استوانه‌ای ساخته شده است. درون لوله با مایعی که معمولاً از جنس جیوه یا الکل می‌باشد، پر می‌شود. به مایع درون لوله، مایع دماسنجی گفته می‌شود. این مایع در اثر گرما منبسط می‌شود و سطح درون آن لوله مطابق با قانون انبساط سطحی مایعات بالا می‌آید. در این نوع ترمومترها اگر لوله‌ی دماسنج باریک‌تر، ضخامت دیواره‌ی مخزن آن نازک‌تر و همچنین حجم مخزن و مایع درون دماسنج نیز بیشتر باشد، دقت دماسنج بسیار بالاتر خواهد بود. لازم به ذکر است در این ترمومترها برای این‌که تبادل گرما بین مایع با محیط بیرون به‌آسانی و به‌سرعت صورت گیرد، دیواره‌ی مخزن دماسنج را بسیار نازک می‌سازند.

✔ تفاوت ارلن مایر و بشر چیست؟

• ترمومتر الکلی، یکی دیگر از انواع ترمومتر

از ترمومتر الکلی بیشتر در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود. دماسنج‌های الکلی خطر کم‌تری از نظر سمیت نسبت به دماسنج‌های جیوه‌ای دارند. بنابراین گزینه‌ی بسیار خوبی برای این کار می‌باشد. اساس کار این نوع ترمومترها، مانند ترمومتر جیوه‌ای می‌باشد؛ با این تفاوت که به‌جای جیوه از الکل استفاده می‌شود. معمولاً ترمومترهای الکلی برای بازه‌ی دمایی 0 تا 100 درجه سانتی‌گراد مورد استفاده قرارمی‌گیرند.

• ترمومتر گازی یا دماسنج گازی (gas thermometer)

در این ترمومترها، مقداری گاز در مخزنی با حجم ثابت قرار دارد. فشار این گاز توسط یک فشارسنج به‌صورت مداوم اندازه‌گیری و کنترل می‌شود. درصورتی‌که دمای گاز بالا برود، به صورت مستقیم فشار گاز هم افزایش پیدا می‌کند. با استفاده از این دماسنج می‌توان توسط اندازه‌گیری فشار در هر زمان، دما را در همان زمان اندازه‌گیری کرد.

• دماسنج ترموکوپلی یا ترمومتر ترموکوپلی (thermocouple thermometer)

ترمومتر ترموکوپلی، یکی از انواع ترمومترهای تماسی است و بر اساس پدیده‌ی ترموالکتريک ساخته شده است. بدین‌صورت که اگر 2 سر دو رشته‌ی سیم‌ هادی نازکِ غیر همگون مانند مس و آهن را به یکدیگر متصل کنیم و دوسر دیگر سیم ها را به یک میلی آمپرمتر وصل کنیم، با گرم کردن نقطه‌ی مشترک اتصال آن دو سیم، در مدار، اختلاف پتانسیل و جریان الکتریکی کوچکی به وجود می‌آید. مقدار این جریان به مقاومت مدار، جنس سیم‌ها و دمای اعمالی به محل اتصال مشترک آن دو سیم وابسته است.

برای اندازه‌گیری دقیق‌تر دما، دو میله‌ی فلزی غیر همگون را از یک سر به هم جوش می‌دهند. سپس یکی از سرهای انتهایی مجموعه را به یک دمای ثابت وصل می کنند (مثلاً دمای صفر درجه‌ی مخلوط آب و یخ در حال تعادل) و سر انتهایی دیگر را به دمای مجهول متصل می‌کنند.

• پیرومتر یا آذرسنج یا تف سنج (pyrometer)

به پایرومترها یا پیرومترها، دماسنج غیر تماسی، تف سنج یا آذرسنج نیز گفته می‌شود. از ترمومتر غیر تماسی برای اندازه‌گیری دمای فراتر از گستره‌ی دمایی دماسنج‌های ترموكوپلی استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای این ترمومترها، اندازه‌گیری دمای کوره‌های ذوب فلزات می‌باشد.

ساده‌ترین انواع پیرومترها، از یک تلسکوپ مخصوص ساخته شدند. درون تلسکوپ یک لامپ رشته‌ای (لامپ تنگستنی) و فیلتری به رنگ قرمز وجود دارد. نحوه‌ی استفاده از پیرومترها بدین‌صورت است که آن را به‌طرف کوره یا هر جسم دیگری که قصد اندازه‌گیری دمای آن را دارند، نشانه‌گیری می‌کنند. سپس از پشت لنز تلسکوپ به آن جسم نگاه می‌کنند. ابتدا رشته‌ی درون لامپ با رنگ تیره بر روی زمینه‌ی روشن کوره دیده می‌شود. با عبور جریان برق از درون رشته‌ی تنگستنی لامپ و تنظیم آن به‌وسیله‌ی تغییر مقاومت پتانسیومتر، رنگ و روشنایی رشته را با روشنایی زمینه کوره تطبیق داده تا رشته از دید ناظر ناپدید شود. با یک درجه‌بندی مناسب بر روی رئوستا، می‌توان از این نوع ترمومترها برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا در حد ذوب و حتی بالاتر، بدون نیاز به تماس مستقیم استفاده کرد.

ترمومترهای تصویری (ترموویژن‌ها) هم از این خاصیت برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کنند.

• دماسنج پزشکی یا ترمومتر پزشکی (clinical thermometer)

از این دماسنج‌ها برای اندازه‌گیری دمای بدن کودکان و بزرگ‌سالان استفاده می‌شود.

• آخرین نوع از انواع ترمومتر: ترمومتر مواد غذایی

این نوع ترمومترها، به انواع ترمومتر نفوذی، ترمومتر لیزری مواد غذایی و… تقسیم‌بندی می‌شود.