انواع ترمومتر آزمایشگاهی | راهنمای کامل برای انتخاب و کاربرد
انواع ترمومتر آزمایشگاهی
ترمومتر یا دماسنج یکی از ابزارهای اساسی در آزمایشگاههاست که برای اندازهگیری دما به کار میرود. با توجه به گستردگی کاربردهای دما در آزمایشگاهها، انواع مختلفی از ترمومترها با ویژگیها و کاربردهای متفاوت طراحی و تولید شدهاند.
در ادامه به بررسی کامل برخی از مهمترین انواع ترمومتر آزمایشگاهی اشاره خواهیم کرد:
مایع در شیشه
- ساختار: این نوع ترمومتر از یک لوله شیشهای حاوی مایعی مانند جیوه یا الکل تشکیل شده است وبا افزایش دما، مایع منبسط شده و در لوله بالا میرود.
- کاربرد: اندازهگیری دمای مایعات، جامدات و گازها در محدوده دمایی مشخص.
- انواع:
- ترمومتر جیوهای: اگرچه به دلیل سمیت جیوه استفاده از آنها محدود شده است، اما همچنان به دلیل دقت بالا و محدوده دمایی وسیع، در برخی کاربردهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند.
- ترمومتر الکلی: این ترمومترها برای اندازهگیری دماهای پایینتر مناسب هستند و به دلیل عدم سمیت، جایگزین امنتری برای ترمومترهای جیوهای هستند.
- ترمومتر ماکزیمم و مینیمم: این ترمومترها برای ثبت حداکثر و حداقل دمایی که در یک بازه زمانی مشخص رخ داده است، استفاده میشوند.
- ترمومتر سیکس: این نوع ترمومتر ترکیبی از ترمومتر ماکزیمم و مینیمم است و برای ثبت همزمان حداکثر و حداقل دما به کار میرود.
دیجیتال
- ساختار: این ترمومترها از یک سنسور دما و یک نمایشگر دیجیتال تشکیل شدهاند. سنسور تغییرات دما را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند و نمایشگر این سیگنال را به صورت عدد نشان میدهد.
- انواع: ترمومترهای دیجیتال انواع مختلفی دارند که بر اساس نوع سنسور و کاربردشان طبقهبندی میشوند.
- کاربرد: اندازهگیری دقیق دما در محدوده وسیعی از دما، اندازهگیری دمای نقاط دور از دسترس و ثبت دادههای دما به صورت مداوم.
ترموکوپل
- ساختار: ترموکوپل از اتصال دو فلز متفاوت تشکیل شده است که در اثر اختلاف دما بین دو نقطه اتصال، ولتاژی تولید میشود. این ولتاژ متناسب با اختلاف دما است و با استفاده از یک دستگاه اندازهگیری ولتاژ، دما تعیین میشود.
- کاربرد: اندازهگیری دمای بسیار بالا، اندازهگیری دمای اجسام متحرک و اندازهگیری دمای محیطهای خورنده.
دماسنج لیزری 2200 درجه CEM DT8869H
ترمومتر مقاومتی
- ساختار: در این نوع ترمومتر، با افزایش دما، مقاومت الکتریکی یک ماده تغییر میکند. با اندازهگیری این تغییر مقاومت، میتوان دما را تعیین کرد.
- کاربرد: اندازهگیری دقیق دما در محدوده وسیعی، اندازهگیری دمای نقاط دور از دسترس و استفاده در سیستمهای کنترل دما.
ترمومتر مادون قرمز (پیرومتر)
- ساختار: این ترمومتر بدون تماس با جسم، با اندازهگیری تابش مادون قرمز ساطع شده از جسم، دمای آن را تعیین میکند.
- کاربرد: اندازهگیری دمای اجسام متحرک، اجسام داغ، اجسام کوچک و اجسامی که دسترسی به آنها دشوار است.
- پیرومترهای نقطهای: این پیرومترها دمای یک نقطه مشخص را اندازهگیری میکنند.
- پیرومترهای خطی: این پیرومترها دمای یک خط مشخص را اندازهگیری میکنند و برای اندازهگیری دمای اجسام متحرک بسیار مناسب هستند.
- پیرومترهای سطحی: این پیرومترها برای اندازهگیری دمای سطح اجسام استفاده میشوند.
سایر انواع ترمومتر
- ترمومتر بیمتالیک: از دو فلز مختلف با ضریب انبساط متفاوت تشکیل شده است و با تغییر دما، نوار دوفلزی خم شده و دمای محیط را نشان میدهد.
- ترمومتر گازی: بر اساس تغییر حجم یا فشار یک گاز با تغییر دما کار میکند.
- ترمومتر کریستال مایع: از کریستالهای مایع برای نشان دادن دما استفاده میکند.
کاربردهای خاص ترمومترها
- اندازهگیری دمای مواد غذایی: در صنایع غذایی، ترمومترها برای کنترل دمای فرآیندهای پخت و پز، نگهداری مواد غذایی و اطمینان از ایمنی مواد غذایی استفاده میشوند.
- اندازهگیری دمای محیط: در آزمایشگاهها، گلخانهها و صنایع مختلف، ترمومترها برای کنترل دمای محیط و ایجاد شرایط مناسب برای انجام آزمایشها یا رشد گیاهان استفاده میشوند.
- اندازهگیری دمای بدن: ترمومترهای پزشکی برای اندازهگیری دمای بدن انسان استفاده میشوند.
- اندازهگیری دمای موتور: در صنایع خودروسازی، ترمومترها برای کنترل دمای موتور و جلوگیری از آسیب دیدن آن استفاده میشوند.
انتخاب ترمومتر مناسب
برای انتخاب ترمومتر مناسب، باید به عوامل زیر توجه کرد:
- محدوده دمایی مورد نظر: هر ترمومتری محدوده دمایی خاصی دارد.
- دقت مورد نیاز: دقت ترمومترها متفاوت است.
- نوع مادهای که دما آن اندازهگیری میشود: برخی ترمومترها برای اندازهگیری دمای مایعات، برخی برای جامدات و برخی دیگر برای گازها مناسبتر هستند.
- شرایط محیطی: عوامل محیطی مانند رطوبت، فشار و تداخل الکترومغناطیسی میتوانند بر عملکرد ترمومتر تأثیر بگذارند.
- بودجه: قیمت ترمومترها متفاوت است.
- برای مقایسه بهتر انواع ترمومتر، جدول زیر ویژگی های اصلی هر نوع را به همراه مزایا و معایب آنها نشان میدهد:
| نوع ترمومتر | اصول کار | مزایا | معایب | کاربردها |
| مایع در شیشه (جیوهای و الکلی) | انبساط و انقباض مایع با تغییر دما | ساده، ارزان، مستقیم، محدوده دمایی وسیع | شکنندگی، سمیت جیوه، دقت متوسط | اندازهگیری دمای معمولی |
| دیجیتال (RTD، ترمیستور، IC) | تغییر مقاومت الکتریکی با تغییر دما | دقت بالا، پاسخ سریع، قابلیت ثبت داده، عدم تماس مستقیم | نیاز به منبع تغذیه، حساسیت به تداخل الکترومغناطیسی | اندازهگیری دقیق در صنایع، پزشکی، آزمایشگاهها |
| مادون قرمز (پیرومتر) | اندازهگیری تابش مادون قرمز اجسام | بدون تماس، اندازهگیری از فاصله دور، سرعت بالا | تأثیر امیسیویتی، حساسیت به آلودگی سطح | اندازهگیری دمای اجسام داغ، متحرک و دور از دسترس |
| گازی | تغییر فشار گاز محبوس در یک ظرف با تغییر دما | دقت بالا، پایداری طولانی مدت | ساختار پیچیده، گران قیمت | کاربردهای خاص در صنایع و تحقیقات |
| دو فلزی | انبساط متفاوت دو فلز مختلف با تغییر دما | ساده، ارزان، کاربرد در ترموستاتها | دقت پایین، محدوده دمایی کوچک | کنترل دما در دستگاهها و تجهیزات |
کالیبره کردن ترموموتر ها :
کالیبره کردن ترمومتر فرایندی است که طی آن دقت و صحت اندازه گیری دمای یک ترمومتر را بررسی و در صورت نیاز تصحیح می کنند. این کار به خصوص در محیط های آزمایشگاهی و صنعتی که دقت اندازه گیری دما بسیار مهم است، از اهمیت بالایی برخوردار است.
پیکنومتر ترمومتر دار 500 میلی لیتر زیماکس
چرا کالیبره کردن ترمومتر مهم است؟
- دقت در اندازه گیری: با گذشت زمان و استفاده مکرر، ترمومترها ممکن است دچار خطا شوند و اندازه گیری های نادرستی ارائه دهند. کالیبراسیون این خطاها را شناسایی و تصحیح می کند.
- اطمینان از نتایج آزمایش: نتایج آزمایش هایی که بر اساس اندازه گیری دما انجام می شوند، به دقت ترمومتر وابسته هستند. کالیبراسیون به اطمینان از صحت این نتایج کمک می کند.
- رعایت استانداردها: بسیاری از صنایع و استانداردها، کالیبراسیون دوره ای ترمومترها را الزامی کرده اند.
روش های کالیبراسیون ترمومتر
روش های مختلفی برای کالیبره کردن ترمومترها وجود دارد که انتخاب روش مناسب به نوع ترمومتر، دقت مورد نیاز و تجهیزات موجود بستگی دارد. برخی از روش های رایج عبارتند از:
- استفاده از حمام های دمای ثابت:
- ترمومتر مورد نظر و یک ترمومتر مرجع (با دقت بالا) را در یک حمام دمای ثابت قرار می دهند.
- دمای نشان داده شده توسط هر دو ترمومتر مقایسه می شود . در صورت وجود اختلاف، ترمومتر مورد نظر تصحیح می شود.
- استفاده از نقاط ثابت:
- از نقاط ثابت دمایی مانند نقطه انجماد آب (0 درجه سانتیگراد) یا نقطه جوش آب (100 درجه سانتیگراد) برای کالیبراسیون استفاده می شود.
- ترمومتر را در این نقاط قرار می دهند . دمای نشان داده شده با دمای واقعی مقایسه می شود.
- استفاده از دستگاه های کالیبراسیون:
- دستگاه های کالیبراسیون، محیط های دمایی با دقت بالا ایجاد می کنند که برای کالیبراسیون انواع مختلف ترمومترها استفاده می شوند.
نکات مهم در کالیبراسیون ترمومتر
- انتخاب ترمومتر مرجع: ترمومتر مرجع باید دقت بسیار بالایی داشته باشد و به صورت دوره ای کالیبره شود.
- ثبات دمایی: محیطی که برای کالیبراسیون استفاده می شود باید دمای ثابتی داشته باشد.
- زمان انتظار: قبل از انجام هر گونه اندازه گیری، باید به ترمومتر زمان کافی داده شود تا به دمای محیط اطراف برسد.
- ثبت داده ها: تمامی داده های مربوط به کالیبراسیون باید به دقت ثبت شود.
- تکرار پذیری: کالیبراسیون باید چندین بار تکرار شود تا از صحت نتایج اطمینان حاصل شود.
کالیبراسیون ترمومترهای دیجیتال
کالیبراسیون ترمومترهای دیجیتال معمولاً پیچیدهتر است و ممکن است نیاز به نرم افزارهای تخصصی داشته باشد. برخی از ترمومترهای دیجیتال دارای قابلیت کالیبراسیون داخلی هستند که به کاربر اجازه می دهد تا تنظیمات مورد نیاز را انجام دهد.
توجه: کالیبراسیون ترمومترها کاری تخصصی است . بهتر است توسط افراد آموزش دیده و با تجربه انجام شود. انجام نادرست کالیبراسیون می تواند منجر به خطاهای بزرگتر در اندازه گیری دما شود.
