ترموکوپل

ترموکوپل یا جفت گرمایی یکی از انواع رایج و کاربردی تجهیزات ابزار دقیق است که همراه با ترانسمیترهای دما و ترموول جهت اندازه گیری دمای سیالات مختلف مایع، گاز و بخار از 270- تا 1800+ درجه سانتی گراد به روش تماسی مورد استفاده قرار می گیرد.

در صنایع فرآیندی ترموکوپل‌ ها به عنوان سنسورهای دمایی با قیمت مناسب، محدوده اندازه گیری وسیع، استحکام و دوام بالا کاربرد گسترده ای دارند. این تجهیزات ابزار دقیق به دلیل مقاومت بالا، دوام و قابلیت اندازه‌گیری دما در محیط‌های سخت، در صنایع متنوعی مانند نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد و بسیاری دیگر مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

انتخاب نوع مناسب ترموکوپل براساس نیازهای خاص کاربرد، شرایط محیطی و دقت مورد نظر می‌ تواند تأثیر زیادی بر عملکرد و کارایی فرآیندهای صنعتی داشته باشد. با توجه به تنوع در نوع فلزات و ویژگی‌های مختلف هر نوع، شناخت دقیق این سنسورها ضروری است. هدف از ارائه این مقاله آشنایی با انواع ترموکوپل، بررسی عملکرد و راهنمایی خرید بهترین ترموکوپل است.

ترموکوپل چیست؟

ترموکوپل (Thermocouple) یکی از انواع سنسورهای دما است که از دو فلز غیر هم جنس با ضریب انبساط حرارتی مختلف تشکیل می شود. این دو فلز در یک انتها به هم وصل شده اند و یک اتصال گرم (Hot junction) ایجاد می کنند. هنگامی که دما در اتصال گرم تغییر می‌کند، ولتاژی تولید می‌شود که می‌توان آن را اندازه‌گیری و برای تعیین دما استفاده کرد.

در واقع ترموکوپل بر اساس اثر سیبک (Seebeck effect) عمل می‌کند که بیان می‌کند، هنگامی که فلزات غیرمشابه در یک نقطه به هم متصل می‌شوند، در پاسخ به تغییرات دما در آن اتصال ولتاژی کوچک و قابل اندازه‌گیری تولید می‌ کنند. مقدار ولتاژ تولید شده به تغییر دما و همچنین به خواص فلزات مورد استفاده بستگی دارد.

با توجه به این که سنسورهای دمایی ترموکوپل به صورت زوج سیم به کار می روند به عنوان جفت گرمایی یا حرارتی نیز شناخته می شوند. ترموکوپل‌ها  بر اساس نوع فلز به کار رفته در ساخت آنها به دو دسته اصلی ترموکوپل‌های فلز پایه (E، T، K و J) و ترموکوپل‌های فلز قیمتی (R، S و B) تقسیم بندی می شوند.

ترموکوپل‌های فلز پایه به دلیل قیمت مناسب کاربرد گسترده ای دارند اما ترموکوپل‌های فلز قیمتی برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا در کوره‌های صنعتی و در صنایع ذوب آهن و فولاد به کار می روند.

فروش ترموکوپل

ترموکوپل‌ها به طور معمول در کاربردهای صنعتی و علمی برای اندازه‌گیری دما در محیط‌هایی با دما و فشار بالا به کار می‌روند که سایر انواع سنسورهای دما ممکن است کارایی نداشته باشند. این سنسورها همچنین از نظر قیمت مقرون به صرفه هستند و محدوده گسترده ای از دماها را اندازه گیری می کنند. سنسورهای ترموکوپل معمولاً در داخل یک غلاف فلزی یا ترموول برای محافظت در برابر شرایط محیطی و اثرات خوردگی قرار می گیرند.

پیکاتک از معتبرترین تامین کنندگان تخصصی تجهیزات ابزار دقیق و شیرآلات صنعتی در ایران است. این فروشگاه گستره‌ای وسیع از تجهیزات اندازه‌گیری شامل فشار، دما، سطح و جریان را ارائه می‌دهد. همچنین، انواع شیرآلات از جمله شیرهای توپی، پروانه‌ای، گلوب و دروازه‌ای و بسیاری از محصولات دیگر را در اختیار مشتریان قرار می‌دهد.

 با توجه به کیفیت بالا و تنوع محصولات، پیکاتک گزینه‌ای ایده‌آل برای تأمین نیازهای شما در زمینه ترموکوپل و سایر تجهیزات اندازه‌گیری دما است. در سایت پیکاتک مشخصات فنی تمامی محصولات ذکر می شود بنابراین به آسانی می توانید محصول مورد نظر را با توجه به شرایط پروژه و بودجه خود خریداری نمایید. 

فروشگاه ابزاردقیق پیکاتک انواع مختلف ترموکوپل C، B، E، J، N، K، R، T و S را با بهترین کیفیت و قیمت مناسب به فروش می رساند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید، مشاوره فنی و استعلام قیمت ترموکوپل با کارشناسان فنی ما با شماره 87700142-021  تماس حاصل فرمایید.

ترموکوپل چگونه کار می کند؟

سنسور دمای ترموکوپل بر اساس اصل ترموالکتریک یا سیبک عمل می کند و از دو سیم فلزی از جنس مختلف تشکیل شده است که در یک نقطه به هم متصل می‌شوند و یک اتصال گرم (Hot Junction) ایجاد می‌ کنند.

با تغییرات دما در نقطه اتصال گرم مطابق با اصل سیبک ولتاژی در حدود چند میلی ولت ایجاد می شود که متناسب با دما است. افزایش دما در نقطه اتصال گرم (Hot Junction) موجب افزایش سیگنال میلی ولتی در  Cold Junction می شود. اصل عملکرد ترموکوپل عمدتاً به این سه اثر زیر بستگی دارد:

• اثر سیبک Seebeck: زمانی رخ می‌دهد که دو فلز مختلف به یکدیگرمتصل شوند و یک نیروی الکتروموتور (emf) ایجاد کنند. این emf بسته به نوع فلزات مورد استفاده و اختلاف دما بین اتصالات متفاوت است. این اثر اصل اساسی کارکرد ترموکوپل است که در آن ولتاژ تولید شده برای اندازه‌گیری اختلاف دما استفاده می‌شود.
• اثر پلیتر Peltier: در این اثر، نیروی الکتروموتور (emf) در یک مدار زمانی ایجاد می‌شود که دو فلز غیرمشابه به هم متصل شوند و دو اتصال junction ایجاد کنند. اختلاف دما بین این اتصالات باعث ایجاد ولتاژ در سراسر اتصالات می‌شود که می‌تواند اندازه‌گیری شده و برای تعیین تغییرات دما استفاده شود.
• اثر تامسون Thomson: زمانی رخ می‌دهد که گرما در طول یک هادی که دماهای متفاوتی در انتهای خود دارد، جذب یا آزاد شود. این اثر به جریان الکتریکی عبوری از هادی و گرادیان دما در طول آن مربوط می‌شود. به عبارت دیگراین اثر چگونگی تغییر دمای رسانا در پاسخ به جریان الکتریکی و توزیع آن در طول هادی را توصیف می‌کند.

از سنسور دمای ترموکوپل با ترانسمیتر دما هنگامی استفاده می شود که نیاز به کنترل پیوسته دما در اتاق کنترل باشد. ترانسمیترهای دما با تبدیل سیگنال میلی ولتی از ترموکوپل به سیگنال استاندارد 4 تا 20 میلی آمپر، دمای سیالات را به طور پیوسته اندازه گیری و  کنترل می کنند.

در گذشته ترموکوپل با کابل اضافی Extention و مقاومت کمتر از 100 اهم مورد استفاده قرار می گرفته که به دلیل ایجاد ترموکوپل جدید با کابل اضافی و خطای اندازه گیری استفاده از کابل منسوخ شده و از جایگیزین آن (ترانسمیتر دما) استفاده می شود. این کابل فقط برای گسترش سیگنال ترموکوپل از یک سنسور به دستگاهی که سیگنال را می خواند استفاده می شود.

جبران سازی اتصال سرد

جبران اتصال سرد یک مفهوم مهم در استفاده از ترموکوپل ها برای اندازه گیری دما است. یک ترموکوپل از دو سیم فلزی مختلف تشکیل شده است که در یک انتها به هم وصل شده اند و یک اتصال گرم ایجاد می کنند. هنگامی که این اتصال گرم یا سرد می شود، ولتاژی (اثر Seebeck) تولید می کند که متناسب با اختلاف دمای بین اتصال گرم و اتصال سرد است.

جهت انداره گیری ولتاژ ایجاد شده، می‌توانید سیم‌های ترموکوپل را به یک مولتی‌متر وصل کنید، اما برای انجام این کار به سیم های مسی نیاز دارید که متریال آن با ترموکوپل متفاوت است و در نقاط اتصال مولتی‌متر یک ترموکوپل جدید ایجاد می‌ شود که می‌تواند باعث خطا در اندازه‌گیری دما شود. در تصویر زیر، ماده 1 و ماده 2 دو ماده‌ای هستند که ترموکوپل را تشکیل می‌دهند. 

بنابراین اگر دقت کنید، در نقاط اتصالی بین سیم‌های ترموکوپل و مس، یک ترموکوپل جدید ایجاد می‌شود. این موضوع باعث تولید یک ولتاژ الکتریکی (Vemf) در نقاط اتصال می‌شود که با وجود کوچک بودن، بر ولتاژ ترموکوپل تأثیر می‌گذارد. این اتصال می‌تواند منجر به بروز خطای قابل توجهی در اتاق کنترل شود.

امروزه تجهیزات اندازه‌گیری دما (ترانسمیتر، کارت ورودی DCS) می‌توانند همیشه دمای محل اتصال سرد را اندازه‌گیری کرده و به‌طور خودکار خطای اتصال سرد را به‌صورت آنلاین جبران کنند. از آنجایی که دستگاه اندازه‌گیری نوع ترموکوپل را نیز می‌داند می‌تواند به‌طور خودکار و مداوم جبرانسازی را انجام دهد.

اجزای تشکیل دهنده ترموکوپل

ترموکوپل‌ها به عنوان ابزارهای اندازه‌گیری دما در صنایع مختلف نقش حیاتی دارند. هر یک از اجزای آن‌ها به طور خاص طراحی شده‌اند تا عملکرد دقیق و قابل اعتمادی را ارائه دهند. در ادامه اجزای اصلی یک ترموکوپل و عملکرد هر یک توضیح داده می‌شود:

 سیم‌های ترموکوپل:

ترموکوپل‌ها از دو سیم ساخته شده از فلزات مختلف تشکیل می‌شوند. این دو سیم در یک انتها به یکدیگر متصل شده‌اند (نقطه اتصال گرم) و در انتهای دیگر به دستگاه اندازه‌گیری متصل می‌شوند. جنس فلزات به کار رفته در این سیم‌ها بر اساس محدوده دمایی مورد نیاز و نوع ترموکوپل انتخاب می‌شود.

نقطه اتصال گرم(Hot Junction):

جایی است که دو فلز مختلف به یکدیگر متصل می‌شوند. این نقطه جایی است که تغییر دما باعث تولید ولتاژ می‌شود. در مقابل، نقطه اتصال سرد (Cold Junction) در انتهای دیگر سیم‌ها قرار دارد و معمولاً در دمای مرجع (معمولاً دمای محیط) نگه‌داری می‌شود. ولتاژ تولید شده به اختلاف دما بین این دو نقطه بستگی دارد و این اصل به اثر سیبک (Seebeck effect) معروف است.

غلاف (Sheath):

غلاف یا محافظ خارجی، سیم‌های ترموکوپل را از آسیب‌ های مکانیکی و شرایط محیطی سخت محافظت می‌کند. این غلاف‌ها می‌توانند از مواد مختلفی مانند فولاد ضدزنگ، اینکونل و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت (سرامیک) ساخته شوند.  انتخاب جنس غلاف به شرایط کاری و محدوده دمایی بستگی دارد. این محافظت به ویژه در محیط‌های صنعتی که ممکن است دماهای شدید و شرایط خورنده وجود داشته باشد، اهمیت دارد.

ترمینال‌ها (Terminal):

ترمینال‌ها در واقع سیم‌های ترموکوپل به دستگاه اندازه‌گیری متصل می‌ کنند. طراحی این ترمینال‌ها باید به گونه‌ای باشد که از انتقال حرارت ناخواسته جلوگیری کنند و ارتباط الکتریکی پایدار را تضمین نمایند. این ویژگی‌ها به دقت اندازه‌گیری دما کمک می‌کند و از خطاهای احتمالی جلوگیری می‌کند.

هوزینگ ترموکوپل (Thermocouple Head):

سر ترموکوپل بخشی از دستگاه است که اتصال سیم‌های ترموکوپل به دستگاه اندازه‌گیری را فراهم می‌کند. این بخش معمولاً شامل ترمینال‌های اتصال و گاهی اوقات یک بخش محافظ برای جلوگیری از ورود رطوبت و گرد و غبار است. سر ترموکوپل همچنین می‌تواند شامل یک مکانیزم تثبیت برای نگه‌داشتن سیم‌ها به صورت ایمن باشد و از حرکت آن‌ها جلوگیری کند.

انواع ترموکوپل بر اساس اتصال

ترموکوپل‌ها از تجهیزات ضروری اندازه گیری دما در صنایع مختلف محسوب می شوند و در ساختارهای مختلفی متناسب با کاربردها و محیط‌های مختلف تولید می شوند. دو ساختار رایج ترموکوپل ها عبارتند از:

1.ترموکوپل هد دار

ترموکوپل مونتاژی عمدتاً از اجزای مختلفی مانند جعبه اتصال، ترموول، عایق، ترمینال سیم‌کشی و الکترود حرارتی تشکیل می شود. از مزایای این مدل می‌توان به مونتاژ ساده، جایگزینی آسان، مقاومت بالا در برابر لرزش، دامنه وسیع اندازه‌گیری دما، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت مناسب در برابر فشار اشاره کرد.

2.ترموکوپل‌های روکش‌دار

ترموکوپل‌های روکش‌دار از ترکیب سیم ترموکوپل، مواد عایق (معمولاً پودر اکسید منیزیم با خلوص بالا) و یک لوله فلزی تشکیل می‌شوند. این نوع ترموکوپل دارای مزایایی از جمله قابلیت خمشی، مقاومت در برابر فشار بالا، زمان پاسخ حرارتی سریع و دوام بالا است.

انواع رایج ترموکوپل موجود در بازار

ترموکوپل ها در انواع مختلفی بر اساس متریال تولید می شوند و با توجه به متریال فلزات به کار رفته در ساخت آنها محدوده اندازه گیری متفاوتی دارند. هر نوع از ترموکوپل با حرف انگلیسی نام گذاری می شود و دارای محدوده دمایی و ویژگی های منحصر به فرد خود می باشد. در واقع تفاوت‌های بین انواع ترموکوپل‌ها بر اساس دوام، محدوده دما، مقاومت و کاربردهای خاص آن‌ها است.

هر ترموکوپل از دو فلز مختلف تشکیل می‌شود که به هم متصل شده‌اند تا یک اتصال گرم ایجاد کنند و هر یک از این ترموکوپل ها در دماهای متفاوتی کاربرد دارند. انواع رایج ترموکوپل‌ها شامل C، B، E، J، N، K، R، T و S هستند که از فلزاتی مانند آهن، مس، نیکل، پلاتین، رودیوم و کروم ساخته شده‌اند.

جدول کدهای رنگی ترموکوپل‌ها بر اساس کشور

توجه داشته باشید که پرکاربردترین ترموکوپل نوع k است که به دلیل رنج اندازه گیری وسیع، قیمت ارزان، سیگنال خروجی نسبتا خطی، پایداری بالا و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه انواع ترموکوپل های رایج معرفی می شوند:

ترموکوپل نوع K (نیکل-کروم / نیکل-آلومل):

• رایج‌ترین و پرکاربردترین نوع ترموکوپل است.
• ترموکوپل های نوع K از دو آلیاژ بر پایه نیکل کروم و آلومل تشکیل شده اند که به جز زمانی که در معرض گوگرد قرار می گیرند مقاومت بالایی دارند.
• وسیع‌ترین محدوده اندازه‌گیری دما، قیمت مناسب و خروجی نسبتا خطی را دارد.
• محدوده‌ دمایی ترموکوپل از 200- تا 1372+ درجه‌ی سانتی‌گراد و دارای حساسیت 41 میکرو ولت بر درجه سانتی گراد است.
• ترموکوپل های نوع K از دو آلیاژ بر پایه نیکل کروم و آلومل تشکیل شده اند که به جز زمانی که در معرض گوگرد قرار می گیرند در برابر خوردگی مقاوم تر می شوند.

ترموکوپل نوع J (آهن/کنستانتان):

• این ترموکوپل از آهن و کنستانتان (آلیاژ Cu-Ni)  تشکیل می شود که آنها را به انتخابی ارزان تبدیل می کند، اما پایه آهنی آن مستعد زنگ زدگی و اکسیداسیون است.
• دارای محدوده دمایی کمتر و طول عمر کوتاه تری نسبت به ترموکوپل نوع k است.
• محدوده دمایی ترموکوپل نوع J بین 210 - تا 1200+ سانتی‌گراد و حساسیت 51 میکرو ولت بر درجه سانتی گراد است.
• علی رغم محدودیت ها برای اکثر کاربردهای صنعتی عمومی مانند دیگ ها و کوره ها قابل اعتماد و ایده آل است.

ترموکوپل نوع N (نیکروسیل / نیسیل):

• دقت و محدوده‌ی دمایی ترموکوپل نوع N مشابه ترموکوپل نوع K است.
• حساسیت آن کمی کمتر از ترموکوپل نوع K است (30 میکروولت در درجه سانتی‌گراد).
• در مقایسه با ترموکوپل نوع K تکرارپذیری بهتری دارند اما گرانتر هستند.
• استفاده از Nicrosil (آلیاژ Ni-Cr با مقادیر کمی سیلیکون و منیزیم) و Nisil (مشابه Nicrosil اما بدون کروم) ترموکوپل‌های نوع N را در برابر اکسیداسیون و مشکلات رانش مربوط به اکسیداسیون مقاوم‌تر می‌کند.

ترموکوپل نوع T (مس/کنستانتان):

• ترموکوپل نوع T از مس به عنوان پایه مثبت و کنستانتان به عنوان پایه منفی تشکیل می شود.
• دارای محدوده دمایی 330- تا 700+ درجه فارنهایت (200- درجه سانتیگراد تا 370 درجه سانتیگراد) و حساسیت 46 میکرو ولت بر درجه سانتی گراد است.
• مناسب اتمسفرهای خنثی و در برابر تجزیه مقاوم هستند.
• ترموکوپل نوع T معمولاً در تولید مواد غذایی و کاربردهای برودتی استفاده می شود.
• این ترموکوپل ارزان قیمت، مقاوم در برابر رطوبت، مناسب کاربرد دماهای پایین و نسبت به انواع ترموکوپل خطی تر است.

ترموکوپل نوع E (نیکل-کروم/کنستانتان):

• یکی از قابل توجه ترین ویژگی های ترموکوپل های نوع E این است که بالاترین خروجی را در بین انواع ترموکوپل های رایج دارند.
• ترموکوپل های نوع E را می توان در اتمسفرهای بی اثر و اکسید کننده به کار برد و استفاده از متریال کروم و کنستانتان آنها را مقرون به صرفه می کند.
• ترموکوپل های نوع E به عنوان دقیق تر و پایدارتر از ترموکوپل نوع K شناخته می شوند.
• ترموکوپل های نوع E را می توان تنها در دماهای تا 1600 درجه فارنهایت استفاده کرد.
• در خلاء، بی اثر، اکسید کننده ملایم یا اتمسفر کاهنده مناسب است و در دماهای برودتی، ترموکوپل در معرض خوردگی نیست.
• دقت بالا، پاسخ سریع و قیمت بالاتر از ترموکوپل های نوع J و K از ویژگی های این ترموکوپل است.

ترموکوپل‌های نوع S و R (پلاتین/ رادیوم):

• با حداکثر دمای عملیاتی 2700 درجه فارنهایت و پایه های آلیاژی گران پلاتین، ترموکوپل های نوع R و نوع S تشابه زیادی دارند.

• هر دوی آنها برای کاربردهایی در دماهای بسیار بالا، مانند عملیات حرارتی و بیوتکنولوژی مناسب هستند و هر دو باید با یک لوله سرامیکی با یک لوله ثانویه برای عایق محافظت شوند.

• پایه‌ مثبت ترموکوپل R دارای 13 درصد ترکیب رودیوم و پلاتین است اما پایه مثبت ترموکوپل S دارای 10 درصد رودیوم می باشد. به همین دلیل، ترموکوپل های نوع R دارای خروجی کمی بالاتر و پایداری بالاتری هستند.

ترموکوپل نوع B (پلاتین/ رادیوم 30درصد):

• ترموکوپل های نوع B از این نظر منحصر به فرد هستند که هر دو پایه از آلیاژهای گران قیمت پلاتین-رودیوم ساخته شده اند.
• می توانند تا دمای 3100 درجه فارنهایت را تحمل کنند، که آنها را برای کاربردهایی مانند تولید شیشه مناسب می کند.
• در حالی که سطح فوق‌العاده بالایی از دقت و پایداری را ارائه می‌دهند، نوع B خروجی کمتری دارند و مستعد انحراف بیشتری هستند.

ترموکوپل نسوز نوع (G, C, D):

• این ترموکوپل ها مناسب اندازه گیری دماهای بسیار بالا در کوره های خلاء هستند.
• قابلیت اندازه گیری دماهای بسیار بالا از 0 تا 2320 درجه سانتی گراد یا 4200 درجه فارنهایت را دارند.
• ترموکوپل نوع WRیا (G) از فلزات نسوز تنگستن و 26٪ رنیوم و ترموکوپل W3 یا (D) از تنگستن - 3٪ رنیوم و تنگستن - 25٪ رنیوم و ترموکوپل W5 یا (C) از تنگستن - 5٪ رنیوم و تنگستن - 26٪ رنیوم تشکیل می شود.
• کوره‌های خلاء، اتمسفر هیدروژنی و اتمسفرهای بی‌اثر کاربردهای متداول این ترموکوپل ها هستند.
• در حالی که مقاومت حرارتی بالا به این مواد امکان استفاده در کاربردهای خورشیدی و هوافضا را می‌دهد، اما آنها در برابر اکسیداسیون مقاومتی ندارند.

اتصال پایه های Hot Junction در داخل ترموول

اگر درون ترموول از یک  جفت ترموکوپل استفاده شود به آن Single  و اگر از دو جفت المنت ترموکوپل (4 عدد) استفاده شود به آن Dual  می گویند. انواع رایج اتصالات نقطه اتصال گرم درون غلاف فلزی ترموول به شرح زیر است:

• ترموکوپل با اتصال زمین Grounded junction: این روش متداولترین نوع اتصال است که در آن نقطه اتصال گرم به سطح جانبی غلاف متصل می شود. مزیت این اتصال انتقال حرارت بالا و سرعت پاسخ گویی سریع در مقایسه با روش های اتصال دیگر است. اما پایه ها بسیار مستعد نویز الکتریکی هستند بنابراین دقت خواندن پایینی دارند.
• ترموکوپل بدون اتصال Ungrounded junction: در این روش تماسی بین ترموکوپل و سطح غلاف صورت نمی گیرد بنابراین زمان پاسخ گویی کندتری نسبت به حالت قبل دارد. از سوی دیگر، محل اتصال به لحاظ الکتریکی از غلاف جدا می‌شود تا از تداخل نویز الکتریکی با سیگنال جلوگیری شود.
• ترموکوپل Exposed junction: این نوع ترموکوپل از نوک غلاف خارج شده و در معرض محیط اطراف قرار می‌گیرد. این طراحی زمان پاسخگویی بهینه‌ای را فراهم می‌آورد، اما تنها برای کاربردهای غیرخورنده و بدون فشار مناسب است. در مکان‌هایی که تغییرات دما بسیار حیاتی است (مانند توربین‌ها)، سنسور دما کمی خارج‌تر از ترموول قرار می‌گیرد و به این ترتیب، سنسور در معرض هوای محیط داخلی قرار دارد.

کابل های انتقال سیگنال ترموکوپل 

کابل ترموکوپل نقش حیاتی در انتقال اطلاعات از نقطه اندازه‌گیری به اتاق کنترل دارد. این کابل‌ها از آلیاژهای مشابه ترموکوپل‌ها ساخته می‌شوند و برای حفظ دقت و کارایی اندازه‌گیری دما ضروری هستند. بنابراین، انتخاب کابل ترموکوپل به اندازه انتخاب نوع ترموکوپل اهمیت دارد. 

کابل‌های ترموکوپل به دو دسته اصلی کابل‌های تمدید (extension) و کابل‌های جبرانی (compensation) تقسیم می‌شوند. کابل‌های تمدید با حداکثر مقاومت 100 اهم از همان آلیاژ سیم ترموکوپل ساخته شده‌اند و برای انتقال سیگنال‌های الکتریکی با حداقل تغییر و تداخل طراحی شده‌اند، که آنها را برای کاربردهایی با نیاز به دقت بالا مناسب می‌سازد.

در صورتی که پس از محاسبه مقدار مقاومت از 100 اهم بیشتر شود نمیتوان از کابل اکستنشن با آن ضخامت استفاده کرد یا باید کابل با ضخامت کمتر مورد استفاده قرار گیرد (مقاومت کمتر از 100 اهم) یا از ترانسمیتر دما استفاده شود. در مقابل، کابل‌های جبرانی از آلیاژهای متفاوتی ساخته می‌شوند، اما خواص الکتریکی مشابهی دارند و برای اتصال ترموکوپل به دستگاه اندازه‌گیری در فواصل طولانی یا شرایط خاص استفاده می‌شوند.

طول سیم دنباله ترموکوپل تأثیری بر دقت خوانش دما ندارد. اما اصلی‌ترین چالش در انتقال اطلاعات دما، وجود نویز در مسیر انتقال است. به عبارت دیگر، زمانی که کابل ترموکوپل از نواحی با میدان‌های الکتریکی یا مغناطیسی قوی عبور می‌کند، احتمال اضافه شدن نویز به سیگنال وجود دارد که می‌تواند دقت اندازه‌گیری‌ها را تحت تأثیر قرار دهد.

انتخاب صحیح نوع کابل بر اساس شرایط محیطی، دمای کاری و دقت مورد نیاز بسیار مهم است، زیرا استفاده از کابل نامناسب می‌تواند به خطاهای اندازه‌گیری و در نتیجه تأثیر منفی بر کیفیت فرآیند یا محصول منجر شود. بنابراین، درک عملکرد و انتخاب مناسب کابل ترموکوپل می‌تواند به بهبود دقت و کارایی سیستم‌های اندازه‌گیری دما کمک کند.

برندهای مطرح ترموکوپل

• ترموکوپل ای بی بی ABB
• ترموکوپل روزمونت ROSEMOUNT
• ترموکوپل ترموالکتریک Thermo-Electric
• ترموکوپل ویکا WIKA

نکات مهم خرید ترموکوپل

هنگام خرید و انتخاب سنسورهای دمایی ترموکوپل نکات متعددی باید در نظر گرفته شود. مهمترین نکات خرید ترموکوپل به شرح زیر است:

• محدوده دما: محدوده دمایی مورد نیاز برای اندازه گیری را تعیین کنید. ترموکوپل های مختلف (به عنوان مثال، نوع K، J، T، S) دارای محدوده دمایی متفاوتی هستند.
• نوع ترموکوپل: نوع ترموکوپل را بر اساس محدوده اندازه گیری، زمان پاسخ گویی انتخاب نمایید. ترموکوپل نوع K محدوده دمایی وسیعی را ارائه می دهد و یکی از پرکاربردترین ترموکوپل ها است. اما اگر ترموکوپل شما در معرض دماهای شدید قرار گیرد، ترموکوپل نوع N در دماهای بالا پایدارتر است و ترموکوپل نوع T برای دماهای بسیار پایین بهترین است.
• کلاس دقت: دقت مورد نیاز برای کاربرد خود را در نظر بگیرید. ترموکوپل ها دارای سطوح دقت متفاوتی 1 و 2 هستند. ترموکوپل با کلاس دقت یک دارای خلوص متریال سیم بسیار بیشتری است و در کاربردهای آزمایشگاهی با عنوان ترموکوپل مرجع کاربرد دارد. اما ترموکوپل کلاس 2 در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
• تعداد سنسورها: ترموکوپل ها به صورت جفت یا زوج سیم هستند. در برخی مواقع نیاز به دو جفت ترموکوپل است که به آن DUAL می گویند.

• زمان پاسخ گویی: سه نوع اتصال ترموکوپل وجود دارد که زمان پاسخ متفاوتی دارند. در یک اتصال در معرض (exposed) سریعترین زمان پاسخگویی را فراهم می کند. اما اگر کاوشگر در معرض گاز خورنده یا فشار بالا قرار گیرد، نباید از اتصال در معرض دید استفاده کرد. ترموکوپل های Ungrounded به دلیل انتقال حرارتی کمتر  کندترین زمان پاسخ را دارند. به طور کلی ترموکوپل هایی با قطر سیم بزرگ دوام بسیار خوبی دارند اما پاسخ حرارتی ضعیفی دارند.

• قیمت ترموکوپل: قیمت نیز یکی از عوامل مهم در انتخاب ترموکوپل است. ترموکوپل‌های ساخته شده از فلزات نجیب معمولاً گران‌تر از ترموکوپل‌های فلزات پایه هستند. کاربران باید با توجه به شرایط و نیازهای اندازه‌گیری خود، ترموکوپل مناسب را انتخاب کنند تا از دقت و پایداری در اندازه‌گیری دما اطمینان حاصل کنند.

• الزامات نصب: هنگام انتخاب ترموکوپل، باید به الزامات نصب توجه کنید. ممکن است نیاز باشد که ترموکوپل با تجهیزات موجود سازگار باشد، بنابراین بررسی ابعاد، نوع اتصال و روش‌های نصب ضروری است.

دلایل انتخاب ترموکوپل برای اندازه‌گیری دما می‌تواند شامل قیمت نسبتاً پایین، تحمل در دماهای بالا، محدوده‌های گسترده اندازه‌گیری دما و مقاومت در محیط‌های سخت باشد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود ترموکوپل‌ها در بسیاری از کاربردها و صنایع به عنوان یک انتخاب مناسب برای اندازه‌گیری دما استفاده شوند.

جدول مقایسه انواع ترموکوپل

مزایای ترموکوپل ها

ترموکوپل ها دارای مزایای متعددی به شرح زیر می باشند:

• دوام بالا: ترموکوپل ها معمولاً از فلز ساخته می شوند و دارای دوام و پایداری طولانی مدت هستند. بنابراین می توانند در محیط های سخت برای مدت طولانی بدون آسیب به راحتی مورد استفاده قرار گیرند.
• زمان پاسخ سریع: ترموکوپل ها حساسیت بالا و پاسخ سریع به تغییرات دما دارند و می توانند به سرعت و با دقت تغییرات دما را اندازه گیری می کنند.
• محدوده دمایی گسترده: انواع مختلف ترموکوپل ها برای محدوده های دمایی مختلف مناسب هستند، از دماهای بسیار پایین تا بسیار بالا پوشش داده شده است، به طوری که می تواند نیازهای اندازه گیری دما در کاربردهای مختلف را برآورده کند.
• سازگاری با محیط‌های مختلف: ترموکوپل‌ها در شرایط محیطی مختلف از جمله دمای بالا، دمای پایین، فشار بالا، رطوبت بالا و محیط‌های خورنده و غیره به خوبی عمل می‌کنند.
• دقت و پایداری بالا: ترموکوپل ها دقت و پایداری اندازه گیری بالایی دارند، عملکرد عالی در اندازه گیری دما، به ویژه برای اندازه گیری دمای بالا، دقت قابل اعتمادی را ارائه می دهد.