گیج دما – دماسنج – ترمومتر

گیج دما یا دماسنج یا ترمومتر وسیله ای است که دما و یا گرادیان حرارت را اندازه گیری می کند. گیج دما دارای دو عنصر اصلی است:

1. سنسور دما ( به عنوان مثال لامپ دماسنج جیوه ای در شیشه یا سنسور دیجیتال در دماسنج مادون قرمز ) که در آن تغییرات دمایی رخ می دهد.
2. تبدیل این تغییر به یک مقدار عددی ( به عنوان مثال مقیاس قابل مشاهده که بر روی یک دماسنج جیوه ای-شیشه ای نشان داده شده است و یا یک نمایشگر دیجیتال در یک مدل مادون قرمز ) به طور گسترده ای در صنایع استفاده می شود.

جهت نظارت بر فرآیندها، در هواشناسی، در پزشکی و در تحقیقات علمی از گیج دما یا دماسنج استفاده می شود.  بعضی از اصول گیج دما مربوط به یونان  در دو هزار سال پیش برمی گردد. دماسنج مدرن به تدریج از ترموسکوپ با اضافه کردن مقیاس در اوایل قرن 17 و استاندارد سازی آن در قرن های 17 و 18 به وجود آمد.

در دماسنج های شخصی که قادر به اندازه گیری درجه حرارت است، دمای خوانده شده توسط دور ترمومتر را تا زمانیکه مقیاس ها یکی باشد، نمی توان مقایسه کرد. امروزه مقیاس دمایی مطلق ترموستاتیکی وجود دارد. مقیاس درجه حرارت بین المللی بسیار نزدیک به این مقیاس طراحی شده است. جدیدترین مقیاس درجه حرارت، مقیاس دما در سال 1990 می باشد که شامل 0.65 درجه کلوین ( 272.5- درجه سانتیگراد، 458.5- درجه فارنهایت) تا تقریبا 1.358 درجه کلوین ( 1,085 درجه سانتیگراد، 1,985 درجه فارنهایت) می شود.

توسعه گیج دما

در سال 1714 متخصص هلندی و کاشف دانیل گابریل فارنهایت اولین دماسنج قابل اعتماد را اختراع کردند که به جای ترکییب آب و الکل از جیوه استفاده می کرد. در سال 1724، او یک مقیاس دمایی پیشنهاد کرد که امروزه به اسم خود او (فارنهایت) شناخته می شود. او توانست برای اولین بار ترمومتر هایی تولید کند که از جیوه استقاده می کرد ( که ضریب انبساطی بالایی دارد). در سال 1742 آندرس سلسیوس مقیاس صفر در نقطه انجماد و 100 درجه را مقیاس بخار آب پیشنهاد کرد که امروزه به نام او شهرت دارد.

متریال گیج دما

انواع مختلفی از دماسنج های تجربی بر اساس خواص مواد وجود دارد:

بسیاری از ترمومتر های تجربی بر اساس رابطه ساختاری بین فشار و حجم و دمای مواد ترمومتری می باشند. برای مثال، جیوه هنگام گرم شدن منبسط می شود. باتوجه به رابطه ی بین فشار و دما و حجم مواد، دماسنج باید سه ویژگی داشته باشد:

1. گرمایش و سرمایش آن باید سریع باشد. بدین معنی که زمانی که مقداری گرما وارد و یا خارج بدنه دماسنج می شود باید سریعا بدون هیچ تاخیری به حجم، دما و فشار نهایی خود برسند. برخی از گرما که وارد می شود برای تغییر حجم در دمای ثابت به کار برده می شود که به عنوان دمای پنهان انبساط نامیده می شود. بقیه دما را می توان برای تغییر دما در حجم ثابت گرفته، دمای ویژه در حجم ثابت نامیده می شود. برخی از مواد این ویژگی را ندارد و برای تغییر حجم و دمای آن ها زمان برده می شود.
2. گرمایش و سرمایش در مواد باید برگشت پذیر باشد بدین معنی که مواد باید به طور نامحدود گرم یا سرد شوند که توسط افزایش یا کاهش دما صورت می گیرد و هر بار دوباره به فشار، حجم و دمای اولیه خود باز گردد. بعضی از پلاستیک ها این ویژگی را ندارند.
3. گرمایش و سرمایش باید در محدوده دمایی که می خواهد در آن کار کند، یکنواخت باشد.

a) در فشار ثابت داده شده: حجم با افزایش فشار، افزایش می یابد و یا حجم با افزایش فشار کاهش می یابد.

b) در حجم ثابت: فشار با افزایش دما افزایش می یابد و یا فشار با افزایش دما کاهش می یابد.

در دمایی حدود 4 درجه سانتیگراد، آب خاصیت شماره 3 را ندارد و در این خصوص آب را نمی توان به عنوان یک ماده در ترمومتر در محدوده دمایی نزیک 4 درجه سانتیگراد استفاده کرد. گازها از سوی دیگر تمام خصوصیات 1 و 2 و 3(a)(b) و 3(b)(a) به تریب را دارند. آن ها مواد ترمومتری مناسبی هستند و به همین دلیل آن ها در توسعه ترمومتری مهم می باشند. دماسنج ها بر اساس این که چگونه فیزیکی که به دما ترسیم می شود اندازه گیری می شود و به دو نوع اولیه و ثانویه تقسیم می شود. همانطور که توسط کاپینین و همکارانش خلاصه شده:

در ترمومتر های اولیه دما می تواند بدون هیچ مقدار دیگری محاسبه شود. نمونه هایی از این ترمومتر بر اساس معادله حالت گاز، سرعت صوت در گاز، ولتاژ خروجی صدا یا جریان مقاومت الکتریکی و بر روی زاویه انتشار گازهای رادیواکتیو خاص در یک میدان مغناطیسی می باشد.

در مقابل، دماسنج های ثانویه به آسانی به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. هم چنین اغلب بسیار حساس تر از مواد اولیه هستند. در دماسنج های ثانویه، تنها دانش خواص اندازه گیری شده جهت اندازه گیری مستقیم درجه حرارت کافی نیست. آن ها باید از یک یا چند درجه حرارت ثابت نسبت به ترمومترهای اولیه کالیبره شوند. بعضی از این نقاط ثابت می تواند نقطه سه گانه و انتقالات ابر رسانا باشد.

دقت اندازه گیری

دقت یا رزولوشن یک دماسنج به سادگی کسری از درجه است که دماسنج می تواند بخواند. در دمای بالای کاری ممکن است تا نزدیک 10 درجه سانتیگراد و یا بیشتر اندازه گیری کند. دماسنج های پایین و بسیاری از دماسنج های الکتریکی معمولا تا 0.1 درجه سانتیگراد را می توانند بخوانند. ابزار آلات مخصوص می توانند تا یک هزارم درجه را بخوانند. با این حال این دقت به این معنی نیست که خواندن گیج درست یا دقیق است فقط به این معنی است که تغییرات بسیار کوچک ملاحظه می شود. دماسنج در یک نقطه ثابت کالیبره می شود. بیشتر ترمومتر ها در حجم ثابت گاز کالیبره می شوند. در نقاط متعدد در کالیبراسیون، از درون یابی استفاده می شود که معمولا خطی است که ممکن است در انواع ترمومتر تفاوت بسیاری داشته باشد. برای مثال گسترش جیوه در یک دماسنج شیشه ای کمی متفاوت از مقاومت ترمومتر می باشد. بنابراین این دو حدود 50 درجه سانتیگراد با هم اختلاف دارند. علت های دیگر ممکن است به خاطر نقصان های دستگاه باشد. مثلا در دماسنج شیشه ای مایع به علت قطر متفاوت تیوب های مویینگی می باشد.

در مقاصد متعدد، باز تولید مهم است. یعنی آیا تر مومتر های مشابه، دمای مشابهی را نشان می دهند؟ اندازه گیری دمای بازیابی به این معنی است که مقایسه در آزمایشات علمی معتبر است. بنابراین اگر یک نوع دماسنج به طور مشابه کالیبره شده باشد میزان دمای خوانده شده معتبر خواهد بود حتی اگر کمی با مقیاس مطلق مغایرت داشته باشد.

یک مثال ترموستاتیکی که برای چک کردن دیگر ترموستات های استاندارد صنعتی استفاده می شود: دماسنج مقاومت پلاتینی با صفحه نمایش دیجیتال تا 0.1 درجه سانتیگراد (دقتآن) که در 5 نقطه با استاندارد های ملی (18-,0, 40, 70 ,100) و با دقت 0.2 درجه سانتیگراد کالیبره شده اند. طبق استاندارد های بریتانیا که به درستی کالیبره شده اند، ترمومتر های مایع شیشه ای می توانند با عدم قطعیت 0.1 درجه سانتیگراد در محدوده دمایی 0 تا 100 درجه سانتیگراد را بخواند . در محدوده دمایی های بیشتر تا 200 درجه سانتیگراد و یا پایین تا دمای 40- درجه سانتیگراد این رنج به 0.05 می رسد و تا دمای 450 و یا کمتر  80- دقت به 0.2 درجه سانتیگراد می رسد.

انواع گیج دما

• گیج روغنی
• گیج خلا
• گیج عقربه ای
• گیج دیجیتالی
• گیج دیافراگمی
• گیج بی متال
• دماسنج گازی

گیج دما بی متال

اساس کار این دماسنج افزایش و یا کاهش طول لوله فلزی در اثر تییرات دمایی می باشد.

دماسنج گازی

تغییر دما باعث تغییر فشار جیوه می گردد یعنی هر تغییری که در دمای حسگر گرمایی صورت گیرد موجب تغییر فشار جبوه می گردد و دما توسط یک فشارسنج عقربه ای که بر حسب دما کالیبره شده نمایش داده می شود.

کاربرد ها 

دماسنج ها از طیف وسیعی از اثرات فیزیکی جهت اندازه گیری دما استفاده می کنند. سنسورهای دما به طور گسترده ای در برنامه های علمی-مهندسی به ویژه سیستم های اندازه گیری استفاده می شود. دماسنج ها در جاده ها در آب و هوای سرد جهت کمک به اندازه گیری شرایط یخ زدگی موجود استفاده می شود در فضاهای بسته مانند خانه، آپارتمان و … ، رزیستور های برقی در سیستم های کنترل آب و هوا مانند تهویه مطبوع، فریزر، بخاری و یخچال های و آب گرمکن ها استفاده می شود. دماسنج های گالیله برای انداز گیری هوای داخل فضاهای بسته باتوجه به محدوده اندازه گیری به کار برده می شد، چندین دماسنج کریستال مایع ( که از کریستال های مایع ترموکرامیک استفاده می کنند) و نیز در مخازن ماهی برای اندازه گیری دما به کار برده می شود.

نانوترمومتری

نانوترمومتری یک فیلد پژوهشی جدید است که با دانستن درجه حرارت در مقیاس زیر میکرومتری در ارتباط است. ترمومتر های معمولی نمی توانند دمای اشیا کوچکتر از یک میکرومتر ار اندازه گیری کنند که در مقدار و موادهای جدید این امکان وجود دارد. نانوترمومتری در بعضی از حالت ها به دو دسته ترمومترهای لومینسانس ( اگر از یک روشنایی برای اندازه گیری دما استفاده کنند) و ترمومتر های غیر لومینسانس ( سیستم هایی خواص نانوترمومتری به طور مستقیم به لومینسانس بستگی ندارند).

پزشکی

• ترمومتر های گوشی معمولا گرماسنج های مادون قرمز هستند.
• دماسنج پیشانی نمونه ای از دماسنج بلور مایع است.
• دماسنج های رکتوم و یا دهانی معمولا جیوه ای هستند و یا رزیستور های برقی NTC با صفحه نمایش دیجیتال می باشد.
• تکنیک های مختلف ترمومتری در طول تاریخ از ترمومتر های گالیله، تصویر برداری حرارتی استفاده شده است. ترمومترهای پزشکی مانند دماسنج جیوه ای شیشه ای، ترمومترهای مادون قرمز و ترمومتر سیال کریستالی جهت مراقبت های پزشکی استفاده می شود تا تعیین شود که آیا افراد تب دارند و یا فشار دارند؟

غذا و محافظت غذایی

ترمومترها در ایمنی مواد غذایی اهمیت دارند، در صورتی که دمای غذا بین 41 تا 135 درجه فارنهایت ( 5 تا 47 درجه سانتیگراد) می توانند پس از چند ساعت در معرض خطر مضر رشد باکتری باشند که منجر به بیماری های غذایی می شود. این نظارت در درجه حرارت یخچال در دمای نگهداری در غذاهایی است که  تحت لامپ های گرمایشی و یا حمام آب داغ  آماده می شوند. دماسنج های آشپزی برای تعیین اینکه غذا به طور مناسب پخته شده است، استفاده می شود. به طور خاص ترمومتر های گوشت برای پخت و پز گوشت استفاده می شود.

محیطی

• ترمومتر های محیط داخلی و محیط خارجی
• گرماسنج هایی که از دماسنج برای اندازه گیری جریان گرما استفاده می کند.
• ترموستات ها از نوار های بی متال استفاده می کنند.

ترمومتر های الکلی

دماسنج مادون قرمز، دماسنج جیوه ای شیشه ای، دماسنج های ترمومتری، رزیستور برقی در سطح های مختلف جوی و اقیانوسی استفاده می شود. هواپیما از ترمومتر هابرای تعیین اینکه شرایط یخ زدگی در مسیر پروازی وجود دارد استفاده می شود. این ترمومتر ها در جاده ها در آب و هوای سرد برای کمک بر تعیین شرایط یخ زدگی به کار برده می شود.

در گروه بازرگانی i-9 انواع گیج دما با قیمتی فوق العاده مناسب به فروش می رسد. در صورت تمایل به خرید با ما تماس بگیرید و از مشاوره فنی رایگان کارشناسان ما استفاده نمایید.