معرفی انواع ترمومتر ها – قسمت دوم

در مقاله‌ی “معرفی انواع ترمومترها – قسمت اول” ابتدا انواع ترمومتر ها را نام بردیم و سپس به توضیح و شرح عملکرد برخی از آن‌ها پرداختیم. در این مقاله که قسمت دوم مقاله‌ی “معرفی انواع ترمومترها” محسوب می‌شود، قصد داریم تا شما را با ترمومتر گوشت، ترمومتر شیرینی، ترمومتر مادون قرمز، دماسنج مقاومتی، دمانگار و دماسنج‌های استاندارد آشنا سازیم و نحوه‌ی عملکرد آن‌ها را بیان نماییم. در ادامه با ما همراه باشید.

1- ترمومتر گوشت

یک ترمومتر گوشت، ترمومتری است که برای سنجش دمای داخلی گوشت و دیگر غذاهای پخته شده استفاده می‌شود. این اطلاعات برای رسیدن به سطح پختگی مورد نظر استفاده می‌شود به ویژه در استیک‌ها. همچنین این دماسنج کمک می‌کند تا مطمئن‌شویم که گوشت به دمای کافی برای کشتن پاتوژن‌ها که عامل بیماری‌های مربوط به غذا^[1] هستند، رسیده است.

یک ترمومتر گوشت می‌تواند به شما در موارد زیر کمک کند:

1. جلوگیری از بیماری‌های ناشی از غذا
2. پختن غذا تا یک دمای مطمئن و ایمن
3. جلوگیری از بیش از حد پخته‌شدن گوشت
4. گرم نگه‌داشتن غذاهای پخته شده به صورت ایمن

ترمومتر Piercing glass شرکت آلا نمونه‌ای از یک ترمومتر گوشت است که البته از آن میتوان به عنوان دماسنج شکلات نیز استفاده کرد.

2- ترمومتر شیرینی^[2]

این ترمومتر به نام ترمومتر شکر نیز شناخته می‌شود. این دماسنج دما و بنابراین مرحله پختگی محلول شکر را می‌سنجد. این ترمومتر شبیه ترمومتر گوشت است. همانند یک ترمومتر گوشت، انواع مختلفی از ترمومتر شیرینی وجود دارند. از این ترمومتر می‌توان برای سنجش دمای روغن داغ برای سرخ‌نمودن استفاده نمود. از یک دماسنج گوشت نیز می‌توان به جای ترمومتر شکر/ شیرینی استفاده نمود.

3- ترمومتر مادون قرمز

 ترمومترهای مادون قرمز، دما را با استفاده از مادون قرمز منتشر شده از اجسام اندازه‌گیری می‌کنند. درواقع این ترمومتر ها، انرژی نامرئی مادون قرمز را که به‌طور طبیعی از هر جسم با دمای بالاتر از صفر مطلق، منتشر می‌شود، به دام می‌اندازند. میزان انرژی منتشر شده، بیانگر دمای جسم است.

تشعشع مادون قرمز، قسمتی از طیف الکترومغناطیس است. مادون قرمز در این طیف، بین نور مرئی و امواج رادیویی قرار می‌گیرد (طول موج آن بیشتر از نور مرئی و کمتر از امواج رادیویی است). طول موج مادون قرمز بین μmء0/7  تا 1mmء(μmء1000) است. در عمل، از باند 0/7 تا 14 میکرون برای سنجش دما به وسیله مادون قرمز، استفاده می‌شود.

با دانستن قدرت نشر جسم و اینکه چه مقدار انرژی مادون قرمز از آن منتشر می‌شود، دمای جسم تعیین می‌شود.

ازجمله‌ی ترمومترهای مادون قرمز میتوان به ترمومتر مادون قرمز جیبی شرکت آلا اشاره کرد.

الف) قدرت نشر (ε) 

 برابر است با نسبت انرژی تابش شده توسط یک ماده نسبت به انرژی تابش شده توسط یک جسم سیاه در همان دما.

در واقع قدرت نشر، قابلیت ماده برای جذب و تشعشع انرژی است.

یک جسم سیاه واقعی باید 1=ε داشته باشد. اما در اجسام حقیقی، 1›ε است.

قدرت نشر، واحد نداشته و به پارامترهایی مثل دما، زاویه تابش و طول موج بستگی دارد. (در فیزیک، جسم سیاه جسمی است که تمام تابش الکترومغناطیسی که به آن می‌رسد را جذب نماید.)

ب) قدرت نشر مواد معمولی

قدرت نشر اجسام می‌تواند از 0 (آینه درخشان) تا 1 (جسم سیاه) باشد.

بیشتر مواد آلی، مواد رنگ شده، سطوح اکسید شده، قدرت نشری نزدیک به 0/95 دارند. بعضی از انواع دماسنج‌های مادون قرمز، دارای قابلیت تنظیم نشر برای افزایش صحت اندازه‌گیری دما هستند (مثلاً برای تعیین دمای سطوح براق فلزات)

اکثر ترمومترهای مادون قرمز، شامل لنزی هستند که انرژی مادون قرمز را بر روی یک آشکارساز، متمرکز می‌سازد. این آشکارساز انرژی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند که حاصل آن پس از خنثی‌نمودن تغییرات دمای محیط، روی صفحه نمایش براساس واحدهای دما نمایش داده‌می‌شود. با این روش به راحتی می‌توان دمای اجسام را بدون تماس با آن‌ها اندازه گرفت. به همین صورت این ترمومترها برای شرایطی که نمی‌توان از ترموکوپل‌ها یا سایر انواع پروب‌ها استفاده نمود نیز مناسب هستند.

ترمومترهای مادون قرمز، می‌توانند برای محدوده وسیعی از فعالیت‌های اندازه‌گیری دما مناسب باشند.

 امروزه انواع مختلف ترمومتر های مادون قرمز قابل‌حمل و ثابت وجود داشته و با موفقیت در صنعت و پژوهشگاه‌ها استفاده می‌شوند. این دماسنج ها می‌توانند قدرت نشر ثابت یا قابل‌تنظیم داشته باشند که حالت دوم، برای سنجش سطح‌های براق تا کاملا مات استفاده می‌شود.

اگر شما از یک ترمومتر با قدرت نشر ثابت استفاده می‌کنید و می‌خواهید دمای یک سطح شفاف را بسنجید، باید سطح را با لایه نازکی از اسپری رنگ یا نوار چسب کاغذی بپوشانید. سپس دمای سطح رنگ خورده یا نوار چسبانده شده را اندزاه بگیرید. این دمای اندازه‌گیری شده، دمای درستی است.

بعضی از مزایای این ترمومترها عبارتند از:

1. کاهش هزینه
2. قابلیت اعتماد
3. صرفه‌جویی در زمان (معمولاً سنجش دما با این روش کمتر از msء500 انجام می‌شود)
4. سنجش دمای اجسام متحرک
5. سنجش دمای اجسام خطرناک یا غیرقابل دسترس (مثل قطعات با ولتاژ بالا، فواصل زیاد)
6. سنجش دمای بالا
7. هیچ تداخل انرژی یا کم‌شدن انرژی اتفاق نمی‌افتد
8. ریسک آلودگی یا تاثیرات مکانیکی بر روی هدف وجود ندارد
9. کوچک بودن دستگاه‌های اندازه‌گیری

ج) نسبت فاصله به نقطه^[3]

این نسبت را به صورت  D : S نشان می‌دهند.

D: فاصله از جسم

S: قطره دایره‌ای که دمای آن خوانده می‌شود. (Spot size)

هر چه فاصله بیشتر می‌شود، Spot size نیز بزرگتر می‌شود.

برای مثال به شکل بالا توجه نمایید که مربوط است به ترمومتر مادون قرمز که نسبت D:S آن برابر 1:1 است. در این حالت اگر فاصله دماسنج از جسم برابر با a باشد، قطر دایره‌‎ای که دمای آن توسط دستگاه خوانده می‌شود نیز برابر با a است. در واقع دستگاه، میانگین دمای تمام نقاط موجود در سطح دایره با قطر a را  نشان می‌دهد.

بنابراین هر چه نسبت D به S بزرگتر باشد، ترمومتر، دمای دقیق‌تری را نشان می‌دهد.

4- دماسنج با مقاومت الکتریکی

دماسنج مقاومتی به‌صورت یک سیم بلند و ظریف است، معمولا آن را به دور یک قاب نازک می‌پیچند تا از فشار ناشی از تغییر طول سیم که در اثر انقباض آن در موقع سردشدن پیش می‌آید، جلوگیری کند. در شرایط ویژه می‌توان سیم را به دور جسمی که منظور اندازه‌گیری دمای آن است پیچید یا در داخل آن قرار داد.

در گستره دمای خیلی پایین، دماسنج های مقاومتی معمولا از مقاومت‌های کوچک رادیویی با ترکیب کربن یا بلور ژرمانیم که ناخالصی آن آرسنیک است و جسم حاصل در درون یک کپسول مسدود شده پر از هلیوم قرار دارد، تشکیل می‌شوند. این دماسنج را می‌توان بر روی سطح جسمی که به‌منظور اندازه‌گیری دمای آن است سوارکرد یا در حفره‌هایی که برای این منظور ایجاد شده است، قرار داد.

دماسنج مقاومتی پلاتین را می‌توان برای کارهای خیلی دقیق در گستره 253- تا 1200 درجه سانتیگراد به کاربرد.

5- دما نگار چیست؟^[4]

دما نگار وسیله‌ای است برای ثبت پیوسته‌ی دما.

این وسیله به طور پیوسته دما را اندازه گرفته و آن را در چارتی ثبت می‌کند. این دستگاه از یک قلم تشکیل شده که دما را بر روی یک چارت دایره‌ای شکل ثبت می‌کند.

6- ترمومتر های استاندارد

ترمومتر های استاندارد، ترمومترهایی هستند که بر اساس استانداردهای مختلف و مشخصی مانند IP ,NF ,DIN ,ASTM ,BS ,ISO و غیره و جهت آزمون‌های خاصی طراحی و تولید می‌شوند. اما می‌توان از آن‌ها برای کاربردهای دیگری هم استفاده نمود.

یکی از مهم‌ترین گروه این دماسنج ها، ترمومترهای استاندارد ASTM هستند. کمیته سنجش دمای E-20) ASTM) به صورت سالانه استانداردهای ترمومتر را بازبینی نموده و در صورت لزوم آن‌ها را اصلاح کرده و مشخصات هر ترمومتر را اضافه یا حذف می‌نماید.

این ترمومترها باید با تمام تلورانس‌های دقتی و مشخصات ابعادی انجمن ASTM مطابق باشند. مجموعه این ترمومتر ها، درجه‌بندی‌های مختلفی (0/01، 0/02، 0/05، 0/1، 0/2، 0/5، 1، 2) دارند که آن‌ها را برای اندازه‌گیری‌های دقیق و حساس مناسب می‌سازد.

واژه‌نامه: