ترموکوپل چیست ؟

ترموکوپل (Thermocouple) یک سنسور تشخیص دمای ترمو-الکتریکی مدار-بسته شامل دو سیم غیر هم جنس است، که در یک انتها به هم متصل شده‌اند.[۱] زمانیکه دما در یک سمت با دما در سمت دیگر تفاوت داشته باشد یک جریان الکتریکی در مسیر برقرار می‌شود. به این پدیده اثر سیبک (به انگلیسی: Seebeck Effect) گفته می‌شود[۱] که اساس کار ترموکوپل‌ها می‌باشد.

عملکرد ترموکوپل

اساس عملکرد ترموکوپل این قضیه فیزیکی است که هرگاه دو فلز غیر هم‌جنس به هم متصل شوند، نیروی محرکه‌ای در محل اتصال دو فلز ایجاد می‌شود که تابع دمای نقاط اتصال است. شکل کلی این نیروی محرکه الکتریکی (Electromotive Force) به صورت زیر است:

e=α1T+α2T2+α3T3+…+αnTn

در این رابطه، e

نیروی محرکه و T دمای مطلق است. همان‌طور که مشاهده می‌کنید، رفتار نیروی محرکه، غیرخطی بوده و در نتیجه برای اندازه‌گیری دما مناسب به نظر نمی‌رسد. اما در اتصال برخی ماده‌ها به یکدیگر، حاصل عبارت‌هایی که شامل توان‌های بالاتر T

است، تقریباً برابر با صفر خواهد شد. در چنین وضعیتی، رابطه بین نیروی محرکه و دما تقریباً به صورت خطی در خواهد آمد.
e≈α1T

 انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌ها دارای انواع مختلفی (تیپ‌ها) برای اندازه‌گیری دما هستند. به‌طور مثال انواع R – S – B با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و انواع L – K- J با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده ۱۸۰- الی ۱۰۰۰ درجه سلسیوس بکار می‌روند.

ولتاژ تولید شده دو سر انتهای ترموکوپل، در حد میلی‌ولت، و رفتار الکتریکی ترموکوپل، بسته به آلیاژ آن، تابع جداول استانداردی است که تقریباً در هر نوع، یکسان است. یکی از انواع معمول آن، آلیاژ کروم و نیکل (نیکروم) است. معمولاً برای جلوگیری از آسیب دیدن ترموکوپل آن را درون محفظهٔ فلزی یا سرامیکی قرار می‌دهند. روش اتصال (جوشکاری) دو سر ترموکوپل تابع ضوابط خاصی است به‌طوری که نباید هنگام جوشکاری فلز یا چیز دیگری در فرایند جوش دخالت نماید در غیر این‌صورت رفتار ترموکوپل، رفتار استاندارد تعریف شده در جداول مربوطه نخواهد بود.