في مجال قياس درجة الحرارة الصناعية، -المزدوجات الحرارية المعدنية المغلفة مع الصناديق الطرفية ومقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية ذات الأنبوب المعدني مع الصناديق الطرفية هما نوعان شائعان من أجهزة استشعار درجة الحرارة. على الرغم من أن كلاهما يستخدم للكشف عن درجة الحرارة، إلا أن لديهما اختلافات كبيرة في التصميم الهيكلي، ومبادئ العمل، وسيناريوهات التطبيق. ستتناول هذه المقالة بالتفصيل كيفية التمييز بين هذين النوعين من أجهزة الاستشعار من وجهات نظر متعددة.
أولا: الاختلافات الهيكلية
1. المزدوج الحراري المعدني-المغلف بصندوق طرفي
يشتمل الهيكل الأساسي لهذا النوع من المزدوجات الحرارية على عنصر حراري، وغطاء عازل، وأنبوب واقي، وصندوق طرفي. يتكون العنصر الحراري من سلكين معدنيين من مواد مختلفة، يتم لحامهما معًا عند طرف القياس لتكوين الوصلة الساخنة للمزدوجة الحرارية. عادةً ما يكون الغلاف العازل مصنوعًا من مادة خزفية ويستخدم لعزل العنصرين الحراريين لمنع حدوث دوائر قصيرة. يتم اختيار مادة أنبوب الحماية وفقاً لظروف العمل، مثل الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، أو الألومينا. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في حماية العنصر الحراري من التآكل أو التأثير بواسطة الوسط، ولا يتطلب توصيلًا حراريًا عاليًا. يتم استخدام الصندوق الطرفي لتوصيل العنصر الحراري والأسلاك التعويضية، وعادةً ما يكون مصنوعًا من سبائك الألومنيوم. وهي متوفرة في نوعين: عادي ومختوم. يتمتع الصندوق الطرفي المحكم بوظيفة مقاومة الرذاذ-وهو مناسب للبيئات الرطبة أو المتربة. الهيكل العام هو نوع إدخال صلب، ويجب أن تكون نهاية القياس مغمورة بالكامل في الوسط.
2. ميزان حرارة المقاومة البلاتينية ذو الأنبوب المعدني مع صندوق طرفي
يشتمل الهيكل الأساسي لمقياس حرارة المقاومة البلاتينية ذو الأنبوب المعدني مع صندوق طرفي على عنصر استشعار وأنبوب وقائي وصندوق طرفي. عنصر الاستشعار هو مكون قياس درجة الحرارة الأساسية-في مقياس حرارة المقاومة البلاتيني، ويتكون من سلك بلاتيني ملفوف على إطار، ويتطلب تبادلًا حراريًا كافيًا مع الوسط. تشبه مادة الأنبوب الواقية تلك الموجودة في المزدوجة الحرارية، ولكنها تتطلب موصلية حرارية أعلى لأنها تحتاج إلى نقل درجة الحرارة المتوسطة بسرعة إلى عنصر الاستشعار لتقليل تأخير الاستجابة. يتم استخدام الصندوق الطرفي لتوصيل عنصر الاستشعار وأسلاك الإشارة، ويحتوي على -كتلة طرفية مدمجة، تدعم ثلاثة -اتصالات سلكية أو أربعة-اتصالات سلكية للتعويض عن أخطاء مقاومة الأسلاك. الهيكل العام هو أيضًا نوع إدخال، لكن عنصر الاستشعار يقع داخل الأنبوب الواقي، على عكس الوصلة الساخنة للمزدوجة الحرارية.
ثانيا. الاختلافات في مبادئ العمل
1. مبدأ عمل المزدوجات الحرارية
تعمل المزدوجات الحرارية على أساس تأثير سيبيك، والذي ينص على أنه عندما يشكل موصلان مختلفان أو أشباه الموصلات دائرة مغلقة، تتولد قوة دافعة كهربائية (EMF) في الدائرة عندما تكون درجات حرارة الوصلتين مختلفة. يتناسب هذا المجال الكهرومغناطيسي مع اختلاف درجة الحرارة، ويمكن حساب قيمة درجة الحرارة عن طريق قياس المجال الكهرومغناطيسي. تتمتع المزدوجات الحرارية بنطاق قياس واسع، من -40 درجة إلى 1600 درجة، مما يجعلها مناسبة لدرجات الحرارة العالية والبيئات القاسية. تتميز بسرعة استجابة سريعة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة لدرجة الحرارة.
2. مبدأ العمل لمقاييس الحرارة المقاومة البلاتينية
تعمل موازين الحرارة المقاومة البلاتينية على أساس خاصية أن مقاومة المعدن تتغير مع درجة الحرارة؛ أي أن قيمة مقاومة المعدن تزداد مع زيادة درجة الحرارة. عنصر الاستشعار في مقياس حرارة المقاومة البلاتينية هو سلك بلاتيني، تبلغ قيمة مقاومته حوالي 100 أوم عند درجة حرارة الغرفة وتزداد خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. تعتبر موازين الحرارة ذات المقاومة البلاتينية مناسبة عمومًا لقياسات درجات الحرارة المنخفضة-من -200 درجة إلى 800 درجة، مما يوفر دقة عالية وملاءمة للتطبيقات التي تتطلب قياسات دقيقة. سرعة الاستجابة الخاصة بها أبطأ، ولكنها مناسبة للتطبيقات التي لا تكون فيها سرعة الاستجابة السريعة أمرًا بالغ الأهمية.
ثالثا. الاختلافات في سيناريوهات التطبيق
1. سيناريوهات تطبيق المزدوجات الحرارية
تعتبر المزدوجات الحرارية مناسبة لدرجات الحرارة المرتفعة-والبيئات القاسية، مثل صهر الفولاذ وتصنيع الزجاج وحرق السيراميك. في هذه السيناريوهات، يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى 1200 درجة إلى 1600 درجة، ويمكن للمزدوجات الحرارية أن تتحمل درجات الحرارة العالية وتوفر قياسات درجة حرارة ثابتة. بالإضافة إلى ذلك، فإن سرعة الاستجابة السريعة للمزدوجات الحرارية تجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ردود فعل سريعة على درجة الحرارة، مثل المراقبة-الحقيقية لعمليات التفاعل الكيميائي.
2. سيناريوهات تطبيق موازين الحرارة المقاومة البلاتينية
تعتبر موازين الحرارة ذات المقاومة البلاتينية من النوع الأنبوبي المعدني مع صناديق التوصيل مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قياسًا دقيقًا واتصالات مستقرة، مثل المفاعلات الكيميائية وخطوط أنابيب النفط ومعالجة الأغذية. في هذه السيناريوهات، تتطلب تقلبات درجات الحرارة دقة عالية للغاية، مما يتطلب التحكم في درجة الحرارة ضمن ±0.3 درجة، كما أن الدقة العالية والاستقرار لمقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية تجعلها خيارًا مثاليًا. على الرغم من أن سرعة الاستجابة الخاصة بها أبطأ، إلا أنها مناسبة للتطبيقات التي لا تكون فيها سرعة الاستجابة السريعة أمرًا بالغ الأهمية.
رابعا. الاختلافات في طرق الأسلاك
1. طريقة الأسلاك للمزدوجات الحرارية
تستخدم المزدوجات الحرارية عادةً اتصالاً سلكيًا-. نظرًا لمبدأ القياس، لا توجد حاجة إلى أسلاك إضافية للتعويض عن مقاومة الرصاص. ومع ذلك، تتطلب المزدوجات الحرارية أسلاك تعويض لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي وتتطلب تعويض الوصلات الباردة لضمان دقة القياس. 2. طرق التوصيل لمقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية
يمكن توصيل مقاييس حرارة المقاومة البلاتينية باستخدام سلكين-، أو ثلاثة-سلك، أو أربعة-تكوينات سلكية. تعمل تكوينات ثلاثة-أسلاك وأربعة-أسلاك على التخلص بشكل فعال من تأثير مقاومة الرصاص على القياسات وهي مناسبة للتطبيقات-عالية الدقة. يحتوي صندوق التوصيل على 3 إلى 4 أطراف، وهو أكثر من عدد المحطات الموجودة في صندوق التوصيل المزدوج الحراري، ويجب التمييز بين أنواع الرصاص.
V. الاختلافات في نطاق القياس
1. نطاق قياس المزدوجات الحرارية
تتمتع المزدوجات الحرارية بنطاق قياس واسع، من -40 درجة إلى 1600 درجة، مما يجعلها مناسبة لدرجات الحرارة العالية والبيئات القاسية.
2. نطاق قياس موازين الحرارة المقاومة البلاتينية
تعتبر موازين الحرارة ذات المقاومة البلاتينية مناسبة عمومًا لقياسات درجات الحرارة المنخفضة-من -200 درجة إلى 800 درجة وتوفر دقة عالية.
سادسا. ملخص
يختلف المعدن-المزدوج الحراري المغلف مع صندوق التوصيل والمقياس الحراري المعدني المغلف البلاتيني مع صندوق التوصيل بشكل كبير في الهيكل، ومبدأ العمل، وسيناريوهات التطبيق، وطرق توصيل الأسلاك، ونطاق القياس. المزدوجات الحرارية مناسبة لدرجات الحرارة العالية-والبيئات القاسية وتتمتع بسرعة استجابة سريعة، في حين أن مقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قياسًا دقيقًا واتصالات مستقرة، مما يوفر دقة عالية. ومن خلال فهم هذه الاختلافات، يمكن اختيار هذين النوعين من أجهزة استشعار درجة الحرارة بشكل أفضل واستخدامهما لتلبية الاحتياجات الصناعية المختلفة. تتفوق المزدوجات الحرارية في-درجات الحرارة المرتفعة والبيئات القاسية، في حين تتمتع مقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية بمزايا لا يمكن الاستغناء عنها في القياس الدقيق لدرجات الحرارة المنخفضة-.
