Δίχαλκος Ταινιακός Θερμόμετρος: Τρόπος Λειτουργίας και Εφαρμογές
Τι είναι Θερμόμετρο Διμεταλλικής Λωρίδας;
Το θερμόμετρο διμεταλλικής λωρίδας είναι ένα συστηματικό όργανο που χρησιμοποιεί την αρχή της διαφορετικής θερμικής διάταξης των στερεών για να μετρήσει τη θερμοκρασία. Αποτελείται από δύο μεταλλικές λωρίδες (π.χ., χάλυβα και αρετίνη) με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διάταξης, οι οποίες ενώνονται σταθερά μαζί κατά το μήκος τους. Όταν η διμεταλλική λωρίδα θερμαίνεται ή ψύχεται, κάμπτεται ή στρέφεται λόγω της ανισόμετρης διάταξης ή συρρίκνωσης των δύο μετάλλων. Η ποσότητα της κάμψης ή στροφής είναι ανάλογη με τη μεταβολή της θερμοκρασίας και μπορεί να δείχνεται από ένα δείκτη σε ένα καλιβρωμένο κλίμακα.
Τα θερμόμετρα διμεταλλικής λωρίδας χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες και εφαρμογές λόγω της απλότητας, της αντοχής και του χαμηλού κόστους τους. Μπορούν να μετρήσουν θερμοκρασίες από κάτω των -100 °C έως περισσότερα από 500 °C, ανάλογα με τα υλικά και το σχεδιασμό της διμεταλλικής λωρίδας. Είναι επίσης πλήρως μηχανικά συστήματα που δεν απαιτούν καμία πηγή ενέργειας ή ηλεκτρικό κύκλωμα.
Πώς λειτουργεί ένα Θερμόμετρο Διμεταλλικής Λωρίδας;
Η βασική δομή και αρχή λειτουργίας ενός θερμόμετρου διμεταλλικής λωρίδας είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα. Η διμεταλλική λωρίδα αποτελείται από δύο μεταλλικές λωρίδες με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διάταξης, όπως χάλυβα και αρετίνη. Η λωρίδα από χάλυβα έχει χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διάταξης από τη λωρίδα αρετίνης, που σημαίνει ότι επεκτείνεται ή συρρίκνωνεται λιγότερο από τη λωρίδα αρετίνης για την ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας.
Σχήμα: Δομή και αρχή λειτουργίας μιας διμεταλλικής λωρίδας
Όταν η διμεταλλική λωρίδα θερμαίνεται, η λωρίδα αρετίνης επεκτείνεται περισσότερο από τη λωρίδα χάλυβα, προκαλώντας τη διμεταλλική λωρίδα να κάμπτεται με την πλευρά της αρετίνης στην εξωτερική πλευρά της καμπής. Σε αντίθετη περίπτωση, όταν η διμεταλλική λωρίδα ψύχεται, η λωρίδα αρετίνης συρρίκνωνεται περισσότερο από τη λωρίδα χάλυβα, προκαλώντας τη διμεταλλική λωρίδα να κάμπτεται με την πλευρά της αρετίνης στην εσωτερική πλευρά της καμπής.
Η κάμψη ή στροφή της διμεταλλικής λωρίδας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κινήσει έναν δείκτη που είναι συνδεδεμένος με ένα άκρο της λωρίδας, ο οποίος δείχνει τη θερμοκρασία σε ένα καλιβρωμένο κλίμακα. Εναλλακτικά, η κάμψη ή στροφή της διμεταλλικής λωρίδας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανοίξει ή κλείσει ένα ηλεκτρικό επαφή, το οποίο μπορεί να ενεργοποιήσει ένα σύστημα έλεγχου θερμοκρασίας ή ένα μηχανισμό ασφάλειας.
Τύποι Θερμομέτρων Διμεταλλικής Λωρίδας
Υπάρχουν κυρίως δύο τύποι θερμομέτρων διμεταλλικής λωρίδας διαθέσιμοι στην αγορά: ελικοειδής και ελικόειδης. Και οι δύο τύποι χρησιμοποιούν μια ελικοειδή διμεταλλική λωρίδα για να αυξήσουν την ευαισθησία και τη συμπαγή φύση του συστήματος.
Ελικοειδές Θερμόμετρο Διμεταλλικής Λωρίδας
Ένα ελικοειδές θερμόμετρο διμεταλλικής λωρίδας χρησιμοποιεί μια διμεταλλική λωρίδα που είναι ενεργή σε μια επίπεδη ελικοειδή συρτήρα. Το εσωτερικό άκρο της συρτήρας είναι σταθεροποιημένο στην κάλυψη, ενώ το εξωτερικό άκρο της συρτήρας είναι συνδεδεμένο με έναν δείκτη. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται ή μειώνεται, η συρτήρα στρέφεται περισσότερο ή λιγότερο, προκαλώντας τον δείκτη να κινείται κατά μήκος ενός κυκλικού κλίμακα.
Σχήμα: Θερμόμετρο διμεταλλικής λωρίδας (ελικοειδές)
Ένα ελικοειδές θερμόμετρο διμεταλλικής λωρίδας είναι απλό και φθηνό στην κατασκευή και λειτουργία. Ωστόσο, έχει κάποια περιορισμούς, όπως:
Το κλίμακα και ο αισθητήρας δεν είναι διαχωρισμένοι, οπότε ολόκληρο το σύστημα πρέπει να εκτίθεται στο μέσο το οποίο πρέπει να μετρηθεί η θερμοκρασία.
Η ακρίβεια και η ανάλυση του συστήματος εξαρτώνται από την ποιότητα και την ομοιογένεια της διμεταλλικής λωρίδας και την σύνδεσή της.
Το σύστημα μπορεί να επηρεαστεί από μηχανικούς σοκ ή ταλαντώσεις που μπορούν να προκαλέσουν λάθη ή κατάρρευση.
Ελικόειδες Θερμόμετρο Διμεταλλικής Λωρίδας
Ένα ελικόειδες θερμόμετρο διμεταλλικής λωρίδας χρησιμοποιεί μια διμεταλλική λωρίδα που είναι ενεργή σε μια ελικόειδη συρτήρα, παρόμοια με έναν ελικοειδή κατενεχόμενο. Το κάτω άκρο της συρτήρας είναι σταθεροποιημένο σε έναν πάτακα, ενώ το πάνω άκρο της συρτήρας είναι ελεύθερο να κινείται. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται ή μειώνεται, η συρτήρα επεκτείνεται ή συρρίκνωνεται αξονικά, προκαλώντας τον πάτακα να περιστρέφεται. Η περιστροφή του πάτακα μπορεί να μεταδοθεί σε έναν δείκτη μέσω ενός συστήματος πινάκων-λαβών, ο οποίος δείχνει τη θερμοκρασία σε ένα γραμμικό κλίμακα.
