Bimetalstripetemometer: Hvordan den fungerer og dens anvendelser

Hva er en termometer med tometallstripp?

En termometer med tometallstripp er et instrument som bruker prinsippet om ulik varmeutviding av faste stoffer for å måle temperatur. Den består av to metallstripper (f.eks. stål og messing) med ulike koeffisienter for termisk utviding, som er festet sammen langs lengden. Når tometallstrippen blir oppvarmet eller kjølt, bukker eller vrir den seg på grunn av ulik utviding eller sammentrekking av de to metallene. Mengden bukning eller vring er proporsjonal med temperaturendringen og kan indikeres ved en peker på en kalibrert skala.

Termometer med tometallstripp brukes vidt i ulike industriområder og applikasjoner på grunn av deres enkelhet, robusthet og lav kostnad. De kan måle temperaturer fra under -100 °C til mer enn 500 °C, avhengig av materialene og designet av tometallstrippen. De er også fullstendig mekaniske enheter som ikke krever noen strømkilde eller elektrisk krets.

Hvordan fungerer en termometer med tometallstripp?

Den grunnleggende strukturen og prinsippet bak en termometer med tometallstripp vises nedenfor. Tometallstrippen består av to metallstripper med ulike koeffisienter for termisk utviding, som f.eks. stål og messing. Stålstripen har en lavere koeffisient for termisk utviding enn messingsstripen, noe som betyr at den utvider eller trekker seg sammen mindre enn messingsstripen for samme temperaturendring.

Figur: Struktur og prinsipp for en tometallstripp

Når tometallstrippen blir oppvarmet, utvider messingsstripen mer enn stålstripen, noe som fører til at tometallstrippen bukker med messingen på den ytre siden av kurven. Omvendt, når tometallstrippen blir kjølt, trekker messingsstripen seg sammen mer enn stålstripen, noe som fører til at tometallstrippen bukker med messingen på den indre siden av kurven.

Bukningen eller vringen av tometallstrippen kan brukes til å flytte en peker festet til en ende av strippen, som indikerer temperaturen på en kalibrert skala. Alternativt kan bukningen eller vringen av tometallstrippen brukes til å åpne eller lukke en elektrisk kontakt, som kan utløse et temperaturkontrollsystem eller en sikkerhetsenhet.

Typer av termometer med tometallstripp

Det finnes hovedsakelig to typer termometer med tometallstripp på markedet: spiraltype og spiretype. Begge typene bruker en spiralt tometallstripp for å øke følsomheten og kompaktheten av enheten.

Spiraltype tometalltermometer

Et spiraltype tometalltermometer bruker en tometallstripp som er rullet inn i en flat spiral. Den indre enden av spiralet er fastgjort til huset, mens den ytre enden av spiralet er koblet til en peker. Som vist i figuren nedenfor, når temperaturen stiger eller synker, vrir spiralet mer eller mindre, noe som fører til at pekeren beveger seg langs en sirkulær skala.

Figur: Tometalltermometer (spiraltype)

Et spiraltype tometalltermometer er enkelt og billig å produsere og operere. Imidlertid har det noen begrensninger, som:

• Skiva og sensor er ikke adskilt fra hverandre, noe som betyr at hele enheten må være utsatt for mediumet hvis temperatur skal måles.

• Nøyaktigheten og oppløsningen av enheten avhenger av kvaliteten og uniformiteten av tometallstrippen og dens binding.

• Enheten kan bli påvirket av mekaniske sjokk eller vibrasjoner som kan forårsake feil eller skade.

Spiretype tometalltermometer

Et spiretype tometalltermometer bruker en tometallstripp som er rullet inn i en spire, lik en fjær. Den nedre enden av spiralet er fastgjort til en akse, mens den øvre enden av spiralet er fri til å bevege seg. Som vist i figuren nedenfor, når temperaturen stiger eller synker, utvider eller trekker spiralet seg sammen aksial, noe som fører til at aksen roterer. Rotasjonen av aksen kan overføres til en peker gjennom en hjul-håndteringssystem, som indikerer temperaturen på en lineær skala.

Figur: Tometalltermometer (spiretype)

Et spiretype tometalltermometer har noen fordeler sammenlignet med spiraltypen, som:

• Skiva og sensor kan adskilles fra hverandre ved å bruke en fleksibel kapillarrør, noe som tillater enheten å måle temperaturen i eksterne eller utilgjengelige lokasjoner.

• Nøyaktigheten og oppløsningen av enheten er høyere enn spiraltypen på grunn av større forskyvning og hevelse av spiralet.

• Enheten er mindre utsatt for mekaniske sjokk eller vibrasjoner som kan påvirke spiralen.

Applikasjoner av termometer med tometallstripp

Termometer med tometallstripp har en bred rekke anvendelser i ulike felt og industrier, som:

• Temperaturkontrollelementer: Termometer med tometallstripp kan brukes til å aktivere eller deaktivere et kjøling- eller varmesystem når temperaturen når en forhåndsbestemt verdi. For eksempel kan en tometallstripp brukes til å slå av en elektrisk ketel når vannet koker eller til å slå på en vifte når romtemperatur er for høy.

• Luftkondisjonering og kjøling: Termometer med tometallstripp kan brukes til å måle og reguler