थर्मोकपल यन्त्र

परिभाषा

थर्मोकपल यंत्र एक मापन उपकरण हो जो थर्मोकपल का प्रयोग तापमान, विद्युत धारा र वोल्टेज निर्धारण गर्न गरिन्छ। यो बहुमुखी यंत्र वैद्युत धारा (AC) र सीधी विद्युत धारा (DC) सर्किट दुवैमा मापन गर्न सक्छ, जसले यसलाई विस्तृत अनुप्रयोगको लागि मूल्यवान उपकरण बनाउँछ।

थर्मोकपलको बुनियादी जानकारी

थर्मोकपल एउटा विद्युत उपकरण हो जसमा दुई विभिन्न धातुको तारहरू रहेका छन्। यसको कार्यकारीता एक मौलिक सिद्धान्त आधारित छ: यी दुई विभिन्न धातुहरू जुन जगह भेटिन्छन्, त्यहाँ ताप ऊर्जा विद्युत ऊर्जामा परिवर्तित हुन्छ। यो घटना, जसलाई सीबेक प्रभाव भनिन्छ, थर्मोकपल यंत्रको कार्यक्रमको आधार बनाउँछ, जसले धातुको जोडसँग उत्पन्न विद्युत संभावना लाई उपयोग गरेर तापमान र अन्य विद्युत पैरामिटरहरूको शुद्ध मापन गर्न सक्छ।

कार्यक्रम प्रणाली

विद्युत धाराको राशि मापन गर्न, विद्युत धारा थर्मोकपलको जोडमा पार गरिन्छ। धारा प्रवाहित हुन्दा, यसले हीटर तत्वमा ताप उत्पन्न गर्छ। यसको प्रतिक्रियामा, थर्मोकपल यसको औतपुट टर्मिनलहरूमा विद्युत संभावना (emf) उत्पन्न गर्छ। यो उत्पन्न emf त्यसपछि एक Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) यंत्र द्वारा मापिन्छ। यस emfको राशि थर्मोकपल जोडको तापमान र मापिएको धाराको root - mean - square (RMS) मानको साथ निर्णयित छ।

मुख्य फाइदा

थर्मोकपल यंत्रहरूको एक उल्लेखनीय फाइदा उच्च आवृत्तिको विद्युत धारा र वोल्टेज मापनको लागि उनीहरूको उपयुक्तता हो। यी यंत्रहरू 50Hz भन्दा बढी आवृत्तिमा योग्यता बढाउँछन्, जसले उनीहरूलाई उच्च आवृत्तिको विद्युत पैरामिटरहरू शुद्ध निर्धारण गर्न आवश्यक अनुप्रयोगहरूमा उपयुक्त बनाउँछ।

थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रहरूको कार्य नियम

थर्मल emfको उत्पन्न हुनु दुई विभिन्न धातुको तत्वहरू बनेको विद्युत परिपथमा हुन्छ। यी धातुहरू जुन जगह भेटिन्छन्, त्यहाँको तापमान यंत्रको कुल कार्य र यसको व्याख्याको लागि एक महत्वपूर्ण पैरामिटर हो।

यहाँ a र b धातुहरूको गुणहरू द्वारा निर्धारित नियतांकहरू हुन्। सामान्यतया, aको मान 40 देखि 50 माइक्रोवोल्टसम्म रहन्छ, जबकि bको मान केही दहाइ देखि सैकडाको माइक्रोवोल्ट प्रति डिग्री सेल्सियस वर्ग μV/C°2मा रहन्छ।

Δθलाई थर्मोकपलको गर्म र ठंडो जोडको बीचको तापमान फरक भन्ने चिन्ह दिनुहोस्। यसको आधारमा, तापमान-सम्बन्धी अभिव्यक्तिहरू निम्न रूपमा व्युत्पन्न गरिन सकिन्छ।

हीटर ताप उत्पन्न गर्छ, र उत्पन्न तापको राशि विद्युत धारा (I)को रूट-मीन-स्क्वायर (RMS) मान र हीटिङ तत्वको प्रतिरोध (R)को गुणनफलको साथ सीधा आनुपातिक छ, जसलाई I2R फार्मुला द्वारा व्यक्त गरिन्छ। त्यसैले, तापमानको वृद्धि तेही हीटिङ तत्वद्वारा उत्पन्न तापको साथ सीधा आनुपातिक छ। यो सम्बन्ध यसको कार्य र तापमानमा प्रभावको बीच विद्युत इनपुट र तापीय आउटपुटको स्पष्ट सम्बन्ध स्थापित गर्छ।

थर्मोकपल यंत्रमा दुई जोडहरू छन्: ठंडो र गर्म। यी दुई जोडहरूको बीचको फरक निम्न रूपमा व्यक्त गरिन सकिन्छ:

bको मान a भन्दा धेरै छोटो छ र त्यसैले यसलाई नग्नाही गरिन्छ। जोडको तापमान निम्न रूपमा व्यक्त गरिन सकिन्छ:

Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) यंत्रको झुकाव यसको टर्मिनलहरूमा उत्पन्न विद्युत संभावना (emf)को साथ सीधा आनुपातिक छ। यो सम्बन्ध यसको अर्थ यसको यसको विद्युत इनपुटको जवाफ गर्ने शारीरिक सिद्धान्तहरूको अन्तर्गत यस यंत्रको झुकावको गणितीय अभिव्यक्ति द्वारा व्यक्त गरिन सकिन्छ।

यहाँ, अभिव्यक्ति K3 - aK1K2R) एक नियत मान दिन्छ। यो विशेषता यस यंत्रलाई वर्ग-कानून जवाफ दिन्छ, जसको अर्थ यस यंत्रको आउटपुट इनपुट राशि (जस्तै विद्युत धारा वा वोल्टेज)को वर्गको साथ बदल्ने छ।

थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रको निर्माण

थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्र दुई मुख्य घटकहरूसँग बनेको छ: थर्मोइलेक्ट्रिक तत्व र दर्शाउने यंत्र। यी दुई भागहरू एकसाथ काम गरेर विद्युत र तापीय राशिहरूको शुद्ध मापन सक्षम बनाउँछ।

थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वहरू

थर्मोकपल यंत्रहरूमा चार विभिन्न प्रकारका थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। प्रत्येक प्रकारको आफ्नो विशिष्ट विशेषताहरू र कार्यप्रणालीहरू छन्, जसलाई निम्न विवरण दिइएको छ।

संपर्क प्रकार

संपर्क-प्रकारको थर्मोइलेक्ट्रिक तत्व एक अलग हीटर प्रयोग गर्छ। तलको चित्रमा देखिए, थर्मोकपलको जोड हीटरसँग त्यहाँ ठोक्का भौतिक संपर्कमा लिन्छ। यो ठोक्का संपर्क हीटरबाट थर्मोकपल जोडमा ताप ऊर्जा ट्रान्सफर गर्न सुविधाजनक बनाउँछ, जुन यसको लागि यो आवश्यक छ कि हीटरद्वारा उत्पन्न तापीय ऊर्जा शुद्द र विद्युत सिग्नल (विद्युत संभावना वा emf)मा परिवर्तित हुन्छ, जुन दर्शाउने यंत्रद्वारा मापिन्छ।

विद्युतीय हीटिङ तत्वको कार्यहरू

थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रमा विद्युतीय हीटिङ तत्व निम्न गुरुत्वपूर्ण कार्यहरू गर्छ:

• ऊर्जा रूपान्तरण: यो विद्युत ऊर्जाको तापीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्ने एक महत्वपूर्ण घटक हो। यो रूपान्तरण यस प्रक्रियाको प्रारम्भिक चरण हो जसले थर्मल प्रभावको उपयोग गरेर विद्युत राशिहरूको मापन सक्षम बनाउँछ।

• थर्मोइलेक्ट्रिक रूपान्तरण: हीटिङ तत्वद्वारा उत्पन्न ताप ऊर्जा त्यसपछि विद्युत ऊर्जामा रूपान्तरण गरिन्छ। यो रूपान्तरण थर्मोकपलको जोडमा घटिन्छ, जहाँ गर्म र ठंडो जोडको बीचको तापमान फरक विद्युत संभावना (emf) उत्पन्न गर्छ।

• यंत्रको कार्य: थर्मोकपलको औतपुट टर्मिनलहरू Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) यंत्रसँग जोडिन्छ। उत्पन्न विद्युत ऊर्जाको थोरै राशि PMMC यंत्रको दर्शाउने टुक्राको झुकाव गर्न उपयोग गरिन्छ। यो ऊर्जा यंत्रको स्प्रिंगमा संचित रहन्छ, जसले टुक्राको स्थिति राख्न मद्दत गर्छ र मापिएको मान दर्शाउँछ।

थर्मोइलेक्ट्रिक तत्वहरूका प्रकारहरू

नन-संपर्क प्रकारको यंत्र

नन-संपर्क प्रकारको थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रहरूमा, हीटिङ तत्व र थर्मोकपल बीचमा ठोक्का विद्युतीय संपर्क छैन। बल्कि, दुई घटकहरू एक विद्युतीय इन्सुलेशन परतले अलग गरिएका छन्। यो इन्सुलेशन विद्युतीय अलगाव प्रदान गर्छ, तर यो यंत्रको कार्यक्षमतामा धेरै प्रभाव फलाउँछ। संपर्क प्रकारको यंत्रहरूको तुलनामा, नन-संपर्क डिजाइन यंत्रलाई मापिएको राशिमा बदलिबेको लागि अल्पसंवेदनशील बनाउँछ र धेरै धीरे जवाफ दिन्छ। यो इन्सुलेशन बारिकाले हीटिङ तत्वबाट थर्मोकपल जोडमा ताप ट्रान्सफर अल्पसंवेदनशील बनाउँछ।

वैक्यूम थर्मो-तत्व

वैक्यूम ट्यूब आधारित थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रहरूमा, हीटर र थर्मोकपल दुवै एक वैक्यूम गरिएको काँचको ट्यूबमा रहेका छन्। यो वैक्यूम वातावरण यंत्रको कार्यक्षमतालाई धेरै बढाउँछ। हवाको अभावले, ताप निकासी र ताप चालनको रूपमा ताप निकासी न्यूनीकरण गरिन्छ। त्यसैले, हीटर ताप लामो समयसम्म राख्न सक्छ, जसले थर्मोकपलको लागि अधिक स्थिर र नियमित ताप स्रोत उपलब्ध बनाउँछ। यो ताप उत्पादनमा स्थिरता यसलाई लामो समयसम्म अधिक शुद्ध र निश्चित मापन गर्न सक्षम बनाउँछ।

ब्रिज प्रकार

ब्रिज-प्रकारको थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रहरूमा, विद्युत धारा थर्मोकपलद्वारा सीधा प्रवाहित हुन्छ। धारा प्रवाहित हुन्दा, यसले थर्मोकपलको तापमान बढाउँछ। यस तापमान वृद्धिको राशि विद्युत धाराको रूट-मीन-स्क्वायर (RMS) मानको साथ सीधा आनुपातिक छ। यो विद्युत धारा, तापमान बदल र थर्मोकपलद्वारा उत्पन्न विद्युत आउटपुटको बीचको सीधा सम्बन्ध यी यंत्रहरूलाई विद्युत राशिहरूको शुद्ध मापन गर्न सक्षम बनाउँछ, जसले विभिन्न मापन अनुप्रयोगहरूको लागि निश्चित र नियमित विधि प्रदान गर्छ।

थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रहरूका फाइदा

थर्मोइलेक्ट्रिक यंत्रहरू धेरै उल्लेखनीय फाइदाहरू प्रदान गर्छन्, जसले उनीहरूलाई विद्युत मापन र विश्लेषणमा मूल्यवान उपकरण बनाउँछ:

• सीधा RMS निर्देशन: एक गर्दा मुख्य फाइदाहरूमध्ये वोल्टेज र विद्युत धाराको रूट-मीन-स्क्वायर (RMS) मानहरूलाई सीधा दर्शाउने क्षमता छ। यो विशेषता मापन प्रक्रियालाई सरल बनाउँछ, जसले उपयोगिहरूलाई अतिरिक्त गणना वा जटिल रूपान्तरण विधिहरूको आवश्यकता बिना यी महत्वपूर्ण विद्युत पैरामिटरहरूलाई शीघ्र र शुद्ध रूपमा निर्धारण गर्न सकिन्छ।

• विचलित चुम्बकीय क्षेत्रको प्रतिरोधीता: यी यंत्रहर