ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار طريقة وأدوات قياس درجة الحرارة

غالبًا ما يتم تحديد الحل الناجح للتحكم في عملية درجة الحرارة في أي كائن معين من خلال الاختيار الصحيح لطريقة القياس وجهاز القياس. مهمة اختيار طريقة وجهاز قياس صعبة للغاية ، حيث يجب البحث عن حل مثالي ، مع مراعاة العديد من العوامل المتناقضة في كثير من الأحيان.

غالبًا ما تكون هناك حالات لا يمكن فيها حل هذه المشكلة بنجاح ، ويجب العثور على قيم درجة الحرارة المرغوبة بشكل غير مباشر ، باستخدام نتائج قياسات المعلمات الفيزيائية الأخرى للجسم ، والتي ترتبط بشكل طبيعي بدرجة الحرارة. فيما يلي وصف موجز للعوامل الرئيسية التي تحدد اختيار طريقة القياس.

نطاق درجة الحرارة المقاسة

هذا العامل حاسم. على الرغم من أن العديد من الطرق معروفة للقياسات في نطاق درجات الحرارة المرتفعة ، إلا أنه مع قياس درجة الحرارة المقاسة ، يصبح عدد هذه الطرق محدودًا أكثر فأكثر.

ينظر:طرق وأدوات قياس درجة الحرارة

ديناميات عملية البحث

عند دراسة العمليات الحرارية المتغيرة والخاصة قصيرة المدى ، فإن القصور الذاتي الحراري للكاشفات الحرارية غالبًا ما يكون قيدًا كبيرًا على قابلية تطبيق طرق التلامس لقياس درجات الحرارة. يمكن التغلب على الصعوبات الناشئة في هذا الصدد في كثير من الحالات عن طريق إدخال تصحيحات محسوبة بالطرق المناسبة أو باستخدام وسائل تصحيح خاصة.

ومع ذلك ، إذا كان التغيير في درجة حرارة الجسم الذي يتم فحصه مصحوبًا بتغيير في ظروف انتقال الحرارة ، فإن وجود القصور الذاتي الحراري للكاشف الحراري لن يؤدي فقط إلى تأخير في قراءات الجهاز ، ولكن أيضًا إلى تشويه شكل المنحنى المسجل لتغير درجة الحرارة.

في الأجهزة القائمة على استخدام طرق قياس درجة الحرارة بدون تلامس ، يمكن استخدام مستقبلات ذات ثابت زمني قصير جدًا ، وبالتالي توسيع النطاق الديناميكي للقياسات بشكل كبير. في هذه الحالة ، تصبح الخصائص الديناميكية لأجهزة التسجيل المستخدمة عاملاً مقيدًا.

دقة القياسات

تتوافق متطلبات دقة قياس درجة الحرارة بالطرق المختارة مع خطأ القياس المسموح به لهذه المعلمة التي تحددها هذه العملية التكنولوجية.

مع الأخذ في الاعتبار خصائص قياسات درجة الحرارة ، يجب ألا يغيب عن البال أن الخطأ المسموح به في القياس الآلي مع المجموعة المختارة (كاشف حراري بجهاز قياس) يجب ألا يكون مساويًا للخطأ المسموح به في قياس درجة الحرارة ، ولكن في بعض الحالات إنه أقل من ذلك بكثير.

يجب حجز هامش الدقة الضروري لمجموعة القياس لعدم الاستقرار المتوقع لخصائص الكاشف الحراري ، والتي غالبًا ما تتم مواجهتها عند قياس درجات الحرارة المرتفعة ، وكذلك للقيم المتوقعة للمكون العشوائي للمنهجية والعشوائية مكون من الأخطاء الديناميكية لشروط معينة للقياس.

عند تحديد فئة الدقة المطلوبة لجهاز القياس أو التسجيل المستخدم ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن فئة الدقة تميز الخطأ الأساسي المسموح به للجهاز ، معبرًا عنه كنسبة مئوية من نطاق مقياس الجهاز بالكامل. القيمة المطلقة لـ سيكون الخطأ المسموح به هو نفسه في أي نقطة على المقياس.

لذلك ، يمكن أن يكون للجهاز مثل هذه القيمة من الخطأ الأساسي في أي نقطة على مقياسه. لذلك ، فإن القيمة النسبية لهذا الخطأ المتعلقة بالقيمة المقاسة نفسها ستكون أكبر كلما اقتربت قيمة القيمة المقاسة من بداية المقياس.

دعنا نشرح هذا بمثال. في جهاز قياس من الفئة 0.5 بمقياس 500 - 1500 درجة مئوية ، تكون القيمة المطلقة للخطأ المسموح به 5 درجات عند كل نقطة من نقاط المقياس. يمكن أن تصل قيمة الخطأ الأساسي لهذا الجهاز إلى قيمة مقبولة.

يمكن أن تختلف قيمته النسبية في هذه الحالة من 5/1500 (0.3٪) في نهاية المقياس إلى 5/500 (1٪) في بداية المقياس. لذلك ، يُنصح باختيار جهاز قياس بمثل هذا النطاق من تغييرات المقياس بحيث تتناسب القيم المتوقعة للقيمة المقاسة في الثلث الأخير من المقياس.

إذا تم حساب الأخطاء النسبية فيما يتعلق بدرجة الحرارة ، فمن المستحسن أن يتم تنفيذه فيما يتعلق ليس بالقيمة المطلقة لدرجة الحرارة ، ولكن فقط لفاصل درجة الحرارة الذي يغطي العملية المدروسة..

في الواقع ، اعتمادًا على المقياس (درجات كلفن أو سلزيوس) الذي يتم فيه التعبير عن قيمة درجة حرارة معينة ، سيكون للخطأ النسبي للقياس قيمة مختلفة ، والتي لا يمكن اعتبارها مقبولة.

قياس حساسية الجهاز

عند اختيار جهاز قياس ، من الضروري الانتباه إلى حقيقة أن حساسيته تتوافق مع دقة القياس المطلوبة وتوفر الدقة الزمنية اللازمة لنتائج دراسة العملية المتغيرة.

الرأي خاطئ بأن جهاز القياس الأكثر حساسية يمكن أن يوفر أعلى دقة قياس ، والتي غالبًا ما لا تكون مطلوبة حتى لدراسة هذه العملية. يمكن أن يؤدي استخدام جهاز شديد الحساسية إلى تكوين انطباع خاطئ عن ديناميكيات العملية المدروسة.

يمكن أن يكون مثل هذا الجهاز متقلبًا في ظل ظروف التشغيل هذه ، وستتأثر قراءاته بعدد من العوامل الجانبية (تهب الرياح في الغرفة ، والاهتزازات) ، مما يؤدي إلى زيادة التباين في القراءات التي لا تميز هذه الظاهرة.

من ناحية أخرى ، فإن استخدام جهاز ذو حساسية منخفضة للغاية لن يسمح بملاحظة التقلبات الصغيرة ولكن المميزة لهذه العملية ، مما قد يؤدي إلى ظهور انطباع خاطئ عن استقرار درجة الحرارة المرتفعة لهذه العملية.

التفاعلات الكيميائية

عند اتخاذ قرار بشأن إمكانية استخدام هذا الجهاز لقياس درجات الحرارة المرتفعة لوسط سائل أو غازي ، فإن درجة التفاعل ، من ناحية ، بين الوسط ومواد الكاشف الحراري التي يتم إدخالها فيه غالبًا ما تكون حاسمة ، وعلى الجانب الآخر ، تفاعل الأجزاء الفردية للكاشف الحراري نفسه.

تتضمن هذه المجموعة من الظواهر أيضًا التأثير الحفاز الذي يحدث على سطح معادن مجموعة البلاتين في مخاليط غاز الوقود. كمواد خاملة كيميائيًا فيما يتعلق بمخاليط الغازات القابلة للاحتراق ، يعمل البلاتين والبلاديوم على تسريع تفاعل مكونات الخليط مع إطلاق حرارة مكثفة على سطح المحفز ، وتسخينه.

لذلك ، فإن قراءات أجهزة الكشف الحراري ذات الأجزاء البلاتينية أو البلاديوم في اتصال مباشر مع الخلائط القابلة للاحتراق لا تميز درجة حرارة التوازن المحددة بين الكاشف الحراري والبيئة ، ولكن درجة الحرارة المرتفعة بشكل ملحوظ الناتجة عن التسخين التحفيزي.

أنظر أيضا:مزايا وعيوب أجهزة استشعار درجة الحرارة المختلفة