ترموکوپل نوع-واشر پایه-، که معمولاً به عنوان ترموکوپل واشر یا واشر-سنسور سطح نصب شده نیز شناخته میشود، یک دستگاه اندازهگیری دما غیرتهاجمی تخصصی است که برای اتصال مستقیم به سطوح مسطح یا منحنی بدون نیاز به سوراخ کردن، جوشکاری یا نفوذ به جسم طراحی شده است. این بر روی اثر Seebeck عمل میکند، جایی که اتصال دو فلز غیرمشابه (سیمهای ترموکوپل) ولتاژ کوچکی متناسب با اختلاف دما بین اتصال اندازهگیری گرم و اتصال مرجع سرد ایجاد میکند. سپس این ولتاژ از طریق یک ابزار سازگار با جبران اتصال سرد به یک قرائت دما تبدیل می شود.
ترموکوپلهای نوع واشر، برخلاف پروبهای{0}}درج، که نیاز به سوراخها یا غوطهور شدن در محیط دارند، به تماس نزدیک سطحی از طریق واشر یا واشر فلزی نازک متکی هستند، که آنها را برای کاربردهایی که نصب تهاجمی غیرعملی، ممنوع، یا به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری است، ایدهآل میکند.
اجزای اولیه شامل
عناصر ترموکوپل: معمولاً نوع K (نیکل-کروم/نیکل-سیلیکون) به دلیل دامنه وسیع آن (-200 درجه تا +1350 درجه)، مقرون به صرفه بودن و قابلیت اطمینان در محیطهای اکسید کننده. گزینههای جایگزین عبارتند از نوع T (مس/ثابت) برای دماهای پایینتر و دقت بهتر در محدودههای برودتی تا متوسط (200- درجه تا +350) درجه)، یا نوع J (آهن/ثابت) برای استفاده عمومی تا حدود ۷۵۰ درجه. این دو سیم جوش داده شده یا چین خورده می شوند تا یک اتصال اندازه گیری صاف یا کمی برآمده را تشکیل دهند که برای تماس سطحی بهینه شده است.
لایه عایق: پودر اکسید منیزیم (MgO) با خلوص بالا به طور متراکم در اطراف سیمهای ترموکوپل فشرده میشود تا عایق الکتریکی عالی، هدایت حرارتی بالا برای انتقال سریع گرما، و محافظت در برابر رطوبت و لرزش ایجاد کند. در برخی از طرحها، عایقهای سرامیکی با دمای بالا یا غلاف فایبرگلاس برای دوام بیشتر، عایق را تکمیل میکنند.
واشر فلزی (واشر): به طور معمول یک دیسک نازک (حدود 1-2 میلی متر ضخامت، اغلب 1.78 میلی متر به عنوان استاندارد) ساخته شده از فولاد ضد زنگ 304 برای مقاومت در برابر خوردگی عمومی یا فولاد ضد زنگ 316 لیتر برای افزایش حفره و مقاومت شیمیایی. این واشر دو هدف را انجام می دهد: به عنوان یک رابط حرارتی بسیار رسانا برای انتقال سریع گرما از سطح به محل اتصال عمل می کند، و یک پایه مکانیکی برای نصب با یک سوراخ مرکزی (به عنوان مثال، اندازه های 5 میلی متر، 6 میلی متر، 1/4" یا M6/M8) برای پیچ یا پیچ کردن زیر بست های موجود مانند پیچ و مهره ها یا نواحی بزرگ 0 میلی متری مانند پیچ و مهره، 0 میلی متر، ایجاد می کند. قطر) میانگین دمای سطح را تضمین می کند و خطاهای موضعی نقطه گرم/سرد را به حداقل می رساند.
سیمهای سربی: با کابلهای جبران محافظی که با نوع ترموکوپل مطابقت دارند (مثلاً نوع KX برای نوع K) گسترش یافتهاند تا خطاهای ناشی از دورهای طولانی را به حداقل برساند. این کابل ها اغلب عایق پی وی سی-، تفلون- یا فایبرگلاس-، با محافظ فولادی ضد زنگ بافته شده برای مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) در تنظیمات صنعتی هستند. گزینههای پایان عبارتند از سیمهای خالی، گیرههای بیل، کانکتورهای مینیاتوری (به عنوان مثال، OSTW یا SMPW mini-شاخه)، یا کانکتورهای استاندارد گرد{10}برای ادغام آسان در ثبتکنندههای داده، کنترلکنندهها یا کنتورهای دستی.
مزایای کلیدی از این طراحی ناشی می شود: هیچ حفاری یا اصلاح سطح هدف مورد نیاز نیست، امکان نصب سریع و برگشت پذیر را فراهم می کند. زمان پاسخ به طور چشمگیری سریع است (معمولاً 2 تا 8 ثانیه برای رسیدن به 63٪ از تغییر پله، بسته به جرم حرارتی و فشار تماس). منطقه تماس گسترده، نمایندگی اندازه گیری را در مقایسه با کاوشگرهای تماسی نقطه- بهبود می بخشد. و ساختار ناهموار برای قطعات با ارتعاش بالا،-درجه حرارت بالا، مخازن دیواره نازک-یا اجزای ظریف مناسب است.
سناریوهای کاربردی معمولی
این حسگرها در سناریوهایی که نیازمند نظارت غیرمخرب بر اساس سطح- هستند، می درخشند:
موتورها و یاتاقانها: در زیر پیچهای محفظه یاتاقان یا به بدنههای موتور متصل میشوند تا به طور مداوم افزایش دما را ردیابی کنند و از خرابی عایق، تخریب روانکار یا فرسودگی فاجعهبار در موتورهای الکتریکی، پمپها، فنها و گیربکسها جلوگیری کنند.
دیوارهای بیرونی لوله: ایدهآل برای نظارت بر خطوط بخار، روغن داغ، مبرد یا سیال فرآیند در HVAC، نیروگاهها، پالایشگاهها، و تأسیسات شیمیایی{0}}که تشخیص زودهنگام خرابی عایق، مشکلات تلههای بخار، یا ناهنجاریهای جریان را بدون وقفه در سرویس ارائه میدهد.
قالبهای صنعتی: در قالبگیری تزریقی، قالب-ریختهگری، یا ابزارهای اکستروژن برای تأیید یکنواختی دما در صفحات و حفرهها، اطمینان از کیفیت قطعه ثابت، کاهش زمان چرخه و به حداقل رساندن عیوب مانند تاب برداشتن یا علائم سینک استفاده میشود.
قطعات الکترونیکی: سطح نصب شده بر روی بردهای PCB، ترانزیستورهای قدرت، ماژولهای IGBT، هیت سینکها یا قفسههای سرور برای نقشهبرداری از توزیع حرارتی، شناسایی نقاط داغ، پشتیبانی از اعتبارسنجی طراحی حرارتی، یا راهاندازی حفاظت از دمای بیش از-در تولید لوازم الکترونیکی و مراکز داده.
پانل های خورشیدی (ماژول های فتوولتائیک): مستقر شده برای شناسایی نقاط داغ ناشی از سایه، عدم تطابق سلولی، یا کثیفی{0}}برای نگهداری پیشگیرانه در مزارع خورشیدی در مقیاس بزرگ که در آن ناهنجاری های شناسایی نشده می تواند منجر به از دست دادن کارایی یا خطر آتش سوزی شود، بسیار مهم است.
تجهیزات چاپ سه بعدی: به تخت های گرم، بلوک های اکسترودر یا سکوهای ساخت برای کالیبراسیون و نظارت بر یکنواختی دما، اطمینان از چسبندگی لایه، کاهش تاب برداشتن در چاپ های بزرگ و بهینه سازی کیفیت چاپ در سیستم های تولید افزودنی متصل می شود.
کاربردهای اضافی شامل اجزای هوافضا (نظارت سطح سبک)، کانالهای HVAC، محفظههای کمپرسور و کورههای آزمایشگاهی است که در آن کمترین نفوذ ترجیح داده میشود.
نکات نصب و استفاده
نصب ساده است: واشر را روی یک سطح تمیز و صاف قرار دهید (خمیر حرارتی یا لنت ها در صورت نیاز می توانند تماس را افزایش دهند)، سپس زیر یک پیچ یا مهره با گشتاور متوسط محکم کنید تا از تغییر شکل واشر در حین اطمینان از تماس محکم جلوگیری کنید. سرنخ ها باید از منابع گرما دور شده و در برابر لرزش محکم شوند.
این ترموکوپل ها دقت متوسطی دارند (معمولاً ± 1.5-2.5 درجه یا ± 0.75٪ برای نوع K)، پاسخ حرارتی سریع به دلیل جرم کم و دوام عالی در محیط های سخت. آنها یک راه حل عملی و مقرون به صرفه ارائه می کنند که در آن حسگرهای تهاجمی نامناسب هستند و سهولت استقرار را با داده های دمای سطح قابل اعتماد در زمینه های مختلف صنعتی و فنی ترکیب می کند.
