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थर्मोक्यूल्स सरल तापमान सेंसर हैं जिनका उपयोग पूरे विज्ञान और उद्योग में किया जाता है। वे एक बिंदु या जंक्शन पर एक साथ शामिल होने वाले असमान धातुओं के दो तारों से मिलकर बने होते हैं, जो आमतौर पर असभ्यता और विश्वसनीयता के लिए वेल्डेड होते हैं।
इन तारों के खुले सर्किट छोर पर, एक थर्मोकपल जंक्शन तापमान के जवाब में एक वोल्टेज उत्पन्न करता है, 1821 में जर्मन भौतिक विज्ञानी थॉमस सीबेक द्वारा खोजे गए सीबेक प्रभाव नामक एक घटना का परिणाम है।
थर्मोकॉल्स के प्रकार
संपर्क में विभिन्न धातुओं के किसी भी दो तारों को गर्म होने पर वोल्टेज का उत्पादन होगा; हालाँकि, मिश्र धातुओं के कुछ संयोजन उनके उत्पादन स्तर, स्थिरता और रासायनिक विशेषताओं के कारण मानक हैं।
सबसे आम "बेस मेटल" थर्मोकोल हैं, जो लोहे और मिश्र धातु के निकेल और अन्य तत्वों के साथ बनाया जाता है, और रचना के आधार पर टाइप जे, के, टी, ई और एन के रूप में जाना जाता है।
उच्च तापमान के उपयोग के लिए प्लैटिनम-रोडियम और प्लैटिनम तारों से बने "नोबल मेटल" थर्मोकॉउंट्स को टाइप आर, एस और बी के रूप में जाना जाता है। प्रकार के आधार पर, थर्मोक्यूल्स तापमान -270 डिग्री सेल्सियस से 1,700 सी या अधिक तक माप सकते हैं ( लगभग -454 डिग्री फ़ारेनहाइट से 3,100 F या अधिक)।
थर्मोकॉल्स की सीमाएं
थर्मोकॉल के फायदे और नुकसान स्थिति पर निर्भर करते हैं, और सबसे पहले उनकी सीमाओं को समझना महत्वपूर्ण है। एक थर्मोकपल का उत्पादन बहुत छोटा है, आमतौर पर कमरे के तापमान पर केवल 0.001 वोल्ट के आसपास होता है, तापमान में वृद्धि के रूप में। वोल्टेज को तापमान में बदलने के लिए प्रत्येक प्रकार का अपना समीकरण होता है। संबंध एक सीधी रेखा नहीं है, इसलिए ये समीकरण कुछ शर्तों के साथ कुछ जटिल हैं। फिर भी, थर्मोक्यूल्स लगभग 1 सी, या लगभग 2 एफ की सटीकता तक सीमित हैं।
एक कैलिब्रेटेड परिणाम प्राप्त करने के लिए, थर्मोकपल के वोल्टेज को एक संदर्भ मूल्य की तुलना में किया जाना चाहिए, जो एक बार बर्फ के पानी के स्नान में डूबे एक और थर्मोकपल था। यह उपकरण 0 सी, या 32 एफ पर "कोल्ड-जंक्शन" बनाता है, लेकिन यह स्पष्ट रूप से अजीब और असुविधाजनक है। आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक आइस-पॉइंट रेफ़रेंस सर्किट ने सार्वभौमिक रूप से बर्फ के पानी को प्रतिस्थापित कर दिया है और पोर्टेबल अनुप्रयोगों में थर्मोक्यूशंस के उपयोग को सक्षम किया है।
चूँकि थर्मोकॉउन्स को दो डिसिमिलर धातुओं के संपर्क की आवश्यकता होती है, वे जंग के अधीन होते हैं, जो उनके अंशांकन और सटीकता को प्रभावित कर सकते हैं। कठोर वातावरण में, जंक्शन को आमतौर पर एक स्टील म्यान में संरक्षित किया जाता है, जो नमी या रसायनों को तारों को नुकसान पहुंचाने से रोकता है। फिर भी, अच्छे दीर्घकालिक प्रदर्शन के लिए थर्मोकॉल की देखभाल और रखरखाव आवश्यक है।
फायदे और नुकसान Thermocouples की
Thermocouples सरल, बीहड़, निर्माण करने में आसान और अपेक्षाकृत सस्ती हैं। कीड़े जैसी छोटी वस्तुओं के तापमान को मापने के लिए उन्हें बेहद महीन तार से बनाया जा सकता है। थर्मोक्यूशंस एक बहुत विस्तृत तापमान सीमा पर उपयोगी होते हैं और शरीर के गुहाओं या परमाणु रिएक्टरों जैसे अपमानजनक वातावरण जैसे कठिन स्थानों में डाले जा सकते हैं।
इन सभी फायदों के लिए, उन्हें लागू करने से पहले थर्मोकपल के नुकसान पर विचार किया जाना चाहिए। मिलिवोल्ट स्तर के आउटपुट को ध्यान से डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रॉनिक्स की अतिरिक्त जटिलता की आवश्यकता होती है, दोनों आइस-पॉइंट संदर्भ और छोटे सिग्नल के प्रवर्धन के लिए।
इसके अलावा, कम वोल्टेज की प्रतिक्रिया शोर और आसपास के विद्युत उपकरणों से हस्तक्षेप के लिए अतिसंवेदनशील है। अच्छे परिणाम के लिए थर्मोक्यूल्स को जमीनी परिरक्षण की आवश्यकता हो सकती है। सटीकता लगभग 1 सी (लगभग 2 एफ) तक सीमित है और जंक्शन या तारों के क्षरण से और कम हो सकती है।
Thermocouples के अनुप्रयोग
थर्मोकपल के फायदों ने घरेलू ओवन को नियंत्रित करने से लेकर हवाई जहाज, अंतरिक्ष यान और उपग्रहों के तापमान की निगरानी तक कई स्थितियों में उनका समावेश किया है। भट्टियां और आटोक्लेव थर्मोकॉल का उपयोग करते हैं, जैसा कि विनिर्माण के लिए प्रेस और मोल्ड करते हैं।
थर्मापाइल बनाने के लिए श्रृंखला में कई थर्मोकॉल को एक साथ जोड़ा जा सकता है, जो एकल थर्मोकपल की तुलना में तापमान के जवाब में अधिक वोल्टेज पैदा करता है। अवरक्त विकिरण का पता लगाने के लिए संवेदनशील उपकरण बनाने के लिए थर्मोपाइल्स का उपयोग किया जाता है। थर्मोपाइल एक रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में रेडियोधर्मी क्षय की गर्मी से अंतरिक्ष जांच के लिए भी बिजली पैदा कर सकता है।