थर्मोकपल का उपयोग करने के फायदे और नुकसान

थर्मोकपल सरल तापमान सेंसर हैं जिनका उपयोग पूरे विज्ञान और उद्योग में किया जाता है। वे एक ही बिंदु या जंक्शन पर एक साथ जुड़े हुए असमान धातुओं के दो तारों से मिलकर बने होते हैं, जिन्हें आमतौर पर कठोरता और विश्वसनीयता के लिए वेल्डेड किया जाता है।

इन तारों के खुले सर्किट के सिरों पर, एक थर्मोकपल जंक्शन के जवाब में एक वोल्टेज उत्पन्न करता है तापमान, सीबेक प्रभाव नामक एक घटना का परिणाम है, जिसे 1821 में जर्मन भौतिक विज्ञानी थॉमस द्वारा खोजा गया था सीबेक।

संपर्क में विभिन्न धातुओं के कोई भी दो तार गर्म होने पर वोल्टेज उत्पन्न करेंगे; हालांकि, मिश्र धातुओं के कुछ संयोजन उनके उत्पादन स्तर, स्थिरता और रासायनिक विशेषताओं के कारण मानक हैं।

सबसे आम "बेस मेटल" थर्मोकपल हैं, जो लोहे या निकल और अन्य तत्वों के मिश्र धातुओं से बने होते हैं, और संरचना के आधार पर टाइप जे, के, टी, ई और एन के रूप में जाने जाते हैं।

उच्च तापमान के उपयोग के लिए प्लैटिनम-रोडियम और प्लैटिनम तारों से बने "नोबल मेटल" थर्मोकपल को प्रकार आर, एस और बी के रूप में जाना जाता है। प्रकार के आधार पर, थर्मोकपल तापमान को लगभग -270 डिग्री सेल्सियस से 1,700 सी या अधिक (लगभग -454 डिग्री फ़ारेनहाइट से 3,100 एफ या अधिक) तक माप सकते हैं।

थर्मोकपल के फायदे और नुकसान स्थिति पर निर्भर करते हैं, और पहले उनकी सीमाओं को समझना महत्वपूर्ण है। थर्मोकपल का उत्पादन बहुत छोटा होता है, आमतौर पर कमरे के तापमान पर लगभग 0.001 वोल्ट, तापमान बढ़ने के साथ बढ़ता है। वोल्टेज को तापमान में बदलने के लिए प्रत्येक प्रकार का अपना समीकरण होता है। संबंध एक सीधी रेखा नहीं है, इसलिए ये समीकरण कई शब्दों के साथ कुछ जटिल हैं। फिर भी, थर्मोकपल लगभग 1 सी, या लगभग 2 एफ की सटीकता तक सीमित हैं, सर्वोत्तम रूप से।

एक कैलिब्रेटेड परिणाम प्राप्त करने के लिए, थर्मोकपल के वोल्टेज की तुलना एक संदर्भ मूल्य से की जानी चाहिए, जो एक बार बर्फ के पानी के स्नान में डूबा हुआ 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 संदर्भ सर्किट ने सार्वभौमिक रूप से बर्फ के पानी को बदल दिया है और पोर्टेबल अनुप्रयोगों में थर्मोकपल के उपयोग को सक्षम किया है।

चूंकि थर्मोकपल को दो असमान 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 आमतौर पर एक स्टील म्यान में सुरक्षित होता है, जो नमी या रसायनों को तारों को नुकसान पहुंचाने से रोकता है। फिर भी, अच्छे दीर्घकालिक प्रदर्शन के लिए थर्मोकपल की देखभाल और रखरखाव आवश्यक है।

थर्मोकपल सरल, ऊबड़-खाबड़, निर्माण में आसान और अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं। कीड़ों जैसी छोटी वस्तुओं के तापमान को मापने के लिए उन्हें बेहद महीन तार से बनाया जा सकता है। थर्मोकपल बहुत विस्तृत तापमान रेंज में उपयोगी होते हैं और इन्हें शरीर के गुहाओं या परमाणु रिएक्टरों जैसे अपमानजनक वातावरण जैसे कठिन स्थानों में डाला जा सकता है।

इन सभी फायदों के लिए, थर्मोकपल के नुकसान को लागू करने से पहले विचार किया जाना चाहिए। मिलिवोल्ट स्तर के आउटपुट को बर्फ-बिंदु संदर्भ और छोटे सिग्नल के प्रवर्धन दोनों के लिए सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रॉनिक्स की अतिरिक्त जटिलता की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, कम वोल्टेज प्रतिक्रिया शोर और आसपास के विद्युत उपकरणों से हस्तक्षेप के लिए अतिसंवेदनशील है। अच्छे परिणामों के लिए थर्मोकपल को ग्राउंडेड परिरक्षण की आवश्यकता हो सकती है। सटीकता लगभग 1 C (लगभग 2 F) तक सीमित है और जंक्शन या तारों के क्षरण से इसे और कम किया जा सकता है।

थर्मोकपल के फायदों ने घरेलू ओवन को नियंत्रित करने से लेकर हवाई जहाज, अंतरिक्ष यान और उपग्रहों के तापमान की निगरानी तक, स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में उनका समावेश किया है। भट्टे और आटोक्लेव थर्मोकपल का उपयोग करते हैं, जैसा कि निर्माण के लिए प्रेस और मोल्ड करते हैं।

कई थर्मोकपल को एक थर्मोपाइल बनाने के लिए श्रृंखला में एक साथ जोड़ा जा सकता है, जो एक 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। थर्मोपाइल्स रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में रेडियोधर्मी क्षय की गर्मी से अंतरिक्ष जांच के लिए बिजली भी उत्पन्न कर सकते हैं।