مزدوجة حرارية متعددة الاستخدامات: حل فعال ومتعدد الاستخدامات لاستشعار درجة الحرارة

يعد قياس درجة الحرارة مهمة حيوية في الإنتاج الصناعي والبحث العلمي والحياة اليومية. من بين العديد من أجهزة استشعار درجة الحرارة، الحرارية متعددة الاستخدامات أصبح الخيار الأول في العديد من مجالات التطبيق نظرًا لتعدد استخداماته وموثوقيته واقتصاده.

المزدوج الحراري هو جهاز استشعار درجة الحرارة الذي يعمل على أساس التأثير الحراري. وهي مصنوعة من معدنين مختلفين متصلين عند طرفي المزدوجة الحرارية لتشكيل عقدة قياس درجة الحرارة. عندما يكون هناك اختلاف في درجة الحرارة بين عقدتي المزدوجة الحرارية، يتشكل جهد بينهما، ويتناسب هذا الجهد مع فرق درجة الحرارة. اكتشف هذا المبدأ الفيزيائي الألماني توماس سيبيك عام 1821، ولذلك يُسمى أيضًا تأثير سيبيك.

يمكن تفسير مبدأ قياس درجة الحرارة في المزدوجات الحرارية من خلال حركة الإلكترونات الحرة. عندما يتم تسخين أحد طرفي المزدوجة الحرارية (الطرف الساخن أو طرف القياس)، تكتسب الإلكترونات الحرة بداخلها طاقة حركية وتنتقل إلى الطرف الأكثر برودة (الطرف البارد أو الطرف المرجعي)، وبالتالي تشكل فرق جهد بين الطرفين. ومن خلال قياس هذا الفرق المحتمل، يمكن استنتاج درجة حرارة الطرف الساخن.

هناك أنواع عديدة من المزدوجات الحرارية، مثل النوع K، والنوع J، والنوع T، والنوع E، وما إلى ذلك. وتكمن الاختلافات الرئيسية بينها في التركيبة المعدنية المستخدمة، ونطاق قياس درجة الحرارة والتطبيقات المحددة.

المزدوجة الحرارية من النوع K: تتكون من النيكل والكروم والنيكل والسيليكون، مع نطاق واسع لقياس درجة الحرارة (-200 درجة مئوية إلى 1300 درجة مئوية)، مناسبة لقياس درجة الحرارة في بيئات درجة الحرارة المرتفعة.
المزدوجة الحرارية من النوع J: تتكون من الحديد والكونستانتان، مع نطاق قياس درجة حرارة ضيق (-40 درجة مئوية إلى 750 درجة مئوية)، ولكن مع حساسية وثبات عالية، ومناسبة لقياس درجات الحرارة المنخفضة.
المزدوجة الحرارية من النوع T: تتكون من النحاس والكونستانتان، وتستخدم بشكل رئيسي لقياس درجات الحرارة المنخفضة (-200 درجة مئوية إلى 350 درجة مئوية)، مع ثبات ودقة ممتازين في درجات الحرارة المنخفضة.
المزدوجة الحرارية من النوع E: تتكون من سبائك النيكل والكروم والنحاس والنيكل، مع نطاق قياس درجة حرارة معتدل (-200 درجة مئوية إلى 800 درجة مئوية)، مع حساسية ودقة عالية.

كمستشعر لدرجة الحرارة، تتمتع المزدوجة الحرارية بالعديد من المزايا:
هيكل بسيط: المزدوجات الحرارية مصنوعة من سلكين معدنيين، ذات هيكل بسيط، سهلة التصنيع والصيانة.
نطاق قياس واسع: أنواع مختلفة من المزدوجات الحرارية مناسبة لنطاقات قياس درجة الحرارة المختلفة، والتي يمكن أن تلبي احتياجات القياس المختلفة من درجة الحرارة المنخفضة إلى درجة الحرارة العالية.
متانة قوية: يمكن للمزدوجات الحرارية أن تعمل في ظروف بيئية قاسية، مثل درجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي والمجال المغناطيسي القوي وما إلى ذلك.
تكلفة منخفضة: مقارنة بأجهزة استشعار درجة الحرارة الأخرى، تعد المزدوجات الحرارية رخيصة نسبيًا ومناسبة للتطبيقات واسعة النطاق.

تم استخدام المزدوجات الحرارية على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي والبحث العلمي والحياة اليومية بسبب تنوعها وموثوقيتها.
الإنتاج الصناعي: تُستخدم المزدوجات الحرارية في صناعات مثل تصنيع الصلب والبتروكيماويات وإنتاج الطاقة لمراقبة درجة حرارة المعدات والتحكم فيها لضمان استقرار وسلامة عملية الإنتاج.
البحث العلمي: في المختبرات، غالبا ما تستخدم المزدوجات الحرارية لقياس درجة حرارة الأفران والمفاعلات وغيرها من المعدات ذات درجة الحرارة العالية لتوفير دعم دقيق للبيانات للبحث العلمي.
الحياة اليومية: تُستخدم المزدوجات الحرارية أيضًا في الأجهزة المنزلية، مثل سخانات المياه بالغاز والأفران الكهربائية وغيرها، لمراقبة درجة حرارة المعدات والتحكم فيها لضمان السلامة والراحة في الاستخدام.