دماسنج پر از گاز (گاز در فلز) چگونه کار می کند؟
در دماسنج های گازی از افزایش فشار مرتبط با افزایش دما برای اندازه گیری دما استفاده می شود!
در دماسنج‌های پر از گاز (که دماسنج‌های گازی یا دماسنج گاز در فلز نیز نامیده می‌شوند)، از گاز به‌عنوان سیال دماسنجی به جای مایع مانند دماسنج‌های مایع در فلز استفاده می‌شود. با این حال، اصل کار در هر دو مورد یکسان است: انبساط سیال نیست که اندازه گیری می شود، بلکه افزایش فشار در یک حجم ثابت است که با افزایش دما همراه است. برای یک گاز ایده آل، فشار گاز در حجم ثابت تنها با دما (فرایند ایزوکوریک) تعیین می شود.
شکل زیر اصل عملکرد یک دماسنج پر از گاز را نشان می دهد که در آن اندازه گیری فشار بر اساس استفاده از یک لوله بوردون است. در اصل، این یک لوله خمیده C شکل است که در آن یک گاز بی اثر مانند نیتروژن، هلیوم یا آرگون تحت فشار بالا قرار دارد. لوله بوردون به عنوان پروب اندازه گیری واقعی به یک لامپ متصل می شود. کل سیستم از همه طرف ضد گاز آب بندی شده است.
اگر لامپ و گاز داخل آن گرم شوند، فشار افزایش می یابد زیرا گاز نمی تواند منبسط شود (انبساط حرارتی نسبتاً کوچک لوله را می توان نادیده گرفت). لوله بوردون در اثر افزایش فشار مانند فنر خم می شود. این تغییر شکل الاستیک به دلیل افزایش فشار به عنوان معیاری برای دما عمل می کند و می تواند در مقیاس کالیبره شده خوانده شود.
به منظور افزایش حساسیت اندازه‌گیری، تغییر شکل نسبی کوچک لوله در طول افزایش فشار مستقیماً روی یک مقیاس خروجی نمی‌شود، اما ابتدا توسط یک مکانیسم اهرمی با قفسه و پینیون تقویت می‌شود.
برای تثبیت نشانگر به دلیل برخورد معکوس بین قفسه و پینیون، یک فنر مویی به شفت پینیون متصل می‌شود. در غیر این صورت، بسته به افزایش یا کاهش دما، دمای کمی متفاوت خواهید خواند، زیرا پینیون با کناره های دندانه های مختلف قفسه تماس می گیرد.
دماسنج های پر از گاز همچنین می توانند به یک لوله مویین انعطاف پذیر برای پوشش فواصل زیاد مجهز شوند. در مورد ارتفاعات بزرگی که باید پوشانده شوند، فشار بیش از حد نسبتاً زیاد در سیستم اندازه‌گیری تأثیر فشار هیدرواستاتیک را بر نتیجه اندازه‌گیری به حداقل می‌رساند.
با این حال، معمولاً نمی توان نادیده گرفت که دمای نمایش داده شده نه تنها تحت تأثیر دمای لامپ، بلکه تحت تأثیر دمای لوله بوردون نیز قرار می گیرد (از طرف دیگر، حجم گاز کوچک در لوله مویین معمولاً ناچیز است). اگر گیج و در نتیجه لوله بوردون در معرض دما افزایش یافته باشد، فشار در لوله بوردون نیز افزایش می‌یابد و دمای بالاتری نسبت به سنسور اندازه‌گیری را نشان می‌دهد.
به منظور به حداقل رساندن این تأثیر دمای محفظه، یک نوار دو فلزی را می توان روی لوله بوردون اعمال کرد تا چنین اثرات دما را جبران کند. اگر محفظه گرم شود، نوار دو فلزی لوله بوردون را کمی خم می کند تا دمای بسیار بالای نمایش داده شده را اصلاح کند.
دماسنج های گاز در فلز همچنین می توانند به کنتاکت های سوئیچ برای انجام کارهای کنترلی مجهز شوند. با توجه به ظرفیت گرمایی نسبتا کم گازها، دماسنج های گازی نسبت به دماسنج های مایع در فلز نسبتاً سریع به تغییرات دما واکنش نشان می دهند. با این حال، دماسنج های گازی به دلیل طراحی پیچیده تر، گران تر از دماسنج های مایع در فلز هستند. بسته به گاز ترمومتریک، دمای تا 200- درجه سانتیگراد یا بیش از 700+ درجه سانتیگراد را می توان با دماسنج گازی اندازه گیری کرد. بنابراین محدوده دمایی قابل اندازه گیری تا حدودی بزرگتر از دماسنج های مایع در فلز است.
توجه:
گیج های فشار بر اساس همان اصل دماسنج گاز عمل می کنند. به جای یک لوله اندازه گیری بسته، از یک لوله باز استفاده می شود که مستقیماً در مایعی که فشار آن اندازه گیری می شود قرار می گیرد. به جای مقادیر دما، مقادیر فشار از مقیاس خوانده می شود.