آشنایی با انواع دماسنج و کاربردهای آنها
کنترل دقیق دما در زندگی روزمره و محیطهای درمانی اهمیت بالایی دارد، اما انتخاب یک دماسنج (Thermometer) مناسب همیشه کار سادهای نیست. بسیاری از افراد با اندازهگیری نادرست دما، نمایش غیردقیق یا تنوع زیاد مدلها دچار سردرگمی میشوند و نمیدانند کدام گزینه پاسخگوی نیازشان است. آشنایی با انواع این تجهیزات و نحوه عملکرد آنها کمک میکند تا در زمان بیماری، مراقبت از کودکان یا استفادههای خانگی و حرفهای، تصمیمی آگاهانه و مطمئن بگیرید.
منظور از دماسنج چیست؟
Thermometer ابزاری کاربردی برای اندازهگیری دما است که در حوزهها و صنایع گوناگون مورد استفاده قرار میگیرد. این وسیله با سنجش دقیق دما، اطلاعات لازم را در اختیار کاربر قرار میدهد و به کنترل بهتر شرایط محیطی یا فرآیندها کمک میکند.
از ترمومتر در محیطهای مختلفی مانند موارد زیر استفاده میشود:
- آشپزخانه برای پخت غذا
- در حوزه پزشکی برای بررسی وضعیت بدن
- در صنایع گوناگون برای نظارت بر دما و فرآیندهای حرارتی
از آنجا که دما یکی از عوامل مهم در بسیاری از تجهیزات و فرآیندها به شمار میرود، استفاده از ترمومترهای دقیق و قابل اطمینان اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل، بهبود و توسعه این ابزار همواره مورد توجه قرار گرفته است.
دماسنج اختراع چه کسی بوده؟
به طور کلی اختراع دما سنج به گالیله (ریاضیدان و فیزیکدان ایتالیایی)، نسبت داده میشود. او در سال 1592 وسیلهای ساخت که بر اساس تغییرات دما کار میکرد. در این وسیله، با افزایش یا کاهش دما، هوای داخل یک ظرف شیشهای وارونه منبسط یا منقبض میشد و در نتیجه سطح مایعی که در ظرف قرار داشت تغییر میکرد.
اولین مقیاس سانتیگراد هم به آندرس سلسیوس (ستارهشناس سوئدی)، نسبت داده میشود که آن را در سال 1742 معرفی کرد. در طرح اولیه سلسیوس برای استفاده از دماسنج، صفر درجه به نقطه جوش آب و 100 درجه به نقطه ذوب یخ اختصاص داشت، اما بعدها این مقیاس برعکس شد؛ به طوری که صفر درجه به عنوان نقطه انجماد آب و 100 درجه به عنوان نقطه جوش آن در نظر گرفته شد.
بعدها در سال 1848 هم ویلیام تامسون، فیزیکدان بریتانیایی که بعدها به لرد کلوین مشهور شد، مقیاس دمایی جدیدی را پیشنهاد کرد که بر پایه درجه سلسیوس بود اما نقطه آغاز آن صفر مطلق (منفی 273.15 درجه سلسیوس) در نظر گرفته شد. امروزه واحد این مقیاس با نام «کلوین» شناخته میشود.
واحد اندازهگیری ترمومتر چیست؟
واحد اندازهگیری دما در ترمومتر «درجه» است. دما میتواند با مقیاسهای مختلفی بیان شود که رایجترین آنها درجه سلسیوس (C)، فارنهایت (F) و کلوین (K) هستند.
- سلسیوس یا سانتیگراد یکی از رایجترین واحدهای اندازهگیری دما در سیستم متریک است. در این مقیاس، نقطه انجماد آب صفر درجه و نقطه جوش آن 100 درجه در نظر گرفته میشود.
- فارنهایت واحدی است که بیشتر در سیستم امپراتوری و در کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا استفاده میشود. در این مقیاس، آب در دمای 32 درجه منجمد و در 212 درجه به جوش میآید.
- کلوین واحد اصلی اندازهگیری دما در سیستم بینالمللی یکاها (SI) است. در این مقیاس، صفر کلوین برابر با صفر مطلق در نظر گرفته میشود که پایینترین دمای ممکن در طبیعت است.
فراموش نکنید که در ایران معمولا دما با واحد درجه سلسیوس بیان میشود. ضمنا برای تبدیل مقیاسهای مختلف دما میتوان از فرمولهای زیر استفاده کرد:
°C = (°F − 32) ÷ 1.8
°F = (°C × 1.8) + 32
K = °C + 273.15
به عنوان مثال، دمای 20 درجه سلسیوس برابر با 68 فارنهایت و 15/293 کلوین است.
ترمومتر چگونه کار میکند؟
دماسنج معمولا با استفاده از اصول مختلف فیزیکی مانند تغییر مقاومت الکتریکی یا تغییر فشار، دما را اندازهگیری میکند. برای نمونه، ترمومتر دیجیتال ابزاری است که دما را به صورت الکترونیکی اندازهگیری میکند. این دستگاهها برای سنجش دما از حسگرهای ویژهای استفاده میکنند که رایجترین آنها ترمیستورها و ترموکوپلها هستند.
هنگامی که دستگاه در یک محیط قرار میگیرد و عملیات اندازهگیری آغاز میشود، حسگر دما اطلاعات مربوط به دمای محیط را دریافت و به مدار داخلی دستگاه ارسال میکند. سپس مدارهای الکترونیکی این دادهها را پردازش کرده و نتیجه را روی نمایشگر دستگاه نشان میدهند تا کاربر بتواند مقدار دما را مشاهده کند.
ترمومترهای دیجیتال معمولا در مقایسه با نمونه سنتی جیوهای، سرعت و دقت بیشتری دارند. علاوه بر این، بسیاری از آنها دارای قابلیتهایی مانند خاموش شدن خودکار و ثبت بیشترین و کمترین دمای اندازهگیریشده هستند.
ماده داخل ترمومتر چیست؟
در برخی از ترمومترها از مواد خاصی برای انتقال و اندازهگیری حرارت استفاده میشود. این مواد با تغییر دما واکنش نشان میدهند و به دستگاه کمک میکنند تا دمای محیط را اندازهگیری کند. در برخی ترمومترهای دیجیتال نیز از مواد یا حسگرهایی استفاده میشود که میتوانند تغییرات دما را دریافت کرده و آن را به سیگنال قابل اندازهگیری تبدیل کنند.
در برخی کاربردها از مایعاتی مانند اتیلن گلیکول به عنوان سیال انتقالدهنده حرارت استفاده میشود. این ماده میتواند گرما را به خوبی منتقل کند و در برخی تجهیزات اندازهگیری دما یا سیستمهای حرارتی به کار میرود. البته نوع ماده یا حسگر مورد استفاده بسته به نوع دستگاه و فناوری بهکاررفته در آن متفاوت است.
مقدار جیوه موجود در دماسنج
در ترمومترهای سنتی، معمولا از جیوه به عنوان ماده اندازهگیری استفاده میشود که با نماد شیمیایی Hg شناخته میشود. مقدار جیوه موجود در دماسنج به نوع و مدل دستگاه بستگی دارد؛ اما معمولا به اندازهای است که بتواند در محدوده دمایی مشخصی (برای مثال از حدود 10- تا 110 درجه سانتیگراد) تغییرات دما را نشان دهد.
انواع دماسنج بر اساس نوع کارکرد
ترمومترها با توجه به نحوه عملکرد و فناوری به کار رفته در آنها در انواع مختلفی طراحی و تولید میشوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مانند پزشکی، صنعتی یا آزمایشگاهی مورد استفاده قرار میگیرند. در فروشگاه اینترنتی شفا 24 نیز انواع ترمومتر پزشکی با کیفیت و دقت بالا برای اندازهگیری دمای بدن عرضه میشود.
ترمومتر مایع
در ترمومترهای مایع از این ویژگی استفاده میشود که مایعات هنگام گرم شدن به صورت منظم و قابل اندازهگیری منبسط میشوند. به همین دلیل در این دستگاهها معمولا یک لوله شیشهای باریک وجود دارد که داخل آن مایع قرار گرفته است. جیوه یکی از شناخته شدهترین موادی است که در این نوع ترمومترها استفاده میشود، اما مایعات دیگری مانند اتانول یا نفت سفید نیز میتوانند به عنوان ماده اندازهگیری به کار روند.
ترمومترهای مایع با توجه به نوع مایعی که در آنها استفاده میشود، دارای محدودیتهایی هستند. برای مثال جیوه در دمای 38.83- درجه سلسیوس (37.89- درجه فارنهایت) منجمد میشود، بنابراین این دستگاهها قادر به اندازهگیری دماهای پایینتر از این مقدار نیستند. از طرف دیگر الکلهایی مانند اتانول در حدود 78 درجه سلسیوس (172 درجه فارنهایت) به جوش میآیند و به همین دلیل نمیتوان از آنها برای اندازهگیری دماهای بالاتر از این محدوده استفاده کرد.
ترمومتر الکترونیکی
از ترمومترهای جیوهای و سایر ترمومترهای مایع نمیتوان برای اندازهگیری دما در مقیاس کلوین استفاده کرد. برای این منظور معمولا از دستگاههای الکتریکی استفاده میشود که قادر هستند تغییرات بسیار جزئی در تابش یا انرژی حرارتی را ثبت کنند. این تغییرات دماسنج اغلب آنقدر کوچک هستند که با چشم قابل مشاهده نیستند و حتی ممکن است باعث تغییر فشار هوا یا بالا رفتن سطح جیوه در یک ترمومتر مایع نشوند.
ترمومترهای الکترونیکی با قطعهای به نام ترمیستور کار میکنند. ترمیستور نوعی حسگر است که مقاومت الکتریکی آن با تغییر دما تغییر میکند. در این دستگاه، یک مدار الکترونیکی مقدار مقاومت ترمیستور را اندازهگیری کرده و سپس آن را به مقدار دما تبدیل میکند تا نتیجه به صورت عددی نمایش داده شود.
ترمومترهای پزشکی
به ترمومترهای پزشکی معمولا تبسنج گفته میشود. این دستگاهها برای اندازهگیری دمای بدن انسان طراحی شدهاند و بر اساس تغییرات دمای بدن عمل میکنند. تبسنجها در انواع مختلفی تولید میشوند که هر کدام برای محل خاصی از بدن مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله انواع این دستگاهها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- تبسنجهای دهانی که برای اندازهگیری دمای بدن زیر زبان قرار میگیرند.
- تبسنجهای مقعدی یا رکتال که داخل رکتوم قرار داده میشوند.
- تبسنجهای چندمنظوره که میتوان از آنها زیر زبان، داخل رکتوم یا زیر بغل استفاده کرد.
- ترمومترهای مخصوص گوش که برای اندازهگیری دما در داخل گوش قرار میگیرند و معمولا به عنوان تب سنج نوزاد هم مورد توجه هستند.
- تبسنجهای پایه که دستگاههایی بسیار حساس هستند و برای اندازهگیری تغییرات بسیار جزئی دما معمولا زیر زبان یا در رکتوم قرار داده میشوند و میتوانند زمان شروع تخمکگذاری و برخی فرآیندهای بدن را مشخص کنند.
دماسنج دیجیتال
ترمومترهای دیجیتال هم از فناوری پیشرفتهای بهره میبرند که به کمک آن میتوان دمای بدن، مایعات و حتی محیط را با دقت بالا اندازهگیری کرد. این دستگاهها مقدار دما را به صورت عددی و دیجیتال نمایش میدهند و معمولا دارای صفحه نمایشی هستند که خواندن دما را برای کاربر بسیار سادهتر میکند. استفاده از دماسنجهای دیجیتال به دلیل دقت مناسب و سرعت بالای اندازهگیری، در سالهای اخیر بسیار رایج و محبوب شده است.
کاربرد ترمومتر در صنایع
ترمومتر دیجیتال صنعتی هم یکی از ابزارهای مهم برای پایش و اندازهگیری دقیق دما در فرآیندهای مختلف صنعتی به شمار میرود. این دستگاهها معمولا در دو نوع پرابدار (تماسی) و لیزری (غیرتماسی) طراحی و تولید میشوند.
مدلهای پرابدار با استفاده از حسگرهایی مانند ترموکوپل یا RTD میتوانند دمای مایعات، گازها و سطوح مختلف را از طریق تماس مستقیم اندازهگیری کنند. در مقابل، مدلهای لیزری بدون نیاز به تماس فیزیکی، دمای سطوح داغ، در حال حرکت یا نقاطی که دسترسی به آنها دشوار است را اندازهگیری میکنند.
بسیاری از ترمومترهای دیجیتال صنعتی امکان اتصال به ترانسمیترهای دما و رطوبت را دارند و میتوانند دادهها را به صورت لحظهای به سیستمهای مانیتورینگ یا کنترل منتقل کنند. این قابلیت در سیستمهای SCADA، PLC و سامانههای اتوماسیون صنعتی، کاربرد گستردهای دارد و در صنایعی مانند پتروشیمی، تولید دارو، صنایع غذایی، سردخانهها و تأسیسات HVAC بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. برای نمونه در یک بویلر، تغییر دمای آب یا بخار باید همزمان با تنظیم دقیق جریان آب یا گاز انجام شود. در چنین شرایطی، اطلاعات دریافت شده از ترمومتر دیجیتال در کنار دادههای DPT Flow برای بهینهسازی فرآیند مورد استفاده قرار میگیرد.
در زمان نصب این دستگاه، حسگر باید در نقطهای قرار گیرد که قرار است دما در آن اندازهگیری شود؛ برای مثال داخل لوله یا مخزن. نمایشگر نیز معمولا روی پنل یا دیوار و در محلی با دسترسی مناسب نصب میشود تا امکان مشاهده آسان دما فراهم باشد. برای دستیابی به اندازهگیری دقیق، لازم است پروب به طور کامل با سیال یا سطح مورد نظر در تماس باشد.
بهترین دماسنج برای مصارف خانگی و پزشکی
معمولا برای مصارف خانگی دماسنج جیوهای پیشنهاد میشود. برای استفاده از تب سنج جیوهای، ابتدا باید آن را به گونهای تکان داد تا سطح جیوه به پایینتر از 37 درجه سانتیگراد برسد. سپس دستگاه را به مدت حدود 3 دقیقه در زیر بغل قرار داده و دمای نشان داده شده را در برابر سطح جیوه بخوانید. برای مشاهده دقیق، ترمومتر را مقابل نور بگیرید و به آرامی بچرخانید تا ستون باریک نقرهایرنگ داخل آن که همان جیوه است، دیده شود.
همچنین تب سنج غیرتماسی (مادون قرمز) پیشانی هم پیشنهاد خوبی است. این نوع ترمومتر از نوع دیجیتال است و برای اندازهگیری دمای بدن بدون تماس مستقیم استفاده میشود. برای استفاده از آن کافی است نوک دستگاه را در فاصله حدود 1 تا 3 سانتیمتری از مرکز پیشانی قرار دهید. پس از چند ثانیه، با شنیدن صدای بوق پایان اندازهگیری، دمای بدن روی صفحه نمایش دستگاه قابل مشاهده خواهد بود.
دماسنج پزشکی را از کجا بخریم؟
در نهایت میتوان گفت ترمومترها ابزارهایی کاربردی برای اندازهگیری دقیق دما در محیطهای مختلف هستند و بسته به نوع استفاده، مدلهای متنوعی مانند دیجیتال، مادون قرمز، پزشکی و صنعتی در دسترس قرار دارند. آشنایی با نحوه عملکرد، دقت اندازهگیری و کاربرد هر نوع ترمومتر کمک میکند تا هنگام انتخاب، گزینهای متناسب با نیاز خود تهیه کنید.
امروزه بسیاری از کاربران برای مراقبت از سلامت خانواده، به ویژه در زمان بیماری یا تب، به ترمومترهای پزشکی دقیق و سریع نیاز دارند. اگر قصد خرید تب سنج پزشکی دارید، میتوانید از خدمات فروشگاه اینترنتی شفا 24 استفاده کنید. این فروشگاه محصولاتی از برندهای معتبر مانند میکرولیف (Microlife)، امرن (Omron)، بیورر (Beurer) و امسیگ (Emsig) ارائه میدهد. ضمن اینکه همه انواع دماسنجهای این فروشگاه دارای استانداردهای ایمنی مانند CE یا ISIRI بوده و معمولا با گارانتی حداقل یک سال عرضه میشوند تا با اطمینان بیشتری خرید کنید.
