أداة معايرة الترمومتر ثنائي المعدن

تملأ هذه الأداة سجل معايرة من ثلاث نقاط لمقياس حرارة ثنائي المعدن. أدخل درجة الحرارة المرجعية والقراءتين المأخوذتين عند كل نقطة، فتحسب الخطأ والتباطؤ، وكلاً منهما كنسبة مئوية من مدى القياس.

ماهية مقياس الحرارة ثنائي المعدن

يقيس مقياس الحرارة ثنائي المعدن درجة الحرارة باستخدام شريط مكوّن من معدنين ملتصقين معًا. يتمدد المعدنان بمقدارين مختلفين عند تسخينهما، لذلك ينحني الشريط. وعادةً ما يُلف الشريط على شكل ملف يدير مؤشرًا على قرص مدرّج.

لأن الملف جزء ميكانيكي، فإنه لا يعود إلى الموضع نفسه تمامًا عند انخفاض درجة الحرارة كما يحدث عند ارتفاعها. يُسمّى هذا الفرق التباطؤ، وتقيسه المعايرة.

لماذا ثلاث نقاط؟

تتحقق المعايرة من أداء الجهاز عبر نطاق تشغيله. وثلاث نقاط هي الحد الأدنى المعتاد:

• نقطة الصفر، عند الطرف المنخفض من النطاق
• نقطة منتصف التدريج، قرب المنتصف
• نقطة التدريج الكامل، عند أعلى النطاق

عند كل نقطة، يُقترب من درجة الحرارة أولًا من أسفل، ثم من أعلى، ولذلك يُسجَّل الاتجاهان.

الصيغ

$e_r = r - s$

$e_f = f - s$

$h = \left| r - f \right|$

$S = a - b$

$p = \frac{x}{S} \times 100$

حيث إن $e_r$ هو الخطأ عند نقطة ما عندما يُقترب من درجة الحرارة من أسفل، و$e_f$ هو الخطأ عندما يُقترب منها من أعلى، وr وf هما القراءتان المأخوذتان في هذين الاتجاهين، وs هي القيمة المعيارية عند تلك النقطة، وh هو التباطؤ، وS هو مدى القياس، وa وb هما القيمتان المعياريتان عند نقطة التدريج الكامل ونقطة الصفر، وp نسبة مئوية من مدى القياس، وx هو الخطأ أو التباطؤ المعبَّر عنه بهذه الطريقة.

القيمة المعيارية هي درجة الحرارة التي يعرضها الجهاز المرجعي، ويُوثق بصحتها. يعني الخطأ الموجب أن قراءة مقياس الحرارة أعلى من القيمة الصحيحة، بينما يعني الخطأ السالب أن قراءته أقل منها.

مثال محلول

يُفحَص مقياس حرارة من 0 إلى 100 °م عند ثلاث نقاط.

مدى القياس هو 100 − 0 = 100 °م. أكبر خطأ هو +1.40 °م، وهو 1.40% من مدى القياس. وأكبر تباطؤ هو 0.60 °م، أو 0.60% من مدى القياس.

قراءة النتيجة

عادةً ما تُعبَّر دقة الجهاز كنسبة مئوية من مدى القياس، ولذلك ينبغي مقارنة النسب المئوية بفئة الدقة المحددة من الشركة المصنّعة. ومن المتوقع أن يظل مقياس الحرارة المبيَّن عليه الفئة 1 ضمن 1% من مدى القياس.

يشير التباطؤ الكبير مع الأخطاء الصغيرة عادةً إلى الاحتكاك أو إجهاد الملف، لا إلى انزياح التدريج. أما الخطأ المتقارب في المقدار عند النقاط الثلاث كلها، فيشير إلى أن المؤشر مزاح ببساطة، ويمكن غالبًا إعادة ضبطه عند مسمار ضبط الصفر.

الأسئلة الشائعة

لماذا يجب ألا تكون نقطة الصفر أسفل 0 °م؟

في هذا السجل، تمثل نقطة الصفر الحد السفلي لنطاق التشغيل الجاري اعتماده. وتُبقيها الأداة عند 0 °م أو أعلى، بحيث يُقاس مدى القياس بدءًا من الطرف المنخفض صعودًا.

ما أسباب التباطؤ في مقياس حرارة ثنائي المعدن؟

الاحتكاك في آلية المؤشر والتأخر المرن في الملف ثنائي المعدن. فالملف لا يرتخي على المسار نفسه تمامًا الذي اتبعه أثناء التسخين.

هل ينبغي قياس الخطأ عند الارتفاع أم عند الانخفاض؟

كليهما. فتسجيل الاتجاهين هو ما يجعل التباطؤ ظاهرًا. والأسوأ من القراءتين هو القيمة التي ينبغي الحكم على الجهاز على أساسها.

ما مدى القياس؟

هو الفرق بين القيمتين المعياريتين عند نقطة التدريج الكامل ونقطة الصفر. ويمثل عرض النطاق الجاري معايرته.

هل يمكن استخدام هذا السجل مع مقاييس حرارة قرصية أخرى؟

نعم. تنطبق طريقة النقاط الثلاث نفسها والصيغ نفسها على أي مقياس حرارة قرصي ميكانيكي، بما في ذلك الأنواع المملوءة بالغاز والمملوءة بالسائل.