دانلود مقاله دستگاه های سنجش در علم فیزیک

بخشی از مقاله

دستگاه های سنجش در علم فیزیک

رطوبت سنج
1- سايكرومتر
معمولي‌ترين دستگاهي است كه از دو دماسنج دقيق جيوه‌اي تشكيل شده است. دور مخزن يكي از دماسنجها لاية نازك موسلين (Muslin) پيچيده شده كه به آن دماسنج مرطوب گفته مي‌شود و در هنگام كار دستگاه با يستي هميشه مرطوب بماند.

دماسنج خشك در دستگاه سايكرومتر درجه معمولي هوا را نشان مي‌دهد. وقتي رطوبت دور دماسنج بخار مي‌شود گرماي نهان جذب مولكولهاي آب گرديده و در نتيجه با بخار شدن آب دور پارچه، درجه حرارت در دماسنج تر كاهش مي‌يابد. اختلاف درجه حرارت دماسنج تر و خشك معياري براي محاسبه رطوبت نسبي است.

قرائت دماسنج تر بايستي در فاصله‌هاي ده تا بيست ثانيه صورت گيرد تا اين كه در دو قرائت متوالي درجه حرارت يكسان خوانده شود.
2- رطوبت نگار
اين دستگاه ثبت مداوم رطوبت هوا را انجام مي‌دهد. جسم حساس در اين دستگاه چند تار موي معمولي مي‌باشد كه با زيادشدن رطوبت هوا طول آن زياد شده و با كاهش رطوبت طول آن كم مي‌شود. به وسيله چند فنر و اهرم بسيار ظريف تغييرات طول مو به يك قلم كه روي بازوي فلزي نصب مي‌باشد، منتقل شده و اين قلم تغييرات رطوبت را روي يك استوانه چرخان يا ثبات رسم مي‌كند. طرز كار اين دستگاه مشابه دستگاه حرارت نگار مي‌باشد.

3- رطوبت- دمانگار
اين دستگاه به منظور اندازه‌گيري‌هاي دما و رطوبت نسب در كشتي‌هاي تجارتي به كار برده مي‌شود و تركيبي از دو دستگاه دمانگار و رطوبت نگار است كه در يك محفظه تعبيه شده‌اند. نوار كاغذي اين دستگاه به دو قسمت دما و رطوبت تقسيم شده است. قسمت بالايي نوار كاغذي تغييرات دما و قسمت پايين تغييرات رطوبت نسبي را نشان مي‌دهد. قلم‌هاي ترسيم كننده منحني‌هاي تغييرات دما و رطوبت نسبي به اجسام حساس به اين دو كميت مرتبط مي‌باشد و حركات آنها تابعي از حركات اجسام حساس است كه تغييرات آنها را بر روي كاغذ ترسيم مي‌نمايند.

دماسنج . رطوبت سنج حداقل/حداکثر دیجیتال
1-مدل parpex 40
در این مدل استفاده کننده حداکثر دمای قابل قبول برای گلخانه را به دستگاه میدهد.دستگاه علاوه بر نمایش دما هر گاه دمای محیط بیش از مقدار تعیین شده باشد یک رله را فعال میکند .کنتاکتهای این رله میتوانند مستقیما یا با واسطه سیستمهای خنک کننده مانند فن و ... را فعال کرده و باعث کم شدن دما میشوند.همینکه دما کاهش پیدا کرد بطور اتوماتیک فن و... خاموش میشوند.محدوده دما از 5 درجه تا 70 درجه قابل تنظیم است .همان طور که ملاحظه میشود این دستگاه قادر است دمای گلخانه را زیر دمای دلخواه استفاده کننده مثلا 30 درجه سانتیگراد نگه دارد.محدوده دما از 5 درجه تا 70 درجه قابل تنظیم است.

2-مدل parpex 45 .
در این مدل استفاده کننده حداقل و حداکثر دمای قابل قبول برای گلخانه را به دستگاه میدهد.دستگاه علاوه بر نمایش دما هر گاه دمای محیط بیش از مقدار تعیین شده باشد یک رله را فعال میکند .کنتاکتهای این رله میتوانند مستقیما یا با واسطه سیستمهای خنک کننده مانند فن و ... را فعال کرده و باعث کم شدن دما میشوند.همینکه دما کاهش پیدا کرد بطور اتوماتیک فن و... خاموش میشوند.همچنین هر گاه دمای محیط کمتر از مقدار تعیین شده شود یک رله دیگر فعال میشود .کنتاکتهای این رله میتوانند مستقیما یا با واسطه سیستمهای گرم کننده مانند هیتر و ... را فعال کرده و باعث زیاد شدن دما بشوند.همینکه دما افزایش پیدا کرد بطور اتوماتیک هیتر و... خاموش میشوند.

همان طور که ملاحظه میشود این دستگاه قادر است دمای گلخانه را بین دو دمای دلخواه استفاده کننده مثلا بین 15 درجه تا 30 درجه سانتیگراد نگه دارد.محدوده دما از 5 درجه تا 70 درجه قابل تنظیم است.
3-مدل parpex 50
در این مدل استفاده کننده حداکثر رطوبت نسبی قابل قبول برای گلخانه را به دستگاه میدهد.دستگاه علاوه بر نمایش رطوبت نسبی هر گاه رطوبت نسبی محیط بیش از مقدار تعیین شده باشد یک رله را فعال میکند .کنتاکتهای این رله میتوانند مستقیما یا با واسطه سیستمهای کم کننده رطوبت مانند فن و ... را فعال کرده و باعث کم شدن رطوبت نسبی میشوند.همینکه

رطوبت نسبی کاهش پیدا کرد بطور اتوماتیک فن و... خاموش میشوند.ان طور که ملاحظه میشود این دستگاه قادر است رطوبت گلخانه را زیر رطوبت دلخواه استفاده کننده مثلا 40% نگه دارد. محدوده نتظیم رطوبت نسبی از 10% تا 90% میباشد.

4-مدل parpex 55 ( تولید فقط با سفارش)
در این مدل استفاده کننده حداقل و حداکثر رطوبت نسبی قابل قبول برای گلخانه را به دستگاه میدهد.دستگاه علاوه بر نمایش رطوبت محیط هر گاه رطوبت نسبی محیط بیش از مقدار تعیین شده باشد یک رله را فعال میکند .کنتاکتهای این رله میتوانند مستقیما یا با واسطه سیستمهای کاهش دهنده رطوبت مانند فن و ... را فعال کرده و باعث کم شدن رطوبت میشوند.همینکه رطوبت کاهش پیدا کرد بطور اتوماتیک فن و... خاموش میشوند.همچنین

هر گاه رطوبت محیط کمتر از مقدار تعیین شده شود یک رله دیگر فعال میشود .کنتاکتهای این رله میتوانند مستقیما یا با واسطه سیستمهای تولید رطوبت مانند دستگاهاهی رطوبت ساز و ... را فعال کرده و باعث زیاد شدن رطوبت بشوند.همینکه رطوبت افزایش پیدا کرد بطور اتوماتیک دستگاه های رطوبت ساز و... خاموش میشوند.
همان طور که ملاحظه میشود این دستگاه قادر است رطوبت نسبی گلخانه را بین دو رطوبت دلخواه استفاده کننده مثلا بین 10% تا 50 درجه نگه دارد.محدوده نتظیم رطوبت نسبی از 10% تا 90% میباشد.

انواع دماسنج ها و طرز کار آنها ( Thermometer)

تعریف دما سنج
میزان الحراره که سرما و گرما را نشان میدهد، این لفظ فرانسوی است و در فارسی مستعمل است لیکن هنوز جزء زبان نشده است(فرهنگ نظام). ماخوذ از ترموس بمعنی گرما و مترون بمعنی اندازه یونانی و آلتی است که از روی آن میزان گرما اندازه گیری میشود و معمولا از یک لوله شیشه ای که دو طرف آن بسته و در قسمت پایین آن مخزنی پر از جیوه یا الکل تعبیه شده است تشکیل می گردد برای مدرج ساختن آن ، ترمومترهای جیوه ای را در ظرف بخار آبی که در حال جوش است (کنار دریا) قرار میدهند، جیوه بر اساس خاصیت انبساط اجسام در مقابل حرارت در لوله بالا میرود

ودر نقطه ای که توقف می کند آن نقطه را با عدد 100 علامت می گذارند. سپس مخزن جیوه را در خرده یخ در حال گداز می گذارند. جیوه از لوله پائین می آید و در نقطه ای متوقف می شود که آن را، نقطه صفر میزان الحراره فرض می کنند و در حقیقت نقطه انجماد آب یا نقطه ذوب یخ است . آنگاه میان این دو رقم را با اعداد علامت گذاری نموده که هر قسمت را یک درجه نامند. و اینگونه ترمومترها که بصد درجه تقسیم شده اند ترمومتر سانتی گراد می نامند. چه غیر از این درجه بندی انواع دیگری نیز وجود داردکه از آنجمله است ترمومتر رئومور و ترمومتر فارنهایت . ترمومتر رئومور -

در این گرماسنج نقطه یخ یا صفر درجه سانتی گراد برابر است ولی نقطه غلیان آب در این گرماسنج 80 درجه است چه دانشمند فرانسوی در گرماسنج خود بین نقطه انجماد آب یا ذوب یخ و نقطه غلیان آب را 80 درجه تقسیم کرده و بالنتیجه 80 درجه ترمومتر رئومور برابر با صد درجه ترمتر سانتیگرادمیباشد.

محدوده کاری دما سنج
باید توجه داشت که با ترمومترهای جیوه ای نمی توان سرماهای کمتراز 35 درجه زیر صفر را اندازه گیری کرد زیرا جیوه در 39 - درجه سانتی گراد منجمد میشود. از این روی برای اندازه گیری سرماهای شدید از ترمومترهای الکلی استفاده می کنند زیرا الکل در 120 درجه سانتی گراد مایع است و بالعکس در 78 درجه سانتی گراد بجوش می آید از این روی ترمومتر ماگزیما و منیما را بطور مرکب بکار می برند که از الکل و جیوه تشکیل می یابد این نوع میزان الحراره می تواند حداکثر درجه حرارت و حداقل آنرا در مدت معینی مثلا یک شبانه روز تعیین کند و از یک میزان الحراره الکلی دراز

تشکیل شده است و برای اینکه جای زیاد نگیرد ساقه آنرا دو مرتبه خم کرده اند و در قسمت خمیده آن که بشکل «ایو»ی فرانسه می باشد جیوه ریخته شده و بدین ترتیب الکل به دو قسمت تقسیم می شود: یک قسمت در طرف راست لوله باقی می ماند که بالای آن حباب خالی از هواست کمی الکل در آن بخار می شود و طرف چپ آن منتهی به مخزن الکل است . در بالای دو طرف جیوه دوسوزن فولادی موسوم به نشانه قرا دارد.

طرز عمل
طرز عمل - وقتی هوا گرم میشود الکل مخزن وسطی منبسط می گردد و جیوه را در شاخه چپ بطرف پائین میراند و در نتیجه جیوه در شاخه دومی بالا می رود و نشانه راهمراه می برد. وقتی هوا سرد میشود الکل منقبض می شود و بجای خود برمی گردد. ولی نشانه طرف راست بکنار لوله می چسبد و پائین نمی آید. در صورتی که جیوه در طرف چپ ، نشانه را بالا می برد و اگر دو مرتبه هوا

گرم شود این نشانه به کنار لوله می چسبد و این عمل در مدت معینی چندین بار ممکن است تکرار شود. هنگام بازدید ترمومتر نشانه طرف راست حداکثر درجه حرارت و نشانه طرف چپ حداقل آن را نشان میدهد در صورتی که سطح جیوه در این موقع در هر شاخه را که بگیریم درجه حرارت همان زمان را تعیین میکند. مثلا در حداعلای درجه حرارت 5/21 + و حداقل آن 5/10 - و درجه حرارت موقع بازدید 12 درجه است و برای باز گرداندن نشانه های آهنی تا سطح جیوه از یک آهن ربای نعلی شکل استفاده میشود.

انواع دما سنج

ترمومتر پزشکی
ترمومتر پزشکی ، این گرماسنج جهت اندازه گرفتن حرارت بدن بکار می رود و چون حد متوسط حرارت بدن انسان 37 درجه سانتی گراد (5/98 درجه فارنهایت ) است در ترمومترهای پزشکی بر اساس سانتیگراد بین 33 تا 42 در میشود .و برای اینکه بمجرد جدا شدن ترمومتر از بدن انسان (زیر زبان - زیر بغل داخل مقعد...) و برخورد با حرارت یا برودت محیط، جیوه داخل ترمومتر تغییر مکان پیدا نکند، خمیدگی مخصوصی در انتهای لوله ترمومتر نزدیک مخزن جیوه قرار میدهند و هر بار که بخواهند آنرا بکار برند چندین بار ترمومتر را بطرف مخزن تکان شدید میدهند تا جیوه داخل لوله از خمیدگی بگذرد و کاملا وارد مخزن گردد.

پیرومتر یا ترموالکتریک
ترمومتر دیگری در صنایع بکار میرود بنام : پیرومتر یا ترموالکتریک - اساس این ترمومتر بر این خاصیت است که اگر فصل مشترک دو سیم فلزی مختلف را حرارت دهیم جریان برق در آنها برقرار میشود و بوسیله یک «میلی آمپرمتر» دقیق میتوان ثابت کرد که هرچه درجه حرارت زیادتر شود شدت جریان حاصل نیز بیشتر خواهد شد و با اندازه گرفتن شدت جریان درجه حرارت را معلوم میسازند. باید دانست که اختراع ترمومتر را به بسیاری از دانشمندان نسبت میدهند ولی حقیقت آن است که گالیله دانشمند ایتالیایی پیش از سال 1597 م . این ابزار را اختراع کرده و سپس تکامل یافته است . (از لاروس قرن بیستم و کتاب فیزیک تالیف رهنما). و رجوع به گرماسنج و میزان الحراره شود.

دما سنج گازی
جنس ، ساختمان ، و ابعاد دماسنج در ادارات و موسسات مختلف سراسر دنیا که این دستگاه را به کار می‌برند. تفاوت دارد و به طبیعت گاز و گستره دمایی که دماسنج برای آن در نظر گرفته شده است، بستگی دارد. این دماسنج شامل حبابی از جنس شیشه ، چینی ، کوارتز ، پلاتین یا پلاتین ـ ایریدیم ( بسته به گستره دمایی که دماسنج در آن به کار می‌رود ) ، که به وسیله یک لوله موئین به فشارسنج جیوه‌ای متصل است، می باشد. این دماسنج براساس دو قانون ذکر شده در مورد گاز کامل کار می‌کند.

قوانین گازها
همان وقت که اسحاق نیوتن در کمبریج درباره نور و جاذبه می‌اندیشید، یک نفر انگلیسی دیگر به نام رابرت بویل ، در آکسفورد سرگرم مطالعه در باب خواص مکانیکی و تراکم پذیری هوا و سایر گازها بود. بویل که خبر اختراع گلوله سربی اوتوفون گریکه را شنیده بود، طرح خویش را تکمیل کرد، و دست به کار آزمایشهایی برای اندازه ‌گیری حجم هوا در فشار کم و زیاد شد.

نتیجه کارهای وی چیزی است که اکنون به قانون بویل ماریوت معروف است، و بیان می‌کند که حجم مقدار معینی از هر گاز در دمای معین با فشاری که بر آن گاز وارد می‌شود، بطور معکوس ، متناسب است با فشاری که بر آن گاز وارد می‌شود.

حدود یک قرن بعد ، ژوزف گیلوساک فرانسوی ، در ضمن مطالعه انبساط گازها ، قانون مهم دیگری پیدا کرد که بیان آن این است: فشار هر گاز محتوی در حجم معین به ازای هر یک درجه سانتیگراد افزایش دما ، به اندازه 273/1 حجم اولیه‌اش افزایش می‌یابد. همین قانون را یک فرانسوی دیگر به نام ژاک شارل ، دو سال پیش از آن کشف کرده بود. و از این رو اغلب آن را قانون شارل گیلوساک می‌نامند. این دو قانون مبنای ساخت دماسنجهای گازی قرار گرفت.

دماسنج مایعی
این نوع دماسنج یکی از رایج ترین انواع دماسنجهای مورد استفاد درصنعت و غیره می باشد. عمدتا این نوع دماسنج را بعنوان دماسنجهای جیوه ای یا الکلی می شناسیم. ساختمان این نوع دماسنجها از یک مخزن مایع و یک لوله مویین تشکیل شده که مایع درون مخزن در اثر انبساط از لوله مویین بالا رفته و دمای متناسب را نشان میدهد.
دماسنج جیوه ای را می توان برای اندازگیری دما از 37.8- تا315 سانتی گراد استفاده نمود. اما اگرفضای بالای سطح جیوه را از گاز ازت پر نمایند ، می توان تا دمای 538 درجه از آن استفاده نمود.

دماسنج انبساط سیال
این نوع دماسنج یکی از باصرفه ترین ، رایج ترین و تطبیق پذیر ترین وسایل اندازگیری دما در صنعت می باشد.اساس کار این دماسنج در شکل مقابل نشان داده شده است.همانگونه که ملاحظه می شود با افزایش دما فشار درون حباب که می تواند محتوی مایع ، گاز یا بخار باشد ، بالا رفته و توسط فشار سنج اندازه گیری می شود. طول لوله مویین می تواند تا 60 متر باشد ؛ اما این مقدار بر دقت اندازه گیری دما تاثیر گذار خواهد بود.بهترین حالت زمانی است که از لوله مویین کوتاه که به یک ترانس دیوسر فشار الکتریکی متصل شده استفاده گردد.

دماسنج الکتریکی
این نوع دماسنجها اصولا کاربردهای فراوانی در صنعت داشته و قادرند از دماهای پایین تا دماهای بسیار بالا را اندازه گیری نمایند.که عمدتا بصورت مقاومتی و ترموکوپل هستند.

- دماسنج با مقاومت الکتریکی:
دماسنج مقاومتی به صورت یک سیم بلند و ظریف است، معمولا آن را به دور یک قاب نازک می‌پیچند تا از فشار ناشی از تغییر طول سیم که در اثر انقباض آن در موقع سرد شدن پیش می‌آید،