Lämpömittari – määritelmä, tyypit, toiminta ja historia

Lämpömittari — selkeä opas: määritelmä, elohopea- ja alkoholiputket, digitaalinen ja bimetalli, toiminta sekä historia yhdellä silmäyksellä.

Lämpömittari on väline, jolla mitataan tai näytetään lämpötilaa (kuinka kuuma tai kylmä jokin on). Perinteisin malli on kapea, peitetty lasiputki, jonka sisällä on elohopeaa tai värjättyä alkoholia: neste laajenee lämpötilan noustessa ja nousee putkessa mitta-asteikon mukaan. Nykyisin yleisiä ovat myös digitaaliset lämpömittarit, jotka käyttävät elektroniikkaa ja erilaisia anturiteknologioita lämpötilan mittaamiseen ja lukemisen näyttämiseen.

Tyypit ja toimintaperiaatteet

• Nestetäytteiset lasilämpömittarit (elohopea tai alkoholi): toimivat lämpölaajenemisen periaatteella. Ne ovat yksinkertaisia ja kestäviä, mutta elohopea on myrkyllistä, joten elohopealämpömittareiden käyttöä on rajoitettu monissa maissa.
• Bimetallilämpömittarit: kaksi erilaista metallia on liitetty yhteen. Metallien eri lämpölaajeneminen saa levyn tai kierukan vääntymään ja siirtämään osoitinta asteikolla. Hyviä etäluettavuuteen ja mekaaniseen kestävyteen.
• Termoparit: perustuvat Seebeck-ilmiöön, jossa kahden eri metallin liitoksessa syntyy jännite, joka riippuu lämpötilasta. Soveltuvat laajalle lämpötila-alueelle ja teollisuuskäyttöön.
• RTD (Resistance Temperature Detector): metallinen (yleensä platina) vastus muuttuu lämpötilan mukaan. Tarjoavat hyvän tarkkuuden ja pitkäaikaisen sta billisyyden.
• Termistorit: puolijohtimista valmistettuja lämpötilaantureita, joiden resistanssi muuttuu voimakkaasti lämpötilan mukana. Käytetään mm. elektronisissa ja kuluttajalaitteissa.
• Infrapunalämpömittarit (pyrometrit): mittaavat kohteesta tulevaa säteilyä ilman kosketusta. Hyviä nopeisiin mittauksiin, liikkuville tai erittäin kuumille kohteille sekä hygieniasyistä (esim. kuumemittarit ilman kosketusta).
• Kaasutermometrit ja muut erikoismittarit: käytetään erityistarkkuutta vaativissa tieteellisissä sovelluksissa ja kalibroinneissa.

Toiminta ja mittaustekniikka

Lämpömittarin toimintaperiaate riippuu tyypistä: jotkut perustuvat materiaalejen lämpölaajenemiseen, toiset resistanssin tai jännitteen muutokseen tai säteilyn mittaamiseen. Elektronisissa mittareissa anturin signaali muunnetaan analogisesti tai digitaalisesti ja näytetään käyttöliittymässä. Usein laitteissa on kompensaatio nopeuden, kalibroinnin ja ympäristövaikutusten korjaamiseksi.

Historia

Varhaiset lämpömittarit Galileon ajoilta alkaen mittasivat ilman laajenemista ja supistumista; nämä varhaiset laitteet tunnetaan termosksoopeina (ilman suoraa asteikkoa). 1600-luvun puolivälin jälkeen kehitettiin lasiputkellisia lämpömittareita, joissa käytettiin alkoholia tai myöhemmin elohopeaa. 1800-luvulla keksittiin bimetallinen mekaaninen lämpömittari, jossa osoitinta liikutettiin bimetallikaistaleen avulla — tällaiset mittarit ovat edelleen suosittuja paikoissa, joissa halutaan lukea lämpötila kaukaa tai ilman sähköä. 1900-luvulla elektroninen anturateknologia ja digitaaliset näytöt yleistyivät, ja 2000-luvulla infrapunatekniikka ja mikroelektroniikka mahdollistivat entistä tarkemmat, nopeammat ja turvallisemmat mittarit.

Käyttöalueet

• Kotitaloudet: huoneiston, ulkolämpötilan ja ruoanlaiton mittaukseen.
• Terveys: kuumeen mittaamiseen suu-, korva-, otsa- tai kitarisa-lämpötilasta. Nykyiset lääkärikäyttöön sopivat mittarit ovat pääosin digitaalisia tai infrapunapohjaisia.
• Teollisuus: prosessinohjaus, lämpötilan valvonta ja turvallisuus asioissa; termoparit ja RTD-antureita käytetään laajalti.
• Tutkimus ja kalibrointi: tarkat laitteet kuten kaasutermometrit ja kalibroidut RTD:t.

Tarkkuus, kalibrointi ja huolto

Mittaustarkkuus vaihtelee tyypin ja valmistajan mukaan. Tarkat mittaukset vaativat säännöllistä kalibrointia luotettavaa standardia vasten. Elektroniset lämpömittarit voivat tarvita paristojen vaihtoa ja antureiden puhdistusta; lasilämpömittarit on suojattava rikkoutumiselta. Teollisuuslaitteissa suositellaan ennakoivaa ylläpitoa ja dokumentoituja kalibrointikäytäntöjä.

Turvallisuus ja ympäristö

Elohopealämpömittarit ovat tehokkaita ja tarkkoja mutta sisältävät myrkyllistä elohopeaa; rikkoutumisen seurauksena elohopean höyryt ja pisarat voivat saastuttaa ympäristöä ja aiheuttaa terveysriskejä. Siksi monissa maissa niiden myyntiä ja käyttöä on rajoitettu tai kielletty. Nykyisin suositellaan elohopeattomia vaihtoehtoja, kuten alkoholitäytteisiä, digitaalisia tai infrapunamittareita.

Yhteenveto

Lämpömittarit ovat monipuolisia välineitä, joita on erilaisia tarpeen mukaan: yksinkertaisista lasilaitteista tarkkoihin elektronisiin antureihin ja koskettamattomiin infrapunalaitteisiin. Valittaessa lämpömittaria on huomioitava käyttötarkoitus, tarkkuusvaatimukset, vasteaika sekä turvallisuus- ja ympäristönäkökohdat.

Lääketieteelliset lämpömittarit

1900-luvulla perinteinen kliininen lämpömittari oli elohopealämpömittari lasissa. Ihmiset laittoivat sen pään suuhunsa (suulämpö), kainaloonsa tai peräsuoleensa (peräsuolilämpö).

Suulämpötila voidaan määrittää vain sellaisilta potilailta, jotka pystyvät pitämään lämpömittaria oikein suussaan. Pienet lapset eivät siis voi käyttää tätä menetelmää. Se on ongelma myös yskiville tai oksenteleville henkilöille. Aikaisemmin se oli suuri ongelma, koska elohopealämpömittareilla lämpötilan mittaaminen kesti kauan. Nykyiset digitaaliset lämpömittarit ovat nopeampia. Jos henkilö juo jotain kuumaa tai kylmää, hänen on silti odotettava, ennen kuin hän voi mitata suunsa lämpötilan.

Kun mitataan henkilön peräsuolen lämpötilaa, lämpömittarin päällä on hyvä käyttää voidetta. Peräsuolen lämpömittarit ovat yleensä luotettavampia, koska muut tekijät eivät vaikuta niihin niin paljon. Joissakin maissa ihmiset pitävät nolona käyttää niitä yli kahden tai kolmen vuoden ikäisillä. Toisissa maissa pidetään normaalina, että lapset ja aikuiset käyttävät rektaalilämpömittaria.

1990-luvulla ihmiset monissa maissa pitivät elohopealämpömittareita liian vaarallisina, sillä elohopea on vaarallista, jos se vuotaa ulos. Nykyään käytämme elektronisia lämpömittareita. Joskus käytetään nestemäisiä lämpömittareita, mutta ei elohopeaa.

Lääketieteellisiä lämpömittareita on muitakin: tärykalvolämpömittareilla testataan tärykalvon (tärykalvon) lämpötilaa infrapunan avulla; kaistalämpömittareilla testataan henkilön lämpötila pään etuosasta.

 
Lääketieteelliset lämpömittarit.  

Hae kirjaimella