تھرموکوپل ایک عام درجہ حرارت کی پیمائش کرنے والا عنصر ہے۔ یہ درجہ حرارت کی پیمائش کرکے درجہ حرارت کے سگنل کو برقی حرارتی سگنل میں تبدیل کر سکتا ہے۔
تھرموکوپل کا کام کرنے کا اصول یہ ہے کہ جب دو مختلف کنڈکٹرز یا سیمی کنڈکٹرز A اور B ایک سرکٹ بناتے ہیں اور ان کے دونوں سرے ایک دوسرے سے جڑے ہوتے ہیں، جب تک کہ دونوں نوڈس کا درجہ حرارت مختلف ہوتا ہے، ایک سرے کا درجہ حرارت t ہوتا ہے، جسے ورکنگ اینڈ یا ہاٹ اینڈ کہا جاتا ہے، اور دوسرے سرے کا درجہ حرارت t0 ہوتا ہے، جسے فری اینڈ کے نام سے جانا جاتا ہے، جو کہ الیکٹرو ٹوپ اینڈ ریفرنس کے طور پر جانا جاتا ہے۔ قوت، جس کی سمت اور سائز کا تعلق موصل کے مواد اور دو رابطوں کے درجہ حرارت سے ہے۔ اس رجحان کو تھرمو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے، دو موصلوں پر مشتمل سرکٹ نام نہاد تھرموکوپل ہے۔ ان دو کنڈکٹرز کو تھرمو الیکٹرک پول کہا جاتا ہے، اور پیدا ہونے والی الیکٹرو موٹیو فورس کو تھرمو الیکٹرک الیکٹرو موٹیو فورس کہا جاتا ہے۔
تھرمو الیکٹرک EMF دو حصوں پر مشتمل ہے۔ ایک دو کنڈکٹر کا رابطہ EMF ہے، اور دوسرا ایک واحد کنڈکٹر کا درجہ حرارت کا فرق EMF ہے۔ تھرموکوپل لوپ میں تھرمو الیکٹرک EMF کی شدت کا تعلق کنڈکٹر کے مواد اور دو رابطوں کے درجہ حرارت سے ہے، لیکن اس کی شکل اور سائز سے نہیں۔ تھرموکوپل سینسر جب تھرموکوپل کے دو الیکٹروڈ مواد کو طے کیا جاتا ہے، تو تھرمو الیکٹرک EMF دو رابطہ درجہ حرارت T اور t0 ہوگا۔
یہ رشتہ عملی درجہ حرارت کی پیمائش میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ چونکہ ٹھنڈا اختتام t0 مستقل ہے، تھرموکوپل سینسر کے ذریعہ تیار کردہ تھرمو الیکٹرک EMF صرف گرم سرے کے درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے (ناپنے والا اختتام)، یعنی ایک مخصوص تھرمو الیکٹرک EMF ایک خاص درجہ حرارت سے مطابقت رکھتا ہے۔ ہم صرف تھرمو الیکٹرک EMF کی پیمائش کر کے درجہ حرارت کی پیمائش کا ہدف حاصل کر سکتے ہیں۔
تھرموکوپل درجہ حرارت کی پیمائش کا بنیادی اصول یہ ہے کہ مادی موصل کے دو مختلف اجزاء ایک بند سرکٹ بناتے ہیں۔
جب دونوں سروں پر درجہ حرارت کا میلان ہوگا، تو سرکٹ سے کرنٹ گزرے گا، اور پھر الیکٹرو موٹیو فورس ہوگی - دونوں سروں کے درمیان تھرمو الیکٹرک الیکٹرو موٹیو فورس، جو کہ نام نہاد سی بیک ایفیکٹ ہے۔ مختلف اجزاء کے ساتھ دو قسم کے یکساں کنڈکٹر تھرمو الیکٹرک قطب ہیں، ایک اعلی درجہ حرارت والا کام کرنے والا اختتام ہے، کم درجہ حرارت والا آزاد اختتام ہے، اور آزاد اختتام عام طور پر مستقل درجہ حرارت پر ہوتا ہے۔ تھرمو الیکٹرک EMF اور درجہ حرارت کے درمیان فنکشن ریلیشن شپ کے مطابق، تھرموکوپل کا گریجویشن ٹیبل بنایا گیا ہے۔ گریجویشن ٹیبل حاصل کیا جاتا ہے جب مفت اختتامی درجہ حرارت 0 ℃ ہے، اور مختلف تھرموکوپلز میں مختلف گریجویشن ٹیبل ہوتے ہیں۔
جب تیسرا دھاتی مواد تھرموکوپل سرکٹ سے منسلک ہوتا ہے، جب تک کہ مواد کے دو رابطوں کا درجہ حرارت ایک جیسا ہو، تھرموکوپل سینسر سے پیدا ہونے والا تھرمو الیکٹرک پوٹینشل برقرار رہے گا، یعنی یہ سرکٹ میں موجود تیسری دھات سے متاثر نہیں ہوگا۔ لہذا، جب تھرموکوپل کو درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو اسے ماپنے والے آلے سے جوڑا جا سکتا ہے، اور تھرمو الیکٹرک EMF کی پیمائش کے بعد ماپا جانے والے میڈیم کا درجہ حرارت معلوم کیا جا سکتا ہے۔ تھرموکوپل کے درجہ حرارت کی پیمائش کرتے وقت، اس کے سرد سرے کا درجہ حرارت (ناپنے والا اختتام گرم سرہ ہے، اور لیڈ وائر کے ذریعے ماپنے والے سرکٹ کے ساتھ جڑا ہوا سرا سرد اختتام کہلاتا ہے) کو غیر تبدیل شدہ رہنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس کی حرارتی صلاحیت ناپے گئے درجہ حرارت کے متناسب ہوتی ہے۔ اگر پیمائش کے دوران سرد اختتام (ماحول) کا درجہ حرارت تبدیل ہوتا ہے، تو یہ پیمائش کی درستگی کو سنجیدگی سے متاثر کرے گا۔ سرد اختتامی درجہ حرارت کی تبدیلی کی وجہ سے ہونے والے اثر و رسوخ کی تلافی کے لیے کچھ اقدامات کرنا تھرموکوپل کا نارمل کولڈ اینڈ کمپنسیشن کہلاتا ہے۔ ماپنے کے آلے کے ساتھ کنکشن کے لیے خصوصی معاوضہ دینے والی تار۔
تھرموکوپل کولڈ جنکشن معاوضہ کے حساب کے دو طریقے ہیں۔ سب سے پہلے ملی وولٹ سے درجہ حرارت تک ہے: سرد اختتامی درجہ حرارت کی پیمائش کریں، اسے متعلقہ ملی وولٹ ویلیو میں تبدیل کریں، اسے ملی وولٹ ویلیو میں شامل کریں۔ فلانگ تھرموکوپل ، اور اسے درجہ حرارت میں تبدیل کریں۔ ایک اور معاوضہ درجہ حرارت سے ملی وولٹس تک ہے: اصل درجہ حرارت اور سرد اختتامی درجہ حرارت کی پیمائش کریں، انہیں بالترتیب ملی وولٹ میں تبدیل کریں، اور پھر گھٹاؤ کے بعد ملی وولٹ حاصل کریں، یعنی درجہ حرارت۔
