Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

особенности, описание, виды и принцип работы термоэлектрических датчиков

Термопара — это термоэлектрический преобразователь. Иными словами – это прибор, используемый для измерения температур в разных областях: в медицине, в промышленности, науке, в системах автоматики, а также в быту. В настоящее время термопары широко распространены и применяются практически повсюду. На практике чаще всего ис­пользуются термопары K типа, а также J и Т. С их помощью измеряют температуры воды, воздуха, газов, смазочных материалов и так далее.

  • Классификация по типам
  • Технические характеристики прибора
  • Основной принцип работы
  • Достоинства и недостатки

Классификация по типам

При желании возможно создать такой прибор даже самостоятельно. Однако следует все же знать некоторые особенности таких преобразователей, их различие по типу применяемых материалов. А классифицируются виды термопар так:

  1. Тип E. Используется сплав хромель – константан. Эти датчики обладают высокой чувствительностью – до 68 мкВ/°C. Подходят для криогенного использования. Температуры, при которых возможно применение, колеблются от -50 °C до +740 °C.
  2. Тип J. Здесь применяют состав железо – константан. Используются для условий в температурных диапазонах от -40 °C до +750 °C. Имеет повышенную производительность –50 мкВ / °С.
  3. Термопары типа K выполняются на основе сплава хромеля и алюминия. Это, несомненно, самые популярные датчики широкого назначения. Обладают производительностью до 41 мкВ/°C. Применяются в температурных диапазонах от -200 °С до +1350 °C. В неокисляющих и инертных условиях датчики типа K используются до 1260 °C.
  4. Тип M. Эти термопары применяются в основном в вакуумных печах. Используются при температурах до +1400 °C.
  5. Регуляторы типа N – никросил-нисиловые. Они стабильны и стойки к окислению, имеют производительность 39 мкВ/ °C. Поэтому их используют при температурах от -270 °C до +1300 °C.
  6. Устройства типов B, R и S выпускаются из сплава родия и платины.
    Класс B, R и S – датчики довольно дорогие и имеют низкую производительность: всего 10 мкВ/° C. Используются благодаря высокой надежности исключительно для измерения высоких температур.
  7. Датчики на основе сплавов рения и вольфрама. В основном они работают в автоматике промышленных процессов, в производстве водорода и так далее. Не рекомендуется применять в кислотных средах.

Технические характеристики прибора

Примечательно, что термопарам не нужны никакие дополнительные источники питания. Они применяются для измерения температур достаточно большого диапазона: от -200 °C до +2000 °C. При этом они обладают меняющимися параметрами. Проблематично еще и то, что надо учитывать влияние температуры свободных концов на заключительные результаты измерений. Помимо этого, низкое выходное напряжение требует достаточно точных усилителей.

Ярким примером использования приборов, созданных по принципу термопар, служат компактные цифровые термометры. В настоящее время — это основной и, пожалуй, самый массовый прибор для осуществления статических и динамических измерений.

Выходным сигналом термопары является постоянное напряжение. Он достаточно просто преобразуется в цифровой код. А затем его можно измерить с помощью простейших приборов. Для этих целей можно взять, к примеру, малогабаритный цифровой мультиметр.

Измерительные приборы на основе термопар отличает высокая точность и чувствительность, а также правильность характеристик преобразования. Обычно напряжение на выходе колеблется от 0 до 50 мВ, а типичная производительность — от 10 до 50 мкВ/°C. Все зависит от используемых в датчике материалов.

Основной принцип работы

В основу принципа работы термопары положен термоэлектрический эффект, называемый иначе эффект Зеебека. Он гласит, что когда проводник подвергается воздействию, соответственно изменяется его сопротивление и напряжение.

Принцип действия термопары состоит в том, что если соединить последовательно два разнородных металлических проводника, то при этом образуется замкнутая электрическая цепь. Если затем нагреть это соединение, то в цепи возникнет электродвижущая сила (термо-ЭДС). Под ее воздействием в замкнутой цепи и возникает электрический ток.

Место нагрева, как правило, называют горячим спаем, соответственно холодный спай не нагревается. Значение термо-ЭДС измеряется путем подключения в разрыв электрической цепи гальванометра или микровольтметра. То есть она напрямую зависит от разности температур между холодным и горячим спаем.

Вследствие нагревания места соединения проводников термопары между свободными концами образуется разность потенциалов. Она легко преобразовывается в цифровой код. Возникает возможность определения температуры нагрева на месте соединения проводников.

Для точности проведения измерений холодный спай должен всегда иметь неизменную температуру. Поскольку этого довольно сложно добиться, применяются компенсационные схемы.

Достоинства и недостатки

Термопары обладают многими достоинствами в сравнении с аналогичными термоэлектрическими датчиками температуры. К плюсам, например, относят:

  • простая конструкция;
  • прочность;
  • надёжность;
  • универсальность;
  • низкая стоимость;
  • можно пользоваться в самых разных условиях;
  • можно измерять самые разные температуры;
  • точность произведенных измерений.

Однако, как и любой другой прибор, эти датчики имеют свои недостатки:

  • довольно низкое напряжение на выходе;
  • нелинейность.

Измерение температур с использованием термопар, изобретенное еще в XIX веке, достаточно широко применяется в современном производстве. Кроме того, существуют такие сферы деятельности, где применение этих датчиков становится порой единственным возможным способом получения необходимых измерений.

Все, что нужно знать о термопарах

ООО “Вектор-Инжиниринг”

Многофункциональный датчик качества воздуха

подробнее .

..

WS/O – Компактная метеостанция


НОВИНКА!

подробнее …


Каталоги, Брошюры

  • Главная »
  • Статьи »
  • Все, что нужно знать о термопарах

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики для измерения температуры. Термопара (термоэлектрический преобразователь) – это два проводника из разных материалов, спаянных с одной стороны (горячий спай) и свободных с другой стороны (холодный спай- условный спай). Приспособление несложное, и принцип действия тоже – когда термопара нагревается или охлаждается, разные металлы меняют температуру с разной скоростью, и разница позволяет возникнуть термоэлектродвижущей силе (ЭДС), или, говоря другими словами, происходит эффект Зеебека. Благодаря этому удается измерить температуру.

Непосредственное участие в измерении ложится на горячий спай, а свободные концы подключаются к измерительному прибору. Главной характеристикой термопар, является их Тип, который определяется разновидностью спаянных металлов.

На прибор от термопары поступает напряжение в милливольтах, которое он сопоставляет с таблицей напряжений (согласно типу термопары), таблица заложена в памяти прибора и отражает текущее значение измерения.

Таблица для Тип K (NiCr-Ni)

Typ K

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200.00 -5,891 -6,035 -6,158 -6,262 -6,344 -6,404 -6,441 -6,458    
-100.00 -3,553 -3,852 -4,138 -4,410 -4,669 -4,912 -5,141 -5,354 -5,550 -5,730
0   -0,392 -0,777 -1,156 -1,527 -1,889 -2,243 -2,586 -2,920 -3,242
  0 10 20 30 40 50 60 70 80
90
0   0,397 0,796 1,203 1,611 2,022 2,436 2,850 3,266 3,681
100 4,095 5,549 4,919 5,327 5,733 6,137 6,539 6,939 7,338 7,737
200 8,137 8,537 8,938 9,341 9,745 10,151 10,560 10,969 11,381 11,793
300 12,207 12,623 13,039 13,456 13,874 14,292 14,712 15,132 15,552 15,974
400 16,395 16,818 17,241 17,664 18,088 18,513 18,938 19,363 19,788 20,214
500 20,640 21,066 21,493 21,911 22,346 22,772 23,198 23,624 24,050 24,476
600 24,902 25,327 25,751 26,176 26,599 27,022 27,445 27,867 28,288 28,709
700 29,128 29,547 29,965 30,383 30,799 31,214 31,629 32,042 32,455 32,866
800 33,277 33,686 34,095 34,502 34,909 35,314 35,718 36,121 36,524 36,925
900 37,325 37,724 38,122 38,519 38,915 39,310 39,703 40,096 40,488 40,879
1000 41,269 41,657 42,045 42,432 42,817 43,202 43,585 43,968 44,349 44,729
1100 45,108 45,486 45,863 46,238 46,612 46,985 47,356 47,726 48,095 48,462
1200 48,828 49,192 49,555 49,916 50,276 50,633 50,990 51,344 51,697 52,049
1300 52,398 52,747 53,093 53,439 53,782 54,125 54,466 54,807    
Таблица для Тип J (Fe-CuNi)

Typ J

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -7,890 -8,096                
-100,00 -4,632 -5,016 -5,426 -5,801 -6,159 -6,499 -6,821 -7,122 -7,402 -7,659
0 0,000 -0,501 -0,995 -1,481 -1,960 -2,431 -2,892 -3,344 -3,785 -4,215
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 0,507 1,190 1,536 2,058 2,585 3,115 3,649 4,186 4,725
100 5,269 5,812 6,590 6,907 7,457 8,008 8,560 9,113 9,667 10,222
200 10,777 11,332 11,887 12,442 12,998 13,553 14,108 14,663 15,217 15,771
300 16,325 16,879 17,432 17,984 18,537 19,089 19,640 20,192 20,743 21,295
400 21,846 22,397 22,949 23,501 24,054 24,607 25,161 25,716 26,272 26,829
500 27,388 27,949 28,511 29,075 29,642 30,210 30,782 31,356 31,933 32,513
600 33,096 33,683 34,273 34,867 35,464 36,066 36,671 37,280 37,893 38,510
700 39,130 39,754 40,382 41,013 41,647 42,283 42,922 43,563 44,207 44,852
800 45,498 46,144 46,790 47,434 48,076 48,716 49,354 49,989 50,621 51,249
900 51,875 52,496 53,115 53,729 54,341 54,948 55,553 50,155 56,753 57,349
1000 57,942 58,533 59,121 59,708 60,293 60,876 61,459 62,039 62,619 63,199
1100 63,777 64,355 64,933 65,510 66,087 66,664 67,240 67,815 68,390 68,964
1200 69,536                  
Таблица для Тип L (Fe-CuNi)

Typ L

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -8,15                  
-100,00 -4,75 -5,15 -5,53 -5,9 -6,26 -6,6 -6,93 -7,25 -7,56 -7,86
0 0 -0,51 -1,02 -1,53 -2,03 -2,51 -2,98 -3,44 -3,89 -4,33
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 -0,52 -1,05 -1,58 -2,11 -2,65 -3,19 -3,73 -4,27 -4,82
100 5,37 5,92 6,47 7,03 7,59 8,15 8,71 9,27 9,83 10,39
200 10,95 11,51 12,07 12,63 13,19 13,75 14,31 14,88 15,44 16
300 16,56 17,12 17,68 18,24 18,8 19,36 19,92 20,48 21,04 21,6
400 22,16 22,72 23,29 23,86 24,43 25 25,57 26,14 26,71 27,28
500 27,85 28,43 29,01 29,59 30,17 30,75 31,33 31,91 32,49 33,08
600 33,67 34,26 34,85 35,44 36,04 36,64 37,25 37,85 38,47 39,09
700 39,72 40,35 40,98 41,62 42,27 42,92 43,57 44,23 44,89 45,55
800 46,22 46,89 47,57 48,25 48,94 49,63 50,32 51,02 51,72 52,43

Периодически у многих клиентов возникают проблемы с определением типа термопары, когда нет описательных характеристик и необходимо подобрать замену или аналог. Решить ее довольно просто, главное знать принципы классификации термопар. В системе классификации термоэлементов есть цветовая маркировка изоляции проводников.

Например, европейская классификация по сплавам для термопар Тип L (Fe-CuNi) и Тип J (Fe-CuNi) одинаковая, очень важно понимать что они не взаимозаменяемые и напряжение на выходе при одной и той же температуре у этих термопар будет разное. Таблица стандартов по цветовой маркировке изоляции проводов будет очень полезна в определении типа термопары, если нет никакой маркировки.

Также необходимо отметить разновидность исполнения сенсорной части (горячего спая) термопар. Они бывают с изолированным и неизолированным рабочим спаем.

Показатель быстродействия при измерении температуры у неизолированной термопары выше, чем у изолированной. Но при этом усложняется схема подключения и требуются изолированные модули ввода. Поскольку разница в быстродействии не столь существенна, в основном используются термопары с изолированным спаем.

Как и все измерители температуры, термопары имеют классификацию по точности.

Для примера классы точности Тип K и Тип J, самых распространенных в использовании термопар

Класс 1: ±1.5 °C или ±0.004 x T (Тип K: -40 до +1000 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Класс 2: ±2.5 °C или ±0.0075 x T (Тип K: -40 до +1200 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Технические характеристики наиболее популярных термоэлектрических преобразователей (термопар) в соответствии с ГОСТ 3044 приведены в таблице:

Тип термопары НСХ термопары Материал положительного термоэлектрода Материал отрицательного термоэлектрода Диапазон измеряемых температур, °C Рабочий диапазон температур, °C

ТХК

Тип L

XK (L) Сплав хромель НХ9,5 (90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав копель МНМц 43-0,5 (56% Cu + 44% Ni) -200. ..800 -200…600

ТХA

Тип K

ХА (K) Сплав хромель НХ9,5(90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав алюмель НМц АК 2-2-1 (94,5% Ni + 5,5% Al, Si, Mn, Co) -200…1300 -200…1000

ТЖК

Тип J

ЖК (J) Железо (Fe) Сплав константан (55% Cu + 45% Ni, Mn, Fe) -200…900 -200…700

ТПП

Тип S

ПП (S) Сплав платинородий ПР-10 (90% Pt + 10% Rh) Платина (Pt) 0…1600 0…1300

ТПР

Тип B

ПР (B) Сплав платинородий ПР-30 (70% Pt + 30% Rh) Сплав платинородий ПР-6 (94% Pt + 4% Rh) 300. ..1800 300…1600

Многие клиенты заблуждаются в том, что если типу термопары соответствует рабочий диапазон, например, 1200оС, то все модели термопары с этим типом будут работать в данном диапазоне. Незащищенный спай термопары быстро выгорит, и термопара выйдет из строя. Именно поэтому, сообразно задачам в измерении и рабочим диапазонам, есть разные по конструктиву и степени защиты модели термопар. Самой распространенной защитой для спая/термопары является металлический чехол или гильза из сплава Инконель 600 (2.4816, жаропрочный сплав на никелевой основе). Изоляцией для спая служит окись магния (MgO), сжатая под давлением. Такая защита делает термопару устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации (повышенное давление, вибрация, сотрясения), позволяет выдерживать высокие механические нагрузки и обеспечивает долгий срок службы термопары, а также в зависимости от диаметра позволяет термопаре быть гибкой.

Ярким примером такой термопары, которая достаточно универсальна в своем прикладном характере, является термопара в жаропрочной оболочке MKG/E:

Термопара Тип K (NiCr-Ni), стекловолоконный кабель

Модель: MKG/E

  • -220. ..+1150°C
  • тип K (NiCr-Ni)
  • Класс 1
  • гибкая оболочка
  • стекловолоконный кабель 2м, 4м, 6м…
  • IP65

Термопара MKG/E заключена в жаропрочную оболочку из сжатой под давлением окиси магния. Это делает ее устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации.читать подробнее…

Поскольку сферы применения термопар очень многогранны, то и модификации термопар имеют достаточное многообразие.

Например, для измерения температуры вязких веществ в экструдерах или измерении температуры подшипников, часто используются байонетные термопары. Такие, как BF1/T или BF2/T.

Байонетная термопара с заостренным 120° измерительным наконечником

Модель: BF1/T

  • -30…+350°C
  • тип J, K, L
  • Класс 1
  • 120° наконечник
  • байонетный разъем

Термопара BF1/T имеет байонетное соединение и заостренный на 120° измерительный наконечник. Предназначена для измерения температуры в диапазоне от -30 до +350°C.читать подробнее…

В пищевой промышленности часто используются прокалывающие термопары, для измерения температуры продукта. Это может быть просто необходимым условием, чтобы соблюдать технологический процесс.

Ручная прокалывающая термопара с ручкой из ПТФЭ для быстрого и точного измерения температуры вязко-пластичных веществ

Модель: HE/T

  • -50…+600°C
  • тип J, K, L
  • Класс 1
  • рукоятка из ПТФЕ
  • TC мини-штекер

Ручная прокалывающая термопара HE/T предназначена для быстрого и точного измерения температуры вязко-пластичных веществ в диапазоне -50…+600°C.читать подробнее…

Обращаем ваше внимание на то, что очень часто для сохранения точности в измерении температуры посредством термопар, требуются особые компоненты для их подключения, это коннекторы и компенсационный кабель.

Коннектор для термопар Тип K, J

Модель: ST/E

  • TE-разъем папа/мама
  • размер Мини/Стандарт

Предназначены для быстрого и надежного подсоединения термопар к измерительным приборам большинства производителей измерительной техники. Подсоединение имеет полярность.читать подробнее…

Компенсационный кабель для термопар

Модель: ALK/E

  • для термопар Тип К, J, L
  • силиконовая изоляция (-50…+200°C)
  • стекловолоконная изоляция (-50…+400°C)
  • ПВХ изоляция (-30…+105°C)

Подключение термопар (термоэлектрических преобразователей) к функциональным и вторичным приборам происходит посредством компенсационных проводов.читать подробнее. ..

Термопары самых различных модификаций Вы сможете найти в нашем каталоге, это позволит решить вам задачи по измерению температуры с уверенностью в надежности и качестве.

Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас термопары по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, небольшими партиями, ведь ни для кого не секрет, что термопары очень часто требуется подобрать под индивидуальные нужды клиента.

Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам.

 

Область применения термопар очень широка, и, как правило, заменить их нельзя никаким другим прибором. Вот лишь некоторые из способов использования термопар:

  • промышленность и наука: с помощью термопар измеряется температура печи, выхлопных газов, дизельных двигателей, газотурбинных и паротурбинных установках и прочих промышленных процессов, в том числе автоматизированных; многие термопары подходят даже для работы в агрессивных средах, а также для использования при очень высоких температурах, например, с их помощью можно измерить температуру расплавленного металла;
  • быт: температура газовых котлов, водонагревателей, других отопительных приборов, паяльников, электроутюгов, электрокаминов;
  • наука и медицина: измерение температуры органов и тканей человека или животного.

Почти каждый и нас в той или иной степени сталкивается с применением термопар, поэтому полезно иметь о них хотя бы общее представление. Надеемся , что данная статья была полезна для вас, но если у вас остались вопросы, то мы с радостью ответим на них по телефонам по телефонам 8 (800) 500-09-67 и 8 (812) 340-00-57.

Датчик термопары

: Подробный обзор | Принцип работы термопары

Датчик термопары является одним из многих типов устройств измерения температуры, используемых для измерения различных переменных в промышленных приложениях. Они часто используются для измерения и контроля температуры на выхлопах газовых турбин, дизельных двигателей, в высокотемпературных печах и т. д. Термопары используются не только в промышленности, но и в ряде бытовых и коммерческих приложений. В термостатах датчики пламени и дыма, приборы, работающие на газе или жидком топливе, и т. д. соединены с термопарными датчиками для контроля повышения рабочей температуры. Поскольку датчики термопары имеют большое значение и являются широко используемыми типами датчиков температуры, важно быть грамотным в этом. В этом посте обсуждается, что такое термопары и как они работают.

Обзор термопар

Датчик термопары представляет собой чувствительное к температуре устройство, состоящее из двух проводов из разнородного материала. Благодаря различному составу эти провода имеют разную электропроводность. Разница в электропроводности создает дифференциальный электрический переход, между которыми также возникает зависящее от температуры напряжение. Это действие называется термоэлектрическим эффектом. Это измеренное напряжение далее проецируется для интерпретации температуры.

Датчики термопары доступны в различных моделях и сборках. Они изготавливаются в виде термопарных зондов, термопар с переходным соединением, термопар с разъемами, термопар с неизолированным проводом и т. д. Хотя термопарные датчики обеспечивают универсальность, функциональность или принцип работы остаются прежними.

Рассмотрим принцип работы термопар.

Знать о принципе работы термопар

Термопара работает по эффекту Зеебека.

Эффект Зеебека можно описать как генерацию дифференциального напряжения из-за разницы в электропроводности двух разных материалов. Назван в честь французского ученого Томаса Йохана Зеебека, который подтвердил, что если два разнородных металла соединить и нагреть, разница в повышении температуры этих двух металлов порождает электродвижущую силу (ЭДС). Та же концепция обратная в применении термопары.

Когда электрический ток проходит через два сваренных разнородных металла, возникает разность потенциалов, которая обратно проецируется для расчета разности температур. При прохождении электрического тока через переход из-за ограничений проводимости и сопротивления металлов происходит повышение температуры. Оба материала нагреваются при разных температурах, и разница в проводимости дает два разных напряжения для двух разных металлов.

Хотя принцип работы термопарных датчиков не сложен, он все же зависит от нескольких различных факторов. Измерения разности напряжений недостаточно для точного измерения.

Одним из наиболее важных факторов для точного измерения температуры датчиком термопары является эталонная температура в месте соединения (Tref). Важно знать точное значение Tref, чтобы избежать поправочного коэффициента при расчете зависимости напряжения от температуры. Есть два конкретных метода, используемых для определения и идентификации Tref. Ниже приведены методы, которые способствуют повышению точности показаний датчика термопары.

  • Метод ледяной бани: В этом методе соединительный блок погружается в ванну с полузамороженной дистиллированной водой, чтобы заморозить температуру соединения. После погружения Tref устанавливается на 0°C для справочных расчетов.
  • Метод компенсации холодного спая: В этом методе температура точки спая будет варьироваться, но она постоянно измеряется с помощью второго датчика температуры. Измеряется Tref в точке соединения, а затем точное значение Tref во время считывания используется в качестве поправочного коэффициента.

Компенсация показаний температуры выполняется одним из этих двух методов, чтобы обеспечить безошибочную работу термопарных датчиков.

Хотя введение и принцип работы термопар убедительны, важно также обратить внимание на качество этого датчика. Качество сборки термопарных датчиков обеспечивает точность показаний. Поэтому нужно покупать термопары у проверенных производителей или поставщиков, таких как The Transmitter Shop. Компания уже несколько лет поставляет промышленное технологическое оборудование, такое как термопары, преобразователи, датчики и т.д. Можно найти продукты премиум-качества от таких брендов, как Rosemount, Foxboro, Honeywell и т. д.

Похожие сообщения

Преобразователь температуры: как выбрать эффективный для вашего приложения?

Почему стоит выбрать преобразователь Rosemount 3144P, чтобы получить правильную обратную связь по температуре?

Что такое датчик RTD и как он работает?

Типы защитных гильз и советы по их выбору

Как добиться большей точности измерения температуры?

Все, что вам нужно знать об измерении температуры промышленных процессов

Принцип работы термопары | ATO.

com

Термопарные датчики температуры отличаются широким ассортиментом, низкой стоимостью, быстрым откликом и долговечностью. Они широко используются для измерения температуры в промышленности. Термопары R-типа могут измерять высокие температуры более 1700 градусов и в основном используются для измерения высоких температур. В сегодняшней статье поговорим о том, как работают термопары.

Термопара – это датчик, который соединяет два конца металлов из разных материалов и использует термоэлектрический эффект для измерения температуры. Как показано ниже:

Термопары основаны на термоэлектрическом эффекте. Тогда что такое термоэлектрический эффект?

Как мы знаем, когда напряжение подается на провод по длине, по проводу течет ток и он нагревается. Это явление называется тепловым действием тока. В 1821 году немецкий ученый Томас Иоганн Зеебек открыл эффект, обратный тепловому действию тока. Когда к обоим концам провода прикладывают разные температуры, на обоих концах провода возникает электродвижущая сила. После замыкания петли по проводу потечет ток. Это явление называется термоэлектрическим эффектом, также известным как эффект Зеебека. Ниже приведена иллюстрация термоэлектрического эффекта:

Черная линия на рисунке представляет собой металлическую проволоку, T1, T2 и T3 представляют собой различные перепады температур на металлической проволоке, а T3 больше, чем T1. Предполагая, что разница температур между T3 и T1 равна ΔT, напряжение на проводе равно:

V31=S(T)xΔT, где где где S(T) — это коэффициент Зеебека.

Зачем термопаре использовать два металла, если на проводе может создаваться разность потенциалов при разных температурах? Ответ таков: если щуп вольтметра сделан из того же металла, что и измеряемый провод, теоретически вольтметр не будет измерять никакого напряжения. Поскольку это эквивалентно удлинению провода, и между двумя концами удлиненного провода нет разницы температур, поэтому нет разницы в напряжении.

Коэффициенты Зеебека различны для разных металлов, а измеряемое напряжение равно интегралу разности функций коэффициента Зеебека двух материалов, поэтому в термопарах используются два разных металла. В зависимости от типа и содержания двух металлов термопары можно разделить на несколько типов:

Тип Состав Диапазон температур
Т медь / константан от -250°C до 400°C
Дж железо / константан от -180°C до 750°C
Е хромель / константан от -40°C до 900°C
К хромель/алюмель от -180°C до 1200°C
С платина-родий (10%) / платина от 0°C до 1700°C
Р платина-родий (13%) / платина от 0°C до 1700°C
Б платино-родий (30%) / платино-родий (6%) от 0°C до 1800°C
Н никросил / нисил от -270°C до 1280°C

Соединение двух металлов в термопаре называется измерительным спаем, также известным как горячий спай.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *