Термоэлектрические термометры (термопары)

Принцип действия термопары основан на так называемом эффекте Зеебека. Если две проволоки из разных металлов с одного конца сварить (это место будет называться рабочим или горячим спаем) и нагреть до температуры Т1, то на оставшихся свободных концах проволок (холодный спай) с более низкой, комнатной температурой Т2 появиться термоЭДС. Проводники в этом случае называются термоэлектродами, а все устройство - термопарой. Величина термоЭДС не зависит от диаметра и длины проволок, а зависит от материала электродов и разности температур горячего спая и холодных спаев. Чем выше разница температур между рабочим и холодным спаем термопары, тем больше термоЭДС. В промышленных условиях стабилизация температуры холодных спаев термопары затруднительна, поэтому на температуру холодных спаев обычно автоматически вводят поправку.

Рис. Схема термопары

Т1 – горячий спай; Т2 – холодный спай; V – милливольтметр

Термопары являются первичными преобразователями температуры в термоэлектродвижущую силу - сигнал, удобный для дистанционной передачи. Поэтому в измерительную цепь за термопарой может быть сразу включен измерительный прибор для измерения термоэлектродвижущей силы термопары. Обычно применяют автоматические потенциометры. Для соединения термопары с прибором применяют специальные соединительные провода, подобные по термоэлектрическим свойствам термоэлектродам термопар. Такие провода называются компенсационными. С их помощью холодные спаи термопары переносятся к измерительному прибору или преобразователю.

В промышленности применяют различные термопары, термоэлектроды которых изготовлены как из чистых металлов (платина), так и из сплавов хрома и никеля (хромель), меди и никеля (копель), алюминия и никеля (алюмель), платины и родия (платинородий), вольфрама и рения (вольфрамрений). Материалы термоэлектродов определяют предельное значение измеряемой температуры. Наиболее распространенные термоэлектродные пары образуют стандартные термопары: хромель-копель (предельная температура 600°С), хромель-алюмель (предельная температура 1000 °С), платинородий-платина (предельная температура 1600 °С) и вольфрамрений с 20% рения (предельная температура 2200°С).

).

Таблица 6.

стандартизованные термопары

Хромель (90% Ni + 10% Cr)

Алюмель(1 % Si + 2 % А1 + 0,17 % Fе + 2% Mn + 94,83% Ni)

Копель (56,5 % Сu + 43,5 % Ni)

Промышленные термопары отличаются высокой стабильностью характеристик, что позволяет заменять их без какой-либо переналадки остальных элементов измерительной цепи.

Термопары, как и термометры сопротивления, устанавливают в защитных чехлах, на которых указан тип термопары. Для высокотемпературных термопар применяют защитные чехлы из теплостойких материалов: фарфора, оксида алюминия, карбида кремния и др.

Термопары применяют в различных устройствах, применяемых для измерения температуры: цифровых термометрах, радиационных, инфракрасных и др.

Поиск по сайту: