Датчик температуры состоящий из двух соединенных между собой разнородных металлических проводников

Обновлено: 21.09.2024

Согласно второму закону Вольта, в замкнутой цепи, состоящей из нескольких металлов, находящихся при одинаковой температуре, э. д. с. не возникает, т. е. не происходит возбуждения электрического тока. Однако если температура контактов не одинакова, то в цепи возникает электрический ток, называемый термоэлектрическим. Явление возбуждения термоэлектрического тока (явление Зеебека), а также тесно связанные с ним явления Пельтье и Томсона называются термоэлектрическими явлениями.

1. Явление Зеебека (1821). Немецкий физик Т. Зеебек (1770—1831) обнаружил, что в замкнутой цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру, возникает электрический ток.

Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из двух металлических проводников 1 и 2 с температурами спаев Т₁ (контакт А) и T₂ (контакт В), причем Т₁ > T₂ (рис.331).

Не вдаваясь в подробности, отметим, что в замкнутой цепи для многих пар металлов (например, Сu — Bi, Ag — Сu, Аu — Сu) электродвижущая сила прямо пропорциональна разности температур в контактах:

Эта э. д. с. называется термоэлектродвижущей силой. Направление тока при T₁ > T₂ на рис.331 показано стрелкой. Термоэлектродвижущая сила, например для пары металлов медь — константан, для разности температур 100 К составляет всего 4,25 мВ.

Причина возникновения термоэлектродвижущей э. д. с. ясна уже из формулы (246.2), определяющей внутреннюю контактную разность потенциалов на границе двух металлов. Дело в том, что положение уровня Ферми зависит от температуры. Поэтому если температуры контактов разные, то разными будут и внутренние контактные разности потенциалов. Таким образом, сумма скачков потенциала отлична от нуля, что и приводит к возникновению термоэлектрического тока. Отметим также, что при градиенте температуры происходит и диффузия электронов, которая тоже обусловливает термо-э. д. с.

Явление Зеебека не противоречит второму началу термодинамики, так как в данном случае внутренняя энергия преобразуется в электрическую, для чего используется два источника теплоты (два контакта). Следовательно, для поддержания постоянного тока в рассматриваемой цепи необходимо поддерживать постоянство разности температур контактов: к более нагретому контакту непрерывно подводить теплоту, а от холодного — непрерывно ее отводить.

Явление Зеебека используется для измерения температуры. Для этого применяются термоэлементы, или термопары — датчики температур, состоящие из двух соединенных между собой разнородных металлических проводников. Если контакты (обычно спаи) проводников (проволок), образующих термопару, находятся при разных температурах, то в цепи возникает термоэлектродвижущая сила, которая зависит от разности температур контактов и природы применяемых материалов. Чувствительность термопар выше, если их соединять последовательно. Эти соединения называются термобатареями (или термостолбиками). Термопары применяются как для измерения ничтожно малых разностей температур, так и для измерения очень высоких и очень низких температур (например, внутри доменных печей или жидких газов). Точность определения температуры с помощью термопар составляет, как правило, несколько кельвин, а у некоторых термопар достигает »0,01 К. Термопары обладают рядом преимуществ перед обычными термометрами: имеют большую чувствительность и малую инерционность, позволяют проводить измерения в широком интервале температур и допускают дистанционные измерения.

Явление Зеебека в принципе может быть использовано для генерации электрического тока. Так, уже сейчас к. п. д. полупроводниковых термобатарей достигает »18%. Следовательно, совершенствуя полупроводниковые термоэлектрогенераторы, можно добиться эффективного прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

2. Явление Пельтье (1834). Французский физик Ж. Пельтье (1785—1845) обнаружил, что при прохождении через контакт двух различных проводников электрического тока в зависимости от его направления помимо джоулевой теплоты выделяется или поглощается дополнительная теплота. Таким образом, явление Пельтье является обратным по отношению к явлению Зеебека. В отличие от джоулевой теплоты, которая пропорциональна квадрату силы тока, теплота Пельтье пропорциональна первой степени силы тока и меняет знак при изменении направления тока.

Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из двух разнородных металлических проводников 1 и 2 (рис.332), по которым пропускается ток (его направление в данном случае выбрано совпадающим с направлением термотока (на рис.331 при условии T₁ > T₂ ). Согласно наблюдениям Пельтье, спай А, который при явлении Зеебека поддерживался бы при более высокой температуре, будет теперь охлаждаться, а спай В — нагреваться. При изменении направления тока спай А будет нагреваться, спай В — охлаждаться.

Объяснить явление Пельтье можно следующим образом. Электроны по разную сторону спая обладают различной средней энергией (полной — кинетической плюс потенциальной). Если электроны (направление их движения задано на рис. 332 пунктирными стрелками) пройдут через спай В и попадут в область с меньшей энергией, то избыток своей энергии они отдадут кристаллической решетке и спай будет нагреваться. В спае А электроны переходят в область с большей энергией, забирая теперь недостающую энергию у кристаллической решетки, и спай будет охлаждаться.

Явление Пельтье используется в термоэлектрических полупроводниковых холодильниках, созданных впервые в 1954 г. под руководством А. Ф. Иоффе, и в некоторых электронных приборах.

3. Явление Томсона (1856). Вильям Томсон (Кельвин), исследуя термоэлектрические явления, пришел к заключению, подтвердив его экспериментально, что при прохождении тока по неравномерно нагретому проводнику должно происходить дополнительное выделение (поглощение) теплоты, аналогичной теплоте Пельтье. Это явление получило название явления Томсона. Его можно объяснить следующим образом. Так как в более нагретой части проводника электроны имеют большую среднюю энергию, чем в менее нагретой, то, двигаясь в направлении убывания температуры, они отдают часть своей энергии решетке, в результате чего происходит выделение теплоты Томсона. Если же электроны движутся в сторону возрастания температуры, то они, наоборот, пополняют свою энергию за счет энергии решетки, в результате чего происходит поглощение теплоты Томсона.

Что такое термопара и как она работает

Под термопарой принято понимать два разнородных проводника (термоэлектрода), контактирующих между собой, по крайней мере, в двух точках с температурами t1 и t2 причем t1 не равна t2 . Под идеальной термопарой будем понимать такую, у которой составляющие ее термоэлектроды идеально однородны по своей длине.

Термопары существуют благодаря такому явлению, как контактная разность потенциалов. Если два разных твердых проводника или полупроводника привести в плотный контакт друг с другом, то в окрестности места их соприкосновения образуются разделенные электрические заряды. При этом на внешних концах данных проводников возникнет разность потенциалов. Эта разность потенциалов окажется равна разности работ выхода для каждого металла, поделенной на заряд электрона

Понятно, что если сомкнуть такую пару в кольцо, то результирующая ЭДС будет равна нулю, а если с одной стороны ее все же оставить разомкнутой, то будет иметь место реальная ЭДС, величиной от десятых долей вольта до единиц вольт, в зависимости от того, что это за материалы.

Термопара — датчик температуры, состоящий из двух соединенных между собой разнородных металлических проводников (или полупроводников). Действие термопары основано на возникновении термоЭДС в контуре, составленном из двух различных металлов со спаями, нагретыми до различных температур. ТермоЭДС для каждой пары металлов зависит только от температур спаев.

Конечно, вольтметром измерить контактную разность потенциалов не удастся, однако на вольт-амперной характеристике она себя проявит, так например она проявляет себя в транзисторе и в диоде на p-n переходе.

Суть в том, что при соприкосновении, к примеру, двух металлов, система выходит из равновесия потому что химические потенциалы этих двух металлов не равны друг другу, в результате происходит диффузия электронов в сторону уменьшения их энергии, что в свою очередь приводит к изменению заряда и электрического потенциала приведенных в контакт металлов. Так в приконтактной области начинается рост электрического поля, и как следствие мы имеем то, что имеем.

Если теперь снова рассмотреть два этих проводника из разных металлов, только замкнутых в кольцо, когда суммарная ЭДС по замкнутому контуру станет равна нулю, то здесь получится два контактных места. Назовем эти места спаями.

Итак, есть два спая двух разных проводников. Что если попробовать подогреть один из спаев, а второй оставить при комнатной температуре? Очевидно, что поскольку соединенные металлы разные, и в каждом спае присутствует контактная разность потенциалов, то спаи будут испытывать разное отклонение ЭДС, находясь при разных температурах.

Эксперимент доказывает, что разность потенциалов между спаями будет пропорциональна разности их температур, так что можно ввести коэффициент пропорциональности, который называют термо-ЭДС. Для различных термопар термо-ЭДС будет разной.

Описанное явление относится к термоэлектрическим, а сам эффект, на базе которого работают все термопары, называется эффектом Зеебека , в честь его первооткрывателя — Томаса Зеебека.

При неравенстве температур t1 и t2 ЭДС термопары, составленной из термоэлектродов А и B, определяется разностью функций, характеризуемых значениями температур t1 и t2 и независящих от длины и диаметра термоэлектродов, а также от их удельных сопротивлений.

Если в разрезе такого кольца измерить напряжение, то в определенном интервале температур оно окажется почти строго пропорционально разности температур спаев. И даже если оставить только один спай (как на рисунке), и лишь его подогревать, а напряжение измерять между двумя концами, находящимися при одной и той же комнатной температуре, то все равно можно обнаружить очень четкую зависимость ЭДС от текущей температуры спая. Так и работают термопары.

Таким образом, термопара может служить средством измерения температуры. Она является несложным преобразователем температуры в электрическую величину — разность потенциалов.

Место контактирования термоэлектродов (спай термопары), помещаемое в среду с измеряемой температурой, называется рабочим концом термопары. Другой спай, температура которого поддерживается постоянной, называется свободным концом термопары.

Для измерения термо-ЭДС, развиваемой термопарой, в ее цепь включают измерительный прибор, что может быть осуществлено либо между свободными концами термопары, либо в разрыв между частями одного из термоэлектродов.

Измерительный прибор, включаемый в цепь термопары можно рассматривать как третий проводник. Если на зажимах прибора, к которым подключена термопара, обеспечивается равенство температур, то измерительный прибор не будет вносить искажений в измеряемую величину термо-ЭДС термопары.

Итак, для измерения термоЭДС в контур термопары посредством соединительных и компенсационных проводов включается чувствительный электроизмерительный прибор со шкалой, проградуированной в мВ, мкВ или градусах.

Компенсационные провода, входящие в комплект термоэлектрического пирометра, служат для отвода свободных концов термопары в зону с известной или постоянной температурой.

К каждому свободному концу термопары подключают соответствующий компенсационный провод (положительный к положительному термоэлектроду, отрицательный к отрицательному термоэлектроду).

Оба компенсационных провода подбирают так, чтобы составленная из них термопара при температуре рабочих концов 100° С и свободных концов 0° С развивала термоЭДС, близкую к теромоЭДС той термопары, в схему которой введены данные компенсационные провода.

Далее, электрический контакт между термоэлектродами термопары (спай термопары) можно осуществлять не только сваркой концов термоэлектродов, но и их пайкой. Возникающая в последнем случае между термоэлектродами прослойка третьего металла (припоя) не вызывает погрешности измерений, так как температуры на границах припоя с термоэлектродами практически одинаковые.

Из этих же соображений допускается применение термопар, в рабочий конец которых между термоэлектродами вварен небольшой кусок проволоки из легкоплавкого металла. В такой термопаре при достижении предельного значения температуры (температура плавления легкоплавкого металла) разрывается цепь, что используют как импульс для аварийного сигнала.

Термопару с такой легко плавкой вставкой следует устанавливать в зоне с достаточно равномерным температурным полем. В противном случае разность температур на концах "вставки" может быть причиной погрешности измерения температур.

Реальные термопары, используемые в практике измерений температур, подчиняются всем высказанным в этой статье теоретическим положениям в той мере, в какой можно пренебречь паразитными термо-ЭДС, возникающими в цепи всякой термопары» обусловленными неоднородностью каждого термоэлектрода.

Сегодня можно встретить промышленные термопары, у которых, в зависимости от требуемого измеряемого диапазона температур, электроды изготавливают из специально подобранных сплавов.

К примеру термопары из сплавов хромель и алюмель имеют коэффициент термо-ЭДС, равный 40 микровольт на °C, и предназначены для измерения температур в диапазоне от 0 до +1100°C. А пара медь-константан, столь популярная в качестве демонстрационного пособия, позволяет измерять температуры от -185 до +300°C.

Ее термо-ЭДС сильно зависит от конкретной разности температур, поэтому для оценки ее параметров удобно пользоваться таблицей, например при температуре холодного спая в 0°C, при разности температур в 100 градусов, разность потенциалов медно-константановой пары будет приблизительно равна 4,25мВ.

Дополнительно приведу справочные данные на термопары.

Наибольшее распространение получили следующие термопары:

(10% родия) — платина с пределами измерения при длительном применении до 1300° С и при кратковременном — до 1600° С;

платинородий (30% родия) — платинородий (6% родия) с пределами измерения при длительном применении 300 — 1600° С, при кратковременном — до 1800° С;

вольфрамрений — вольфрамрений с пределами измерения до 2300 — 2500° С в вакууме и нейтральной среде;

графит — карбид титана — до 2500° С в вакууме, нейтральной и восстановительной среде;

графит — борид циркония — до 2000° С в вакууме, нейтральной среде и до 1700° С в расплавленном металле;

хромель — алюмель — до 1300° С;

хромель — копель — до 800° С;

медь — копель — от -260° до 500° С;

железо — константан — от -200° до 800° С;

медь — константан — от 260° до 500° С.

Для измерения температуры расплавленного металла до 1800° С применяется молибден — вольфрам, вольфрам — графит и графит — графит.

В зависимости от конструкции и назначения различают термопары:

погружные и поверхностные;

с обыкновенной, взрывобезопасной,

влаго- и водозащищенной головками, а также без головки (со специальной заделкой выводных концов);

незащищенные от воздействия измеряемой среды и защищенные;

негерметичные и герметичные;

обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные (до 3,5 мин.),

со средней (до 1 мин.) и малой инерционностью (до 40 сек.), а также с ненормированной инерционностью;

однозонные и многозонные (в зависимости от числа зон, в которых измеряется температуpa) ;

одинарные и двойные (по числу рабочих концов для измерений в одной зоне);

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕРМОПАРНЫЕ СПЛАВЫ. ПОНЯТИЕ ТЕРМОПАРЫ Термопара - это датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих. - презентация

Презентация на тему: " СОВРЕМЕННЫЕ ТЕРМОПАРНЫЕ СПЛАВЫ. ПОНЯТИЕ ТЕРМОПАРЫ Термопара - это датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих." — Транскрипт:

1 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕРМОПАРНЫЕ СПЛАВЫ

2 ПОНЯТИЕ ТЕРМОПАРЫ Термопара - это датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов ( обычно металлических проводников, реже полупроводников ) с выхода которого непосредственно снимается сигнал напряжения, пропорциональный температуре. Термопара - это датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов ( обычно металлических проводников, реже полупроводников ) с выхода которого непосредственно снимается сигнал напряжения, пропорциональный температуре.

3 ПОНЯТИЕ ТЕРМОПАРЫ Величина термоЭДС зависит только от температур горячего T 1 и холодного T 2 контактов и от материала проводников. В небольшом интервале температур термоэдс Е можно считать пропорциональной разности (T 1 – T 2 ). Величина термоЭДС зависит только от температур горячего T 1 и холодного T 2 контактов и от материала проводников. В небольшом интервале температур термоэдс Е можно считать пропорциональной разности (T 1 – T 2 ). Таким образом имеет место формула : Таким образом имеет место формула : Е = α (T1 – Т 2) Е = α (T1 – Т 2) Где α - называется коэффициентом термоэдс или удельной термоэдс. Он определяется материалами проводников, но зависит также от интервала температур ; в некоторых случаях с изменением температуры α меняет знак. α

4 СХЕМА СТРОЕНИЯ ТЕРМОПАРЫ Простейшая схема термопары Простейшая схема термопары 1 и 2 – разнородные проводники - Прибор, фиксирующий возникновение напряжения u

5 ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОПАРЫ Термопары применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором ( милливольтметром, потенциометром и т. п.) термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термо электродов, либо в разрыв одного из них. Термопары применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором ( милливольтметром, потенциометром и т. п.) термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термо электродов, либо в разрыв одного из них.

9 СХЕМА ТЕРМОПАРЫ Термоэлектрический Термоэлектрический термометр термометр 1 Защитная гильза 1 Защитная гильза 2 Штуцер 2 Штуцер 3 Головка 3 Головка 4 Розетка 4 Розетка 5 Патрубок 5 Патрубок 6 Трубка 6 Трубка 7 Термоэлектроды 7 Термоэлектроды 8 Погружаемая часть 8 Погружаемая часть Длиной l.

10 ВИДЫ ТЕРМОПАРЫ Выпускаются одинарные ( с одним чувствительным элементом ) и двойные ( с двумя чувствительными элементами ) термоэлектрические термометры различных типов. Двойные термометры применяются для измерения температуры в одном и том же месте одновременно двумя вторичными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в общую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитного чехла. Выпускаются одинарные ( с одним чувствительным элементом ) и двойные ( с двумя чувствительными элементами ) термоэлектрические термометры различных типов. Двойные термометры применяются для измерения температуры в одном и том же месте одновременно двумя вторичными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в общую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитного чехла. одинарные двойные одинарные двойные

13 ДОСТОИНСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОПАРЫ ЭДС термопары не меняется при последовательном включении в цепь любого количества других материалов, если появляющиеся при этом дополнительные места контактов поддерживают при одной и той же температуре. ЭДС термопары не меняется при последовательном включении в цепь любого количества других материалов, если появляющиеся при этом дополнительные места контактов поддерживают при одной и той же температуре. Термопары применяются при температурах от -100 ° С до ° С, что является достоинством, т. к. не каждый прибор способен измерять столь высокую температуру. Термопары применяются при температурах от -100 ° С до ° С, что является достоинством, т. к. не каждый прибор способен измерять столь высокую температуру.

14 НЕДОСТАТКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОПАРЫ погрешность при измерении один градус, так вот если, надо измерить температуру близкую к температуре холодного спая то погрешность может сыграть большую роль. погрешность при измерении один градус, так вот если, надо измерить температуру близкую к температуре холодного спая то погрешность может сыграть большую роль.

Термопара

Схема термопары. При температуре спая нихрома и алюминий-никеля равной 300 °C термоэдс составляет 12,2 мВ.

Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации.

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу. Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

Содержание

Принцип действия

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т₁, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т₂, которое будет пропорционально разности температур Т₁ и Т₂.

Способы подключения

Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используютcя два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.
Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик [1] :

— Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
— Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
— При использовании длинных удлинительных проводов, во избежании наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
— По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
— Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
— Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
— Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

Применение термопар

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 31 июля 2012.

Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

В 1920 х —30 х годах термопары использовались для питания детекторных приемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т.п) с использованием открытого огня.

Преимущества термопар

Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С)
Большой температурный диапазон измерения: от −200 °C до 2500 °C
Простота
Дешевизна
Надежность

Недостатки

Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.
На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС. (в момент снятия показаний, необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).
Зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

Типы термопар

Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

платинородий-платиновые — ТПП13 — Тип R
платинородий-платиновые — ТПП10 — Тип S
платинородий-платинородиевые — ТПР — Тип B
железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК — Тип J
медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн — Тип Т
нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН — Тип N. -алюмелевые — ТХА — Тип K
хромель-константановые ТХКн — Тип E
хромель-копелевые — ТХК — Тип L -копелевые — ТМК — Тип М
сильх-силиновые — ТСС — Тип I
вольфрам и рений — вольфрамрениевые — ТВР — Тип А-1, А-2, А-3

Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. По этой причине характеристики импортных датчиков из этих металлов могут существенно отличаться от отечественных, например импортный Тип L и отечественный ТХК не взаимозаменяемы. При этом, как правило, импортное оборудование не рассчитано на отечественный стандарт.

В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ [2] .

В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов. Аналогичный Российский стандарт пока отсутствует.

Сравнение термопар

Таблица ниже описывает свойства нескольких различных типов термопары. В пределах колонок точности, T представляет температуру горячего спая, в градусах Цельсия. Например, термопара с точностью В±0.0025Г—T имела бы точность В±2.5 В°C в 1000 В°C.

Презентация, доклад Термопара

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Термопара. Презентация на заданную тему содержит 24 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Правила пользования презентацией Правила пользования презентацией Термопара: - Эффект Зеебека - Понятие термопары - Схема Строения термопары - Применение термопары - Виды термопары - Достоинства в использовании термопары - Недостатки в использовании термопары О создателях

Чтобы изучить строение любого прибора и оценить область его применения, необходимо понять, на каком физическом явлении основано его действие. Чтобы изучить строение любого прибора и оценить область его применения, необходимо понять, на каком физическом явлении основано его действие. Действие термопары основано на Эффекте Зеебека. Рассмотрим, в чём же он заключается.

Томас Иоганн Зеебек (9.4.1770 - 10.12.1831) - немецкий физик, член Берлинской Академии наук (1814). Родился в Ревеле (теперь Таллин). Учился в Берлинском и Геттингенском университетах, в последнем получил в 1802 году степень доктора. Работал в Йене, 1820-х годах в Берлине. Томас Иоганн Зеебек (9.4.1770 - 10.12.1831) - немецкий физик, член Берлинской Академии наук (1814). Родился в Ревеле (теперь Таллин). Учился в Берлинском и Геттингенском университетах, в последнем получил в 1802 году степень доктора. Работал в Йене, 1820-х годах в Берлине. Работы Зеебека посвящены электричеству, магнетизму, оптике. Открыл в 1821 году явление термоэлектричества, построил термопару и использовал ее для измерения температуры. Первый применил железные опилки для определения формы силовых линий магнитного поля. Изучал магнитное действие тока, хроматическую поляризацию и распределение тепла в призматическом спектре. Обнаружил поляризационные свойства турмалина (1813). Переоткрыл инфракрасные лучи, круговую поляризацию, намагничивание железа и стали вблизи проводника с током. Член Парижской Академии наук (1825).

Термоэлектрический эффект заключается в возникновении электродвижущей силы в электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Термоэлектрический эффект заключается в возникновении электродвижущей силы в электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.

Вращение стрелки показывает, что в цепи возникает ЭДС Вращение стрелки показывает, что в цепи возникает ЭДС

Термопара - это датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников) с выхода которого непосредственно снимается сигнал напряжения, пропорциональный температуре. Термопара - это датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников) с выхода которого непосредственно снимается сигнал напряжения, пропорциональный температуре.

Величина термоЭДС зависит только от температур горячего T1и холодного T2 контактов и от материала проводников. В небольшом интервале температур термоэдс Е можно считать пропорциональной разности (T1 – T2 ) Величина термоЭДС зависит только от температур горячего T1и холодного T2 контактов и от материала проводников. В небольшом интервале температур термоэдс Е можно считать пропорциональной разности (T1 – T2 )

Таким образом имеет место формула: Таким образом имеет место формула: Е =α(T1 –Т2) Где α - называется коэффициентом термоэдс или удельной термоэдс. Он определяется материалами проводников, но зависит также от интервала температур; в некоторых случаях с изменением температуры α меняет знак.

Измерив термоЭДС, можно найти разность температур электродов. Измерив термоЭДС, можно найти разность температур электродов. Термопара используются в самых различных диапазонах температур.

Термопары применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.) термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов , либо в разрыв одного из них . Термопары применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.) термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов , либо в разрыв одного из них .

Выпускаются одинарные (с одним чувствительным элементом) и двойные (с двумя чувствительными элементами) термоэлектрические термометры различных типов. Двойные термометры применяются для измерения температуры в одном и том же месте одновременно двумя вторичными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в общую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитного чехла. Выпускаются одинарные (с одним чувствительным элементом) и двойные (с двумя чувствительными элементами) термоэлектрические термометры различных типов. Двойные термометры применяются для измерения температуры в одном и том же месте одновременно двумя вторичными приборами, установленными в разных пунктах наблюдения. Они содержат два одинаковых чувствительных элемента, заключенных в общую арматуру. Термоэлектроды их изолированы друг от друга и защитного чехла.

ЭДС термопары не меняется при последовательном включении в цепь любого количества других материалов, если появляющиеся при этом дополнительные места контактов поддерживают при одной и той же температуре. ЭДС термопары не меняется при последовательном включении в цепь любого количества других материалов, если появляющиеся при этом дополнительные места контактов поддерживают при одной и той же температуре. Термопары применяются при температурах от -100 °С до +1500 °С, что является достоинством, т.к. не каждый прибор способен измерять столь высокую температуру.

погрешность при измерении один градус, так вот если, надо измерить температуру близкую к температуре холодного спая то погрешность может сыграть большую роль. погрешность при измерении один градус, так вот если, надо измерить температуру близкую к температуре холодного спая то погрешность может сыграть большую роль.

Читайте также: