• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Термопара. Принцип работы и особенности

Термопарой называют устройство, используемое для измерения температуры в научных исследованиях, промышленности, медицины, автоматических системах.

Принцип работы

Термопара, принцип работы которой основан на эффекте, открытом Т. Зеебеком в 1822 г., является исключительно дифференциальным сенсором. Этот принцип таков: в цепи замкнутого типа из двух проводников разного типа в случае наличия температурного градиента между спаями появляется электрический ток. Термопары создаютобъяснение работы электрический сигнал, являющийся пропорциональным разнице температур двух разных точек. Таким образом, спай, используемый для измерения необходимой температуры, именуется «горячим», а другой спай – «холодным». Как правило, измеряемая температура выше, чем температура, в которой расположен прибор для измерения. Трудности применения пар относятся к использованию напряжения «холодного» спая. В основном, требуется измерение температуры в конкретной точке, а не разницу температур двух точек, что выполняет термопара.

Компенсационные методики термопар

Как работает термопара? Для её применение требуется использование методик, которые компенсируют температуру холодных спаев. В промышленности используют два главных метода:

1.  Изготовление проводов от термопары до ЦПУ к прибору измерения осуществляется из таких же материалов, что и термпопара. Это компенсационные провода. Данная методика обеспечивает перенос места холодных спаев в ЦПУ от термопары, где и производится измерение их температуры. Недостаток этой методики связан с потребностью прокладывания от объекта до ЦПУ компенсационных проводов, характеризующихся высокой стоимостью и неудобством монтажа.

2.  Принцип работы термопары заключается в том, что измерительный преобразователь, необходимый для измерения температуры холодных слоев, встраивают непосредственно в головку термопары. Происходит снижение стоимости измерительное система в результате отсутствия компенсационных проводов, но повышаются расходы на встраиваемый измерительный преобразователь, нуждающийся во внешнем питании.

Виды

Наиболее распространёнными являются следующие виды термопар:

1.  Хромель-алюмелиевые (ТХА). Это датчики общего назначения. Их применяют в качестве различных щупов.  Они отличаются небольшой стоимостью и большим температурным диапазоном: – 270 ÷ + 13720 С. Не рекомендуется применять их в атмосфере, имеющей повышенное содержание серы, влияющей на оба электрода.

2.  Хромель-копелевые (ТХК). Работают в жидких и газообразных средах, являющихся химически неагрессивными в температурном диапазоне: – 200 ÷ + 8000 С. Данными датчиками замеряют температуру различных поверхностей, к примеру, поверхность брони домен.

3.  Железо-константановые (ТЖКн). Данные термопары являются не такими популярными, как термопары ТХА, однако они являются недорогими и способны функционировать в разреженной атмосфере. Температурный диапазон: – 210 ÷ +12000 С. Но если температуры  > 7600 C, эффективность термопар снижается по причине перемены магнитных характеристик железа. Возможно формирование ржавчины на железном выводе по причине наличия конденсата.

4.  Платинородиево-платиновые (ТПР, ТПП). Термопары, изготовленные из дорогостоящих материалов, характеризуются стабильностью показаний и низкой чувствительностью (примерно 10 мкВ/°C). Их используют для осуществления высокотемпературных измерений (> 3000 C).

5. Вольфрам-рениевые термопары. Применяются для высокотемпературных измерений (< 25000 C). При использовании этих термопар нужно устранить окислительную атмосферу, которая разрушает проволоку. Для них применяют особые герметичные конструкции чехлов, которые заполнены инертным газом.несколько мотков

Конструкция

По конструкции термопары бывают:

1.  С изолированным слоем. У этих термопар обеспечена электрическая изоляция рабочего слоя от земли. Для этих термопар изоляция входа измерительного устройства от земли не имеет значения.

2.  С неизолированным слоем. Эти термопары могут быть подключены лишь к тем измерительным устройствам, входы которых изолированы от земли. В противном случае появятся два дополнительных замкнутых контура, что приведет к сбоям показаний прибора.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1.  Значительный температурный диапазон.

2.  Спай термопары можно непосредственно заземлить или привести в непосредственный контакт с объектом измерения.

3.  Простота производства, прочность и надежность конструкции.

Недостатки:

1.  Необходимость температурного контроля холодных спаев.

2.  Появление в проводниках термоэлектрической неоднородности, что ведет к изменению градуировочной характеристики.

3.  Материал электродов при плохой герметичности сильно подвержен влиянию атмосферы, агрессивных сред и т.д.

4.  Возможность возникновения эффекта «антенны» на большой длине термопарных проводов для имеющихся электромагнитных полей.

5.  Нелинейность зависимости ТЭДС от температуры. Это создает препятствия при проектировании вторичных трансформаторов сигнала.


История телеграфа

Все способы быстрых сношений на далёких расстояниях до телеграфирования сводились в основном к двум видам - оптическим...

читать далее

Жизнь и деятельность А. Н. Лодыгина

Александр Николаевич Лодыгин родился 6 сентября 1847 г. в родовом селе Стенькинс Липецкого уезда Тамбовской губернии...

читать далее

Царская Россия по производству электрической энергии занимала одно из последних мест среди государств земного шара...

читать далее