Термоэлектрический термометр
Принцип действия термоэлектрических термометров основан на свойстве металлов, сплавов и некоторых неметаллических материалов создавать термо-э.д.с. при нагревании места соединения (спая) двух разнородных проводников или полупроводников. Простейшая термоэлектрическая цепь из двух разнородных термоэлектродов, концы которых электрически соединены, называется термопарой. Термопара помещается в защитный чехол, вместе с которым образует термоэлектрический термометр.
Схема термоэлектрического термометра
1 – горячий спай; 2 – колпачок; 3 – керамические бусы; 4 – чехол; 5 – засыпка; 6 – головка; 7 – герметик.
Стандартные термоэлектрические термометры применяются для измерения температур в пределах —от +200 до +2500° С. При температурах до 1300° С в качестве изоляции между термоэлектродами применяются трубки и бусы из фарфора. При более высоких температурах — из окиси алюминия, окиси магния, окиси бериллия, двуокиси циркония.
 |  |  КТхх 01.01 |
 |  КТхх 01.02 | |
 термопарный разъем |  КТХА 01.02р |
Термопреобразователи (термоэлектрические термометры), оснащенные термопарными разъемами
Термопара– это спай двух разнородных металлических проводников, которые предназначены для измерения температуры рабочих объектов. Возникновение термо-эдс в термопаре объясняется тем, что при нагревании электроны на «горячем» (рабочем) спае приобретают более высокие скорости, чем на «холодном» (свободные концы, подключаемые к измерительному прибору), в результате чего возникает поток электронов от «горячего» конца к «холодному». На «холодном» конце накапливается отрицательный заряд, на «горячем» - положительный: разность этих потенциалов определяет величину термо-эдс., величина которой зависит от не только от разности температур «горячего» и «холодного» спаев, но и от материалов, образующих термопару (хромель: 89% никеля, 10% хрома, 1%железа; алюмель: 95% никеля, 5% алюминия, марганца и железа; копель: 45% никеля, 55% меди).
Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управленияи контроля.Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны.Широкому применению термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры.К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур.Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01°С.Они вырабатывают на выходе термо–э.д.с. в диапазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки.
| Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у температур спаев сопровождается изменением направления тока. |  Схема явления Зеебека |
Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термо – э.д.с.), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями из различных металлов и сплавов.
| Термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор или электронную измерительную систему подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них. |  Схема подключения термопары к измерительному прибору |
| В местах подключения проводников термопары к измерительной системе возникают дополнительные термо – э.д.с.. В результате их действия на вход измерительной системы фактически поступает сумма сигналов от рабочей термопары и от «термопар», возникших в местах подключения. |  Схема принципа действия термопары |
Существуют различные способы избежать этого эффекта. Самым очевидным из них является поддержание температуры холодного спая постоянной.
Типы термопар и область их применения
| Тип термопары | Особенности применения |
| ТХА | Обладают: — наиболее близкой к прямой характеристикой. Предназначены для работы в окислительных и инертных средах |
| ТХК | Обладают: — наибольшей чувствительностью; — высокой термоэлектрической стабильностью при температурах до 600°С. Предназначены для работы в окислительных и инертных средах. Недостаток: высокая чувствительность к деформациям |
| ТПП | Обладают: — хорошей устойчивостью к газовой коррозии, особенно на воздухе при высоких температурах; — высокой надежностью при работе в вакууме (но менее стабильны в нейтральных средах). Предназначены для длительной эксплуатации в окислительных средах. Недостаток: высокая чувствительность термоэлектродов к любым загрязнениям, появившимся при изготовлении, монтаже или эксплуатации термопар |
| ТВР | Обладают: — возможностью длительного применения при температурах до 22О0°С в неокислительных средах; — устойчивостью в аргоне, гелии, сухом водороде и азоте. Недостаток - плохая воспроизводимость термоЭДС. |
| ТНН | Обладают: — высокой стабильностью термо - ЭДС (по сравнению с термопарами ТХА, ТПП, ТПР); — высокой радиационной стойкостью; — высокой стойкостью к окислению электродов. Предназначены в качестве универсального средства измерения температур в диапазоне температур 0-1230°С |
Взависимости от конструкции иназначения различают термопары:
-погружаемые и поверхностные;
-с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки;
-обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные;
-стационарные и переносные и т.д.
показан внешний вид контактного термометра, в комплект поставки которого входят термопары:
 Конструкции термопар |  Контактный термометр |