Термоэлектрический термометр

Принцип действия основан на использовании, открытого в 1821 году Зеебеком, термоэлектрического эффекта, который состоит в следующем:

в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников возникает электрический ток, если хотя бы два мета соединения (спая) этих проводников имеют разную температуру.

А и В – термоэлектроды;

1 и 2 – спам.

Если t₁ ¹ t₂, то в замкнутой цепи протекает ток. Существует и обратный эффект – эффект Пельтье. Он состоит в следующем: если цепь из нескольких разнородных проводников подать ток, то в зависимости от направления тока один из спаев будет греться.

Если t₁ < t₂, то направление тока от электрода А к электроду В и в этом случае А – термоположительный электрод, а В – термоотрицательный.

Причины возникновения термоэлектрического эффекта характеризуют по разному. Например, различные металлы обладают различной работой выхода электронов и поэтому при соприкосновении двух разнородных металлов возникает контактная разность потенциалов. При различии температур концов проводников в них возникает диффузия электронов, приводящая к возникновению разности потенциалов на концах.

Возникающая в системе термоЭДС зависит от температур t₁ и t₂:

Е_АВ = f (t₁ , t₂)

Если t₂ = const, то Е_АВ = е_АВ (t₁) – С

В этом случае спай 1 – рабочий спай, а спай 2 – свободный спай.

Зависимость термоЭДС от температуры устанавливается экспериментально, путем градуировки и последующего построения графика. ТермоЭДС зависит от температуры концов спаев, химического состава термоэлектродов и от их длины. В соответствии со стандартами t₂ = 0 °С.

Способы включения измерительного прибора в

измерительную цепь:

ü в разрыв спая В цепь измерения включается еще один третей проводник С, при этом спай 1 – рабочий, а спаи 2 и 3 - свободные.

ü в разрыв термоэлектрода В цепь измерения включается третей проводник С, при этом спай 1 – рабочий, спай 2 – свободный, а спаи 3 и 4 - нейтральные. t3 должна быть постоянной

Несмотря на внешнее различие схем термоЭДС в обоих случаях одинаковая, если температуры концов третьего проводника С будут равны.

Для исключения влияния температуры измеряемого объекта на свободные концы термопары последние удаляют из зоны с переменной температурой, используя не сами электроды, а удлиняющие термоэлектродные провода. Места подключения термоэлектродных проводов рассматриваются, как свободные концы.

Для предохранения от механических повреждений и вредного воздействия объекта термоэлектроды помещают в защитную арматуру (защитная гильза, изоляционные бусы и головка).

Применяемые термоэлектродные преобразователи:

ü ТХК (хромель-копель) ХК₆₈ (-50 … +60 °С);

ü ТХА (хромель-алюмель) ХА₆₈ (-50 … +1000°С);

ü ТПП (платинородий-платина) ПП₆₈ (0 - 1300°С);

ü ТПР (платинородий-платинородий) ПР30/6₆₈ (300 - 1600°С);

ü ТВР (вольфрамрений-вольфрамрений) ВР5/20₆₈ (0-2200°С).

Данный преобразователь работает с магнитоэлектрическими милливольтметрами, потенциометрами или нормирующими преобразователями с получением на выходе унифицированного сигнала.

Достоинства:

- измерение высоких температур;

- точность измерения.

Недостатки:

- сложность изготовления и монтажа;

- сложность градуировки.