Измерение температуры термоэлектрическими

Термометрами (термопарами)

Сущность термоэлектрического метода

Измерения температуры

В основу измерения температуры с помощью термоэлектриче-

ских термометров положены термоэлектрические явления, открытые

Зеебеком в 1821 г. При соединении одних концов двух одинаково на-

гретых проводников из разнородных материалов, причем в первом

материале количество свободных электронов в единице объема боль-

ше, чем во втором, последние будут диффундировать из первого

проводника во второй в большем числе, чем обратно. Таким образом,

второй конец первого проводника станет заряжаться положительно,

а второго проводника — отрицательно. Образующееся при этом в

месте соединения (спае) проводников электрическое поле будет

противодействовать этой диффузии, в результате чего наступит со-

стояние подвижного равновесия, при котором между свободными

(вторыми) концами указанных проводников появится некоторая раз-

ность потенциалов. С увеличением температуры проводников значе-

ние этой разности также увеличивается. Если взять цепь (рис. 3.4, а),

составленную из двух различных проводников AviB (например, меди

и платины), то при подогреве спая / в цепи появится электрический

ток, который в более горячем спае / направлен от платины В к меди А,

а в холодном спае 2 — от меди к платине. При подогреве спая 2 ток

получает обратное направление. Такие токи называются термоэлек-

трическими. Электродвижущая сила, обусловленная неодинаковыми

температурами мест соединения 1 и 2, называется термоэлектро-

движущей силой (термоЭДС), а создающий ее преобразователь — тер-

моэлектрическим преобразователем или термопарой (ТП). Спай

7, погружаемый в измеряемую среду, называется рабочим или горя-

чим спаем термопары; второй спай 2 носит название свободного, или

холодного, спая. Проводники, образующие термопару, называются

термоэлектродами.

Суммарную электродвижущую силу ЕЛВ замкнутой цепи из про-

водников А и В, спаи которой нагреты до температур 0 и 9„ можно

выразить уравнением

Таким образом, ЭДС термоэлектрического преобразователя при

постоянной температуре холодного спая 2 зависит только от темпе-

ратуры горячего спая 1. Если для данной термопары эксперименталь-

но, т.е. путем градуировки, найдена зависимость (3.16), то измерение

температуры 9, сводится к определению термоЭДС, которая невели-

ка (9,01 ...9,06 мВ на 1 °С), но все же достаточна для измерения по-

средством измерительного прибора. Он включается в разрыв холод-

ного спая термопары 2 (рис. 3.4, б) при помощи проводников С.

В этом случае термоЭДС, развиваемая термопарой, равна

Уравнение (3.17) совпадает с основным уравнением термоэлектри-

ческих преобразователей (3.15). Поэтому включение в цепь термо-

пары соединительных проводов и измерительных приборов на рабо-

ту термопары не влияет.