Термопара

Лекция № 11 от 14.05.2005

Никель никелевые сплавы, так же используются в термометрах сопротивления их температурный коэффициент примерно в 2 раза выше, чем у платины поэтому они более чувствительны. Медь имеет температурный коэффициент сопротивления сравнимый и чуть более высокий, чем у платины. Медные термометры могут работать в диапазоне от -200 до 150 ⁰С, так как при более высокой температуре медь окисляется. У медных термометров имеются недостатки:

1. Низкое удельное сопротивление. Из-за чего, увеличиваются габариты приборов и соответственно, возрастает время отклика.

2. Медь имеет линейный температурный коэффициент сопротивления не всем рабочем диапазоне, а лишь в его части на интервале от -50 до 150 ⁰С.

Медные термометры предпочтительно использовать для температурных измерений близких к температуре окружающей среды (физиологический диапазон). Иногда в термометрах сопротивления используется вольфрам, он имеет хороший температурный коэффициент сопротивления, но трудно поддается обработке и очень хрупок, что снижает надежность прибора. Преимуществами термометров сопротивления является хорошая восроизводимость, стабильность, точность и линейный выход.

Их недостатки. Относительно большие размеры, значительное время отклика и высокая стоимость.

Стандартный термометр сопротивления имеет, как правило, сопротивление 100 Ом при 0 ⁰С, это значение изменяется в среднем на 0,2 Ом/⁰С. Провода, соединяющие датчик и измерительный прибор могут иметь сопротивление в несколько десятых Ома. Поэтому чаще всего используют метод измерения четырехполюсника, чтобы уменьшить ошибки за счет измерительных проводов.

* метод четырехполюсника нужно разобрать.

Когда 2 разных металла соединяются на одном конце (чувствительный контакт), а другой конец поддерживается при фиксированной, известной температуре (опорный или свободный контакт) в цепи протекает электрический ток, величина этого тока зависит от характеристик материала и пропорциональной разности температур 2х контактов. Эффект состоящий в возникновении ЭДС называют термоэлектрическим эффектом или называют эффектом Зеебена, а термо ЭДС возникающий в цепи может служить мерой температуры. Желательно, чтобы температура опорного контакта поддерживалась 0 ⁰С в частности для этого принято использовать воздушное термостатирование опорного контакта. Желательно, чтобы несколько контактов из одних и тех же материалов можно было соединить последовательно и расположить близко друг к другу. Это позволит получить выходной сигнал, который будет равен сумме отдельных выходов, это устройство называется термобатареей. Для изготовления термопар можно использовать несколько комбинированных материалов. Характеристики большинства из них описываются стандартами, которые регламентируют их выходные напряжения.

1. Хромель-константант.

2. Железо-константант.

3. Медь-константант.

4. Хромель-алюмель.

5. Вольфрам-рений.

6. Платина-редий.

Термопара платина-редий работает при максимальной температуре 1800 ⁰С, но рекомендуется до 1500 ⁰С. Имеет коэффициент термо ЭДС 10 мкВ/⁰С. Она обладает хорошей стабильность и устойчивостью к коррозии.

Пара вольфрам-рений имеет максимальную рабочую температуру из всех температур до 2800 ⁰С, ее коэффициент термо ЭДС составляет 20 мкВ/⁰С. Эта термопара должна работать под вакуумом или в инертной атмосфере.

Пара железо-константант имеет максимальную рабочую температуру около 800 ⁰С, коэффициент термо ЭДС 65 мкВ/⁰С. Она может использоваться в слабой окислительной атмосфере.

Пара медь-константант имеет максимальную рабочую температуру 350 ⁰С, так как при более высокой температуре медь окисляется, коэффициент термо ЭДС составляет 60 мкВ/⁰С.

Хромель-алюмель имеет максимальную рабочую температуру 1500 ⁰С, а коэффициент термо ЭДС 57 мкВ/⁰С. Это самая используемая термопара, что связано:

1. С ее дешевизной, и возможностью работать в достаточно агрессивных средах.

2. Эта термопара имеет место почти линейную характеристику на всем рабочем диапазоне.

Термопары хрупки и легко, подвергаются коррозии, их помещают в металл или керамическую колбу, которая химически инертна и герметична. Проводники, соединяющие термопару с измерительными приборами, называются компенсирующими проводами и изготавливаются из того же материала, что и сама термопара. Их длина, как правило, не превышает одного метра. Это делается для обеспечения высокой точности измерения.

Термопары имеют самый широкий температурный диапазон из всех измерительных приборов. И их малая масса обеспечивает хороший отклик и высокую чувствительность.

Дата добавления: 2014-01-07