4.5. Термоэлектронный преобразователь (термопара)

Если два разных металла соединить концами и поместить места их спаев в среды с разными температурами, то в контуре  из этих проводников возникает ЭДС (термоЭДС). Это эффект Зеебека.

Цепь, составленная из двух разнородных металлов, называется термопарой, а ЭДС, возникающая при нагреве спая называется термоэлектродвижущей силой. Проводники - это термоэлектроды, стыки - спай. Спай температура которого, поддерживается постоянной, называется холодным, а спай, соприкасающийся с измеряемой средой, - горячим. По величине термоЭДС можно судить о разности температур

 

При этом если известна температура холодного спая , то можно определить температуру горячего спая :

Рисунок 27. Термопара

Рис. 27. Термопара

В табл.4 приведены наиболее широко используемые термопары (ГОСТ 6616-84) и их основные характеристики (ГОСТ 3044-84). Маркировка ХА, ХК, ПП, ПР,ВР; на Западе – А, S, K, N, H.

            Таблица 4

Тип термопары

Материал термоэлектродов

Обозначение градуировки

Диапазон измерения при длительном измерении, 0С

ТХК

ТХА

ТПП

ТВР

Хромель-копель

Хромель-алюмель

Платинородий (10%) – платина

Вольфрамрений (5%) - вольфрамрений (20%)

ХК (L)

ХА (К)

ПП (S)

ВР (А)

-200…+600

-200…+1000

0…+1300

0…2200

 

 

 

 

Чувствительность термопар различна и лежит в диапазоне от 10 мкВ/0°C (ПП) до 70 мкВ/0°C(ХК). Напряжение до 100мВ называется малым. Малые напряжения требуют специальных схем подключения усиления и коррекции (не взрывоопасны).

Номинальная функция преобразования термопар со стандартной градуировкой задается градуировочной таблицей. Она определяет зависимость ЭДС E(t,t0) термопары от изменяемой температуры t при температуре свободных спаев t0=0 0С. Одним из источников погрешности термопары является несоответствие температуры свободных концов термопары температуре, при которой была произведена градуировка. Если в условиях измерения температура свободных спаев t\0 не равна температуре t0, то ЭДС термопары E(t,t\0) отличаются от ЭДС E(t,t0), которая нужна для определения температуры по стандартной градуировке. и необходимо введение поправки.

Погрешность стандартных термопар d = 0,1..0,2%.

Передаточная функция термопары:

.

Достоинства: большой диапазон, стабильность, надежность.

Недостатки: табличная градуировка, слабый сигнал и низкая чувствительность, большая инерционность, необходимость фиксации температуры холодного спая.

Технические средства автоматизации и управления


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.