Тха термопара. Термопары ТХА: характеристики, виды и применение высокотемпературных датчиков — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое термопара ТХА. Какие бывают виды термопар хромель-алюмель. Для чего применяются высокотемпературные датчики ТХА. Каковы основные характеристики и преимущества термопар типа К.

Содержание

Что такое термопара ТХА и в чем ее особенности

Термопара ТХА (хромель-алюмель) представляет собой датчик для измерения температуры, состоящий из двух проводников с разным химическим составом. Основные особенности термопар ТХА:

Положительный электрод изготовлен из хромеля (сплав 90% никеля и 10% хрома)
Отрицательный электрод — из алюмеля (сплав 95% никеля, 2% алюминия, 2% марганца и 1% кремния)
Диапазон измеряемых температур от -200°C до +1300°C
Высокая точность измерений — погрешность не более 0,75%
Хорошая устойчивость к окислению при высоких температурах
Широкое применение в промышленности благодаря универсальности

Основные виды конструкций термопар ТХА

Термопары ТХА выпускаются в различных конструктивных исполнениях для разных условий применения:

С кабельным выводом — для удобного монтажа в труднодоступных местах
С коммутационной головкой — для подключения к измерительным приборам
С подвижным штуцером — для регулировки глубины погружения
С фланцевым креплением — для монтажа на фланцы трубопроводов
Гибкие — для измерения температуры подвижных и вибрирующих объектов
Поверхностные — для контроля температуры плоских поверхностей

Выбор конструкции зависит от конкретных условий эксплуатации и требований к монтажу термопары.

Области применения высокотемпературных термопар ТХА

Благодаря широкому диапазону измерений и надежности термопары ТХА нашли применение во многих отраслях промышленности:

Металлургия — контроль температуры расплавов металлов
Нефтехимия — измерение температуры в реакторах и трубопроводах
Энергетика — мониторинг температуры пара и газов в котлах и турбинах

Пищевая промышленность — контроль температурных режимов в печах
Производство стекла и керамики — измерение температуры в печах обжига
Автомобилестроение — контроль температуры выхлопных газов

Термопары ТХА позволяют решать широкий спектр задач по измерению высоких температур в различных отраслях.

Преимущества использования термопар хромель-алюмель

Термопары ТХА обладают рядом важных преимуществ по сравнению с другими типами датчиков температуры:

Широкий диапазон измерений от -200°C до +1300°C
Высокая точность и стабильность показаний
Быстрый отклик на изменение температуры
Устойчивость к вибрациям и механическим нагрузкам
Возможность изготовления датчиков малых размеров
Простота конструкции и надежность
Невысокая стоимость по сравнению с платиновыми термометрами сопротивления

Эти преимущества делают термопары ТХА оптимальным выбором для многих промышленных применений, где требуется точное измерение высоких температур.

Как правильно выбрать термопару ТХА для конкретной задачи

При выборе термопары ТХА необходимо учитывать следующие факторы:

Диапазон измеряемых температур
Требуемая точность измерений
Условия эксплуатации (наличие вибраций, агрессивных сред)
Конструктивное исполнение для удобства монтажа
Длина погружаемой части и общие габариты
Тип выходного сигнала (НСХ по ГОСТ)
Наличие защитной арматуры

Правильный выбор термопары позволит обеспечить надежные и точные измерения температуры в конкретных условиях применения.

Особенности монтажа и эксплуатации термопар ТХА

Для корректной работы термопар ТХА следует соблюдать ряд правил при монтаже и эксплуатации:

Погружать термопару в измеряемую среду на достаточную глубину (не менее 5-10 диаметров защитной гильзы)

Обеспечить надежный тепловой контакт с измеряемым объектом
Защищать кабельные выводы от механических повреждений
Не допускать превышения максимальной рабочей температуры
Периодически проводить калибровку для поддержания точности
При высоких температурах использовать термопары с защитной арматурой
Учитывать температурную погрешность холодного спая

Соблюдение этих рекомендаций позволит продлить срок службы термопар и обеспечить достоверность измерений.

Перспективы развития термопар хромель-алюмель

Несмотря на то, что термопары ТХА используются уже много десятилетий, они продолжают совершенствоваться:

Разрабатываются новые защитные покрытия для повышения стойкости
Создаются миниатюрные конструкции для специальных применений
Улучшаются характеристики термоэлектродных материалов
Внедряются цифровые интерфейсы для подключения к системам АСУ ТП
Разрабатываются самодиагностируемые интеллектуальные датчики

Эти инновации позволяют расширить области применения термопар ТХА и повысить их надежность и функциональность. Термопары хромель-алюмель остаются одним из основных средств измерения высоких температур в промышленности.

Термопара хромель алюмель(ТХА). Высокотемпературные термопары. ТХА (тип К)

Термопара (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, широко применяемый для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Сама термопара состоит из двух проволок (термоэлектродов) — положительного и отрицательного. Особая популярность термопар связана с использованием их в измерении температур в муфельных печах и сушильных шкафах. Достоинства термопар: надежность, возможность работать при измерении высоких температур до 2200°С, точность измерения до ±0,01°С и все это за небольшую стоимость. Самыми популярными на российском рынке являются термопары типа ТХА (К), за свой универсализм и доступность.

Наша компания предлагает несколько видов термопар для муфельных печей, в том числе и для электропечей СНОЛ (SNOL).

Термопара ТХА — сплав хромеля (никель, хром) и алюмеля (никель, алюминий, марганец, кремний и кобальт). Основное применение в лабораторных электропечах СНО и печи SNOL 7,2/1100. Наша компания выпускает термопары типа ТХА самых различных размеров, а также в специальном защитном кожухе (из керамики, либо жаропрочной стали) для использования в агрессивных и химических средах.

Также наше предприятие может Вам поставить термопары типа ТХА 0001, 0002, 0006, 0007, 0011, 0104, 0109, 0192, 0193, 0194, 0196, 0203, 0206, 0292, 0297, 0306, 0308, 0309, 0314, 0395, 0495, 0496, 0499, 0595, 0603, 1192, 1193, 1292, 1293, 1392, 1393, 1395, 1592, 9310, 9311, 9312, 9414, 9215, 9416, 9419, 9420, 9421

Термопара J (ТЖК) — положительный термоэлектрод сделан из железа, отрицательный из сплава меди, никеля, марганца и железа. Используется от -200 дл +750 °С. Основное применение — в сушильных шкафах SNOL 24/200, 58/350, 67/350, а также станках. Также предлагаем Вашему вниманию термопары типа «ТЖК» 0009, 2488

Термопара K — разновидность ТХА, но с немножко другими пропорциями содержания основных элементов. Применяется в электропечах типа SNOL 8,2/1100.

Также наша компания занимается производством термопар типа ТХА для электропечей сопротивления, учитывая особенности их использования. То есть можем сделать термопару защищенной от агрессивных и химических сред.

Термопары:

Тип ТХА (K) Тип J

Термопары ТХА (K), ТХК (L) с кабельным выводом от изготовителя. Цена от 180 руб.

НПК «Рэлсиб» выпускает термопары (термоэлектрические преобразователи) с кабельным выводом в различных конструктивных исполнениях.

Термопары изготавливаются в двух исполнениях по номинальной статической характеристики: ХА(К), ХК(L). Для производства термопар используется термопарный кабель российского и зарубежного производства. Материал термопарного кабеля, материал корпуса а также способ изоляции рабочего конца термопары определяют диапазон рабочих температур.

Термопара состоит из двух соединённых сваркой проволок разного состава. Место соединения называют рабочим спаем. Место соединения противоположных концов проволок с медным кабелем или клеммами прибора называют холодным спаем. Напряжение с термопары зависит от типа термопары, разницы температур рабочего и холодного спая и температуры рабочего спая.

Термопары с небольшим диаметром термоэлектродного провода менее инерционны, но с другой стороны имеют меньший ресурс работы при высокой температуре. Для подключения термопар к приборам используются соответствующие характеристике конкретного датчика термопарные или термокомпенсационные провода.

Конструктивное исполнение	Диаметр электродов, мм	Диаметр монтаж. части, мм	Изоляция раб. спая, И-изолир. Н-неизолир.	Длина монтаж. части, мм	НСХ	Диап. измер. темпер., С	Время термич.реакц., с	Матер. изоляц. кабеля	Длина кабеля, м
Термопара ТП.ХК(ХА)-К11 (контроль температуры в труднодоступных местах, термокамерах, а также для малогабаритных изделий)	0,5; 0,7; 1,2	—	Н	—	К	-40,0…+800,0	1,0	Асбостек -лонить К11С6	0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К12 (контроль температуры в труднодоступных местах, термокамерах, а также для малогабаритных изделий)	1,2	—	Н	—	К	-40,0…+1000,0	2,0	Керами -ческая трубка МКРц
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К2 (контроль температуры воздуха, массивных изделий)	0,5	4,0; 5,0	И	20,0; 30,0; 60,0; 80,0	K	-40,0…+350,0	8,0	Асбостек-лонить К11С6
					L	-40,0…+350,0
			Н		K	-40,0…+800,0	5,0
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К2.1 (контроль температуры воздуха, массивных изделий)	0,5	4,0; 5,0	И	20,0; 30,0	K	-40,0…+350,0	12,0
					L	-40,0…+350,0
			Н		K	-40,0…+800,0	8,0
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К3 (контроль температуры прессформ, подшипников)	0,5	4,0	И	13,0	K	-40,0…+350,0	20,0
					L	-40,0…+350,0
			Н		K	-40,0…+800,0	14,0
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К4 (контроль температуры жидких и сыпучих сред)	0,5; 0,7	4,0; 5,0; 6,0	И	10,0; 20,0 30,0; 60,0; 80,0; 100,0; 120,0; 200,0; 250,0; 320,0	K	-40,0…+350,0	20,0
					L	-40,0…+350,0
			Н		K	-40,0…+800,0	12,0
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К4.1 (контроль температуры жидких и сыпучих сред)	0,5; 0,7	4,0; 5,0; 6,0	И	10,0; 20,0 30,0; 60,0 80,0; 100,0; 120,0; 200,0; 250,0; 320,0	K	-40,0…+350,0	20,0
					L	-40,0…+350,0
			Н		K	-40,0…+800,0	12,0
					L	-40,0…+600,0
Термопара ТП.ХК(ХА)-К5 (контроль температуры поверхности твердых тел)	0,5	4,0	И	30,0	K	-40,0…+350,0	8,0
					L	-40,0…+350,0
			Н		K	-40,0…+800,0	5,0
					L	-40,0…+600,0

Ошибка 404 | НПФ КонтрАвт. КИПиА для АСУ ТП

Выберите продукцию из спискаНормирующие преобразователи измерительные …НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-237-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения, IP65 …НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений …НПСИ-237-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений, IP65 …НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-250/500-УВ1 нормирующий преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров…НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров …НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли…НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА…НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА…НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока…НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока …НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока…НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности…НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией…НПСИ-237-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией, IP65 …НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети…ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар…ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений…ПНТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемый…ПНТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемыйБарьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности)…КА5003Ех барьеры искрозащиты, разветвители 1 в 2 сигналов термопар, термометров сопротивления и потенциометров, 1-канальные, USB, RS-485…КА5004Ех барьеры искрозащиты, сигналы термопар, термометров сопротивления и потенциометров, сигнализация, USB, RS-485…КА5011Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5022Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5013Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приемники-разветвители 1 в 2 аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART, шина питания …КА5031Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5032Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные, HART …КА5131Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5132Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5241Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 1-канальные…КА5242Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5262Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5232Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5234Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 4-канальныеКонтроллеры, модули ввода-вывода…MDS AIO-1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-1/F1 Модули комбинированные функциональные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4/F1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, 4 ПИД регулятора…MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения…MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения…MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами…MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров…MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения…MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов…MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов …MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов …MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов …MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485…MDS IC-232/485 преобразователь интерфейсов RS-232 и RS-485…I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485…I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485…I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические…МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки…МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-1005 измеритель технологических параметров, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1015 измеритель, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1105 измеритель, позиционный регулятор, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-512/522/532/562 многоканальные измерители-регуляторы…Т-424 универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-514/524/534 ПДД-регуляторы…МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-614 программные ПИД-регуляторы…СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические…ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных …ИНТЕГРАФ-1000/1010 видеографические безбумажные 8/16 канальные регистраторы данных …ИНТЕГРАФ-3410 видеографический безбумажный регистратор-контроллер термообработки… DataBox Накопитель-архиваторСчётчики, реле времени, таймеры…ЭРКОН-1315 восьмиразрядный одноканальный счётчик импульсов, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-315 счётчик импульсов одноканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-325 счетчик импульсов двухканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-415 тахометр-расходомер…ЭРКОН-615 счетчик импульсов реверсивный многофункциональный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-714 таймер астрономический…ЭРКОН-214 одноканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-224 двухканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-215 реле времени программируемое одноканальное, поддержка RS-485, щитовой монтаж, цифровая индикацияБлоки питания и коммутационные устройства…PSM-120-24 блок питания 24 В (5 А, 120 Вт)…PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)…PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт)…PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт…PSM-4/3-24 многоканальный блок питания 24 В (4 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM-2/3-24 блок питания 24 В (2 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)…БП-24/12-0,5 блок питания 24В/12В (0,5А)…ФС-220 фильтр сетевой…БПР блок питания и реле…БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)…БР4 блок реле…PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) …PS3200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)…PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение…SetMaker конфигуратор…… История версий…MDS Utility конфигуратор…RNet программное обеспечение…OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН…OPC-сервер для MDS-модулей

ДТПХхх4 термопары с кабельным выводом

ВЫБРАТЬ И ЗАКАЗАТЬ

Предназначены для температурных измерений твердых, жидких и газообразных сред, неагрессивных к защитной арматуре и материалу термоэлектродов. Кабельный вывод обеспечивает удобство и быстроту монтажа, но ограничивает верхний предел измеряемых температур до 300-400 °С.

Номинальные статические характеристики (НСХ) по ГОСТ Р 8.585-2001:

ТХА (К) – для ДТПК
ТХК (L) – для ДТПL

Показатели надежности термоэлектрических преобразователей ДТПхх4 при соблюдении условий эксплуатации в диапазоне температур от -40 до +400 °С (до +300 °С – для мод.014, 034):

вероятность безотказной работы – не менее 0,95 за 16 000 час;
средний срок службы – не менее 4 лет;
гарантийный срок эксплуатации – 2 года.

Устойчивость к внешним механическим воздействиям по ГОСТ Р 52931-2008: ДТПК (L) без монтажных элементов (в металлической гладкой защитной арматуре) соответствуют группе V2, остальные – группе N2.

Для монтажа датчиков ДТПХхх4 со штуцером на объекты измерения температуры рекомендуется применять гильзы ГЗ.16 и ГЗ.25, бобышки Б.П.1 и Б.У.1.

Все термопреобразователи сопротивления ОВЕН имеют сертификат средств измерений и проходят первичную поверку на заводе-изготовителе.

Важно: максимальная температура узлов вывода, т.е. мест перехода «арматура-кабельный вывод», для ДТПХхх4 – 200 °С.

Конструктивные исполнения датчиков

	014	D = 5 мм	ДТПК, ДТПL латунь (-40…+300 °C)	25
	024	D = 8 мм	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+400 °С)	30
Накидная гайка	034	D = 5 мм М = 8×1 мм**	ДТПК, ДТПL латунь (-40…+300 °С)	25
Накидная гайка	044	D = 8 мм M = 12×1,5 мм**	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+400 °С)	30
	054	D = 6 мм М = 16×1,5 мм** S = 22 мм, h = 9 мм		60, 80, 100, 120, 160, 180, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000
	064	D = 8 мм M = 20×1,5 мм** S = 27 мм, h = 8 мм
	074	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 27 мм, h = 8 мм
	084	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 27 мм, h = 8 мм
	094	D = 6 мм, D1 = 13 мм
	104	D = 8 мм, D1 = 18 мм
	114	D = 10 мм, D1 = 18 мм
Подвижный штуцер	124	D = 6 мм M = 16×1,5 мм** S = 17 мм		10, 32, 40, 60, 80, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500
	134	D = 8 мм M = 20×1,5 мм** S = 22 мм
	144	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 22 мм
Подвижный штуцер	154	D = 10 мм M = 20×1,5 мм** S = 22 мм
	194	D = 5 мм, D1 = 10 мм		60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320
Накидная гайка	204	M = 10×1 мм** S = 14 мм	ДТПК, ДТПL латунь (-40…+400 °С)	40, 65
	534	d = 4,5 мм Под М4	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+250 °C – c кабелем СФКЭ; -40…+300 °C – c кабелем ДКТ)	39
	554	d = 5,5 мм Под М5		39
	564	d = 6,4 мм Под М6 D = 19 мм S = 0,5 мм		58
	574	d = 8,4 мм Под М8 D =22 мм S=0,75 мм		61
	584	d = 10,5 мм Под М10 D = 26 мм S = 0,75 мм		63
	594	d = 13 мм Под М12 D = 30 мм S = 1,0 мм		71
	644	D = 4,5 мм М = 6×1 мм S = 10 мм	ДТПК, ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+300 °C – c кабелем ДКТ)	13, 20, 30

Примечания:

С кабельным выводом из СФКЭ и диаметром термоэлектродов 0,7 мм изготавливаются только модели с диаметром арматуры 10 мм: 074, 114, 144, 154.
С кабельным выводом из СФКЭ изготавливаются:
- Модели с диаметром арматуры 6 мм: ДТПХ124, ДТПХ094.
- Модели с диаметром монтажной части 8 мм, кроме ДТПХ024 и ДТПХ044.
С кабельным выводом из СФКЭ и диаметром арматуры 5 мм датчики не изготавливаются.

Термопарные провода, поставляемые в качестве кабельного ввода совместно с ДТПХхх4

Кабель термопарный тип К (ХА), хромель-алюмель

1 – термоэлектродная проволока

2 – cтеклонить К11С6 с пропиткой кремнийорганическим лаком

ДКТК011-0,5

ДКТК011-0,7

ДКТК011-1,2

Одножильный

Диаметр проводов:

0,5 мм/0,7 мм/1,2 мм (указывается при заказе)

Изоляция нить К11С6

-40…+300 °С

1,8/2,0

2,0/2,8

2,8/4,0

1 – термоэлектродная проволока

2, 4 и 5 – обмотка стеклонитью с пропиткой нагревостойким лаком

3 – обмотка фторопластовой запеченной пленкой

6 – обмотка стеклонитью (в противоположную сторону от обмотки 5) с пропиткой нагревостойким лаком

7 – экран из медной луженной оловом проволоки

Кабель СФКЭ ХА

2×0,5

Многожильный

С – изоляция из стекловолокна

Ф – изоляция из фторопластовой пленки

К – комбинированная изоляция и оболочка

Х – положительная жила, сплав хромель

А – отрицательная жила, сплав алюмель

2 – количество жил

0, 5 – сечение жилы

-60…+250 °С

3,0/4,5

Кабель термопарный тип L (ХK), хромель-копель

1 – термоэлектродная проволока

2 – cтеклонить К11С6 с пропиткой кремнийорганическим лаком

ДКТL011-0,5

ДКТL011-0,7

ДКТL011-1,2

Одножильный

Диаметр проводов:

0,5 мм/0,7 мм/1,2 мм (указывается при заказе)

Изоляция – нить К11С6

-40…+300 °С

1,8/2,0

2,0/2,8

2,8/4,0

1 – термоэлектродная проволока

2, 4 и 5 – обмотка стеклонитью с пропиткой нагревостойким лаком

3 – обмотка фторопластовой запеченной пленкой

6 – обмотка стеклонитью (в противоположную сторону от обмотки 5) с пропиткой нагревостойким лаком

7 – экран из медной луженной оловом проволоки

Кабель СФКЭ ХК

2×0,5

Многожильный

С – изоляция из стекловолокна

Ф – изоляция из фторопластовой пленки

К – комбинированная изоляция и оболочка

Х – положительная жила, сплав хромель

К – отрицательная жила, сплав копель

2 – количество жил

0, 5 – сечение жилы

-60…+250 °С

3,0/4,5

промышленные датчики температуры хромель-алюмель для технологического оборудования. Компенсационный кабель для термопар

Прайс-лист

Промышленные датчики температуры, предлагаемые на сегодняшний день различными производителями, обладают схожим, не отличающимся оригинальностью, конструктивом.

Как правило, это датчики с коммутационной головкой или кабельным выводом, присоединением М20х1,5 и диаметром погружной части (защитной арматуры) 6-8 мм. Промышленные датчики температуры с подобным конструктивом удобно использовать в стандартных применениях, например врезка в трубопровод или корпус емкости при помощи бобышки.

А какие промышленные датчики температуры выбрать в тех случаях, когда место для их монтажа ограничено или требуется датчик с нестандартным креплением? К примеру: крепление к плоскости, монтаж в канале или тонком отверстии, специальный крепеж в термопласт автоматах или экструдерах.

Компания КИППИБОР предлагает новую серию термопар ТХА для технологического оборудования. Данная серия датчиков температуры позволит Вам легко решать подобные задачи. Термопары KIPPRIBOR серии TXA для технологического промышленного оборудования: упаковочных автоматов, термопласт автоматов, экструдеров, вулканизаторов поставляются со склада компании КИППРИБОР.

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА с защитной изоляцей из стекловолокна в оплетке из нержавеющей стали:

Кабельный вывод: длина 2 м, марка кабеля КТК-7/0,2-КХ-Н-CGA;
Рабочий спай изолирован от корпуса.

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА с защитной изоляцей из каптона:

Кабельный вывод: длина 2 м, марка кабеля KTK-7/0.2-KX AFA;
Рабочий спай изолирован от корпуса.

Модель термопары	Внешний вид	Чертеж	Чувствительная часть	Рабочий диапазон температур провода	Диапазон измеряемых температур
ТХА-700-1.0×150-0-KX-AFA-7/0.2-2000			игла Ø=1 мм L=150 мм	0…+400 °C	-50…+500 °C

Бобышки серии Б.П. для термопары KIPPRIBOR ТХА-107-5х10-0-KX-7/0.2-2000:

Материал: никелированная латунь

Модель бобышки	Внешний вид	Чертеж
Б.П.8х1.19.ТХА-107
Б.П.10х1,5.36.ТХА-107

Провод термопарный (компенсационный кабель для термопар) серии КТК:

Термопары серии ТХА для технологического оборудования, кабель и бобышки к термопарам KIPPRIBOR

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА для технологического оборудования с оплеткой кабеля из нержавеющей стали:

Диапазон измеряемых температур: –50…+300 °С;
Диапазон рабочих температур кабеля: –50…+200 °С;
Кабельный вывод: длина 2 м, марка кабеля КТК-7/0,2-КХ-Н-CGA;
Рабочий спай изолирован от корпуса.

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА для технологического оборудования с оплеткой кабеля из каптона:

Диапазон измеряемых температур: –50…+300 °С;
Диапазон рабочих температур кабеля: –50…+400 °С;
Кабельный вывод: длина 2 м, марка кабеля KTK-7/0.2-KX AFA;
Рабочий спай изолирован от корпуса.

Модель термопары	Внешний вид	Чертеж	Чувствительная часть
ТХА -700-1.0×150-0-KX-AFA-7/0.2-2000			игла Ø=1 мм L=150 мм

Бобышки серии Б.П. для термопары KIPPRIBOR ТХА -107-5х10-0-KX-7/0.2-2000:

Материал: никелированная латунь

Провод термопарный (компенсационный кабель для термопар) серии КТК:

Материал: никелированная латунь

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Термопара типа К (ТХА)

Термопара ТХА или типа К применяется для контроля температуры в производственном процессе. Термопара используется в помещениях с низким содержанием серы в атмосфере. Высокий уровень серы в воздухе может негативно повлиять на функционирование обоих датчиков термопары.

При эксплуатации термопары в среде с разряженной атмосферой возможны термо ЭДС изменения, которые проявятся в виде миграции из вывода NiCr – хрома. Впоследствии чего это может привести к значительным изменениям и большой разнице в показаниях.

Исполнение

Термопара представляет собой датчик для замера и исходящие из него выводы для подключения к измерительному устройству. Соединенная часть (датчик) крепится в месте замера температуры.

Термодатчик термопара типа К производится из металла хромель-алюмель. Данный тип оборудования называют датчиком контактного типа. Высокие функциональные возможности термопары раскрывает большой технический потенциал устройства.

Измерительный диапазон температурного режима от -200С и до +1000С, но следует отметить, что температура измерения напрямую зависит от диаметра термоэлектродного провода, чем он толще, тем выше температура. Термопара используется в атмосфере с избыточным кислородом или нейтральной среде.

Принцип работы

Работа термопары заключается в точном замере температуры. Датчик можно установить как на нагреватель, так и на оборудование. Функционирование термопары – это охлаждение и нагрев двух контактов, которые различны по своему составу, а значит имеют разные физические и химические свойства. Этот процесс сопровождается образованием термодвижущей силы.

Область применения

Термопара применятся в виде контактного датчика для измерения температуры. Датчик устанавливают практически на любой тип промышленного оборудования с диапазоном измерения до 1000С. Термопара работает в комплексе с промышленными нагревателями.

Технические характеристики
Параметры	Значение
Металл	NiCr-Ni (хромель-алюмель)
Диапазон замера температуры	от -200С до + 1000С
Внутренняя изоляция	по умолчанию – стеклоткань; под заказ – возможны другие варианты
Внешнее экранирование	по умолчанию – металлический экран; под заказ – возможны другие варианты

Термопара

— обзор | Темы ScienceDirect

1.14.3.1.2 Детекторы термопары и термобатареи

В детекторе термопары разница температур между поглотителем и подложкой определяется с помощью эффекта Зеебека (например, см. Fellgett, 1949). В детекторах на термоэлементах используются несколько последовательно соединенных спаев термопар для увеличения как напряжения сигнала, так и полного сопротивления источника; иногда дополнительные спая подключаются в обратном порядке и остаются темными для температурной компенсации.Чувствительный спай термически связан с поглотителем, а опорный спай привязан к подложке.

Базовый анализ производительности был опубликован Birkholz et al. (1987) для идеализированных детекторов термопар типа Хильгера – Шварца (Strachan, Goodyear, 1973; Strachan, 1973; Schwarz, 1949). Такие детекторы состоят из вертикальных ножек из монокристаллического термоэлектрического материала, приваренных к тонкому фольговому поглотителю, замыкающему чувствительный переход. В идеальном случае теплопроводность подложки определяется проводимостью через ножки термопары.

После Birkholz et al. (1987) мы определяем свойства термоэлектрических материалов следующим образом: Коэффициенты Зеебека для полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа равны α _p и α _n соответственно. , дающая термоЭДС α _te = α _p — α _n; термическое сопротивление ножек определяется как R _l = l κ ^{— 1} A _l ^{— 1} = G ^{— 1}, где л и 0.5 A _l — длина и площадь поперечного сечения каждой ветви, соответственно, а κ — теплопроводность материала, которая считается одинаковой для p-типа и n-типа; а электрическое сопротивление равно R _E = 4 l σ _e ^{— 1} A _l ^{— 1}, где σ _e — это электрическая проводимость (обратите внимание, что для теплопроводности ветви параллельны, а для электропроводности — последовательно).

Можно определить эффективную теплопроводность для радиационного обмена с окружающей средой, сделав упрощающие предположения, что поглотитель совершенно черный и что разница температур между поглотителем и окружающей средой мала. Отметим, что мощность Q , проводимая между резервуарами при температурах T и T + Δ T , соединенных тепловой связью с проводимостью G , определяется как Q = G Δ T и что для радиационного обмена между черными телами при тех же двух температурах передаваемая полезная мощность определяется выражением Q = σ _с A [( T + Δ T ) ⁴ — T ⁴] ≈ 4 σ _с AT ³ Δ T ; получаем эффективную радиационную теплопроводность G _r = 4 σ _с AT ³, где σ _с = 5.67051 × 10 ^{— 8} Вт м ^{— 2} K ^{— 4} — постоянная Стефана – Больцмана (Андерсон, 1989) и A — площадь поглотителя. Поскольку излучение и теплопроводность через термопару действуют параллельно, общее тепловое сопротивление R _H определяется как

(16) RH = 14σsAT3 + κAll − 1

Выходное напряжение на детекторе определяется выражением V _с = α _te Δ T = α _te Q _a R _H, где Q _a — поглощенная оптическая мощность (эквивалентная падающей мощности, поскольку для этого анализа мы предположили идеальный поглотитель).Обратите внимание, что детекторы термопар являются устройствами с очень низким импедансом, поэтому усилитель первого каскада должен разрабатываться с осторожностью, чтобы избежать значительного увеличения шума. Чувствительность просто S = V _s/ Q _a = α _te R _H. NEP для детектора с ограничением шума Джонсона составляет NEP = 4kTReΔf / S = 4kTlΔf0.5σeAl − 0.5αteRH − 1. Одним из стандартных показателей качества детекторов является удельная обнаруживающая способность D ^*, определяемая как NEP-1AΔf.Подставляя R _H, получаем

(17) D ∗ = αteAσeAl / l44σsAT3 + κAl / lkT

Birkholz et al. (1987) отмечают, что D ^∗ максимизируется, когда потери тепла через теплопроводность и излучение одинаковы или когда 4 σ _с AT ³ = κA _l/ л . Также обратите внимание, что при замене α _te = 2 α Eq.(17) эквивалентно выражению в Birkholz et al. (1987). Исключая A _l/ l в числителе и знаменателе, получаем

(18) Dmox ∗ = M8kσsT5

, где безразмерное число M = (0,5 α _te) ² σ _e Tκ ^{— 1} — показатель качества термоэлектрических устройств. Доступны материалы с M ≈ 1 при комнатной температуре (Birkholz et al., 1987), что приводит к D _mox ^∗ ≈ 1 × 10 ¹⁰ см Гц ^0,5 Вт ^{— 1} при 300 К. Реальные ограничения препятствуют достижению теоретического максимума удельной обнаруживающая способность, но были продемонстрированы значения 3,2 × 10 ⁹ см Гц ^0,5 Вт ^{— 1} (Ando, 1974).

Постоянная времени определяется как τ _th = CG ^{— 1} = CR _H, где тепловое сопротивление определяется уравнением.(16). В теплоемкости термопарных детекторов Хильгера – Шварца, как правило, преобладает поглотитель. Постоянные времени 10 мс были продемонстрированы только для термопары и 20 мс для всего детектора, включая поглотитель (Birkholz et al., 1987; Ando, 1974).

Несмотря на то, что термопарные детекторы Hilger – Schwarz обладают высокими характеристиками для неохлаждаемых детекторов, они хрупки и сложны в производстве. Современные методы обработки полупроводников позволяют изготавливать детекторы на термобатареях с микромашинной обработкой, в которых поглотитель представляет собой отдельно стоящую мембрану, а термобатарея состоит из последовательно соединенных термопар, проходящих по краю мембраны (Foote and Jones, 1998; Foote et al., 2003). Микромашинные детекторы на термобатареях доступны в виде линейных массивов, которые выполняли полеты на Луну и Марс (Foote et al., 2003). Микромеханические устройства не работают так же хорошо, как старые модели по ряду причин, даже при сравнении устройств, изготовленных из тех же термоэлектрических материалов, хотя есть потенциал для дальнейшего улучшения (Foote and Jones, 1998).

Детекторы термобатареи производятся в виде одиночных детекторов, линейных решеток (Kunde et al., 1996; Foote and Jones, 1998; Foote et al., 2003) и небольшие двумерные массивы. Обработка материалов и компоновка остаются сложными для больших двумерных массивов. Были продемонстрированы микромашинные детекторы на термобатареях с постоянными времени порядка 10 мс с удельной детектирующей способностью около 10 ⁹ см Гц ^0,5 Вт ^{— 1} (Foote and Jones, 1998).

Зачем нужны термопары? | Thermoworks

Все еще решаете, подходит ли термопара для вас или вашей организации? Ниже мы описали, что такое термопара и какие технические преимущества вы можете ожидать от определенных типов датчиков.В частности, мы сравнили датчики термопары и датчики термистора, чтобы вы могли лучше понять, почему вы можете использовать термопары.

Что такое термопара?

Существует несколько типов электронных датчиков температуры. Каждый из них имеет свои технические преимущества и недостатки в зависимости от предполагаемого назначения или применения датчика. Обычным выбором для коммерческих и профессиональных приборов является термопара . Термопара сделана из двух проволок из разных сплавов.Они свариваются вместе, образуя «термопару». Этот набор проводов создает напряжение, которое изменяется с температурой. Это напряжение можно измерить, обработать и отобразить как температуру. Разные сплавы работают по-разному. На протяжении десятилетий промышленность остановилась на нескольких конкретных «типах» термопар, каждый из которых использует определенную комбинацию определенных сплавов. Наиболее распространенной является термопара «типа K» (см. Термопары типа K от Thermoworks), которая изготовлена из двух металлов: хромеля и алюминия.Это наиболее часто используемый тип в общепромышленном использовании, науке, пищевой промышленности и общественном питании.

На практике и с правильным датчиком и электроникой термопара дает несколько преимуществ по сравнению с другими распространенными датчиками, такими как термистор . Термисторы можно найти во многих недорогих цифровых термометрах. Их можно производить дешево, а электронику, необходимую для преобразования их сигналов в температуру, можно сделать очень недорого. Однако у недорогих термисторов есть некоторые ограничения, которые можно преодолеть с помощью термопары.

Диапазон температур
В зависимости от конструкции и материалов датчика температуры, в котором используется термопара типа K, диапазон температур может быть очень широким. Некоторые датчики могут измерять температуру до 2200 ° F (см. Высокотемпературные термопары типа K). Даже с изоляцией проводов, предназначенной для более низких температур, такой как ПТФЭ, диапазоны зондов часто могут охватывать от -58 ° F до 572 ° F. Многие датчики и термометры термисторного типа имеют более узкий диапазон. Хотя сейчас доступны некоторые термисторы с верхним пределом 572 ° F, их точность значительно ухудшается примерно на 300 ° F.Кроме того, термистор быстрее и необратимо повреждается при температурах выше установленного предела.

Скорость
Быстрый отклик важен во многих приложениях. На скорость датчика температуры напрямую влияет его масса или размер. Чем больше размер сенсора или зонда в сборе, тем медленнее будет считывание. Термистор сделан из бусинки углерода с двумя прикрепленными проводами. Затем его покрывают эпоксидной смолой или стеклом. Хотя большинство термисторов довольно большие (подходят для трубки зонда 1/8 дюйма или больше), современные технологии привели к появлению термисторов, которые могут быть довольно маленькими.Однако термопару все же можно сделать меньше даже самых крошечных термисторов. В конце концов, термопара состоит из двух проводов, тогда как термистор добавляет немного углерода и покрытие. При использовании тонкой проволоки для термопары чувствительный валик или сварной шов можно также поместить внутрь трубок очень узкого диаметра, таких как иглы для подкожных инъекций. Даже в трубке немного большего размера, скажем, диаметром 1/16 дюйма (в которую может поместиться усовершенствованный термистор) можно разместить шарик термопары дальше в заостренном конце зонда, чем термистор.Это способствует способности термопары уравновешиваться до заданной температуры несколько быстрее, чем термистор.

Конструкция зонда
Поскольку термопара сделана из соединения двух разных металлов, возможности для различных механических конструкций больше, чем для других сенсоров. Для крошечных датчиков в сборе можно использовать проволоку очень тонкого сечения. Плоская проволока часто используется для поверхностных термопар. Проволока большого сечения может использоваться для очень высокотемпературных зондов или для чрезвычайно прочных сборок.Бусины термопар также подходят для датчиков воздуха или газа с быстрым откликом. Другие типы датчиков обычно имеют более ограниченные конструктивные ограничения.

Точность
В промышленности и науке термопары не всегда ассоциировались с высокой точностью. Многие производители термопар используют проволоку и методы, которые обеспечивают только уровни точности, аналогичные тем, которые имеют недорогие термисторы. Тем не менее, ThermoWorks использует специальный провод для термопар, который обеспечивает точность сменных датчиков лучше, чем ± 0.9 ° F между 32 ° F и 212 ° F. Это лучше, чем у большинства термисторов того же диапазона. Точность термопары можно еще больше повысить, если узел зонда термопары будет постоянно прикреплен к электронной схеме, а затем откалиброван вместе с электроникой в «калибровке системы». Этот процесс устраняет ошибку взаимозаменяемости отдельных термопар и способствует общей точности измерения всего в несколько десятых градуса. Усовершенствованная конструкция схем позволяет ThermoWorks обеспечивать точность лучше, чем ± 0.5 ° F в некоторых термопарах.

Стоимость
При сравнении типичных цен на промышленные датчики температуры, термопары обычно считаются менее дорогими, чем некоторые типы научных или коммерческих датчиков и датчиков. По сравнению с датчиками массового производства недорогих потребительских товаров, термопара может быть несколько дороже, чем некоторые термисторы. Обычно это связано с более высокими затратами, связанными с более прочными материалами зондов промышленного класса. Не все термопары одинаковы.Некоторые производители датчиков заменяют низкокачественные провода термопар в своих сборках, чтобы указать более низкие цены. Результат — более низкая точность и более быстрый износ проволоки даже при нормальном использовании.

Прочие соображения
Термопары иногда избегают, когда общая стоимость термометра очень ограничена. Электроника, необходимая для считывания показаний термопары, сложнее и дороже, чем требуется для термистора. Некоторые производители сокращают здесь углы и поставляют электронику, которая не решает проблем с точностью, присущих термопарам.Многие термопары, производимые на Дальнем Востоке, дают измерения с точностью до нескольких градусов вместо нескольких десятых. Требования к спецификации следует внимательно прочитать.

Типы термопар типа K

Все датчики температуры ThermoWorks

Ранняя история термопары

На таком расстоянии от событий и оглядываясь назад на наше нынешнее понимание природы и применения электричества, это почти невозможно оценить азарт и энтузиазм, царившие в маленьком физическом мире около 1820 года.Пока Вольта не объявил об открытии своего котла в 1800 году, физики не имели возможности изучать эффекты постоянного тока. Это, а также гальванический элемент, который быстро пришел на смену, впервые предоставил простые средства поддержания постоянного тока и привел к всплеску активности в изучении химических эффектов электричества.

Эрстед и Ампер

Когда эта первая волна энтузиазма, возможно, угасала, Эрстед обнаружил, что электрический ток, протекающий по проводу, параллельному магнитной игле и близко к ней, обладает способностью отклонять иглу.Об этом открытии было объявлено в 1820 году, и оно сразу же вызвало новую волну интереса по всей Европе, на этот раз к механическим воздействиям тока.

Араго в том же году произвел первый электромагнит, а Ампер, в течение недели после того, как узнал об эксперименте Эрстеда, показал, что один электрический ток оказывает магнитное влияние на другой. Не осталось никаких сомнений в том, что магнетизм — это, по сути, электрическое явление.

Среди небольшой группы физиков, действовавших таким образом, был Томас Иоганн Зеебек.Он родился в Ревеле в Эстонии 9 апреля 1770 года в семье богатого купца. В 17 лет он покинул родной город и начал изучать медицину в Берлине. Однако его сильная склонность к естественным наукам, а также его финансовая независимость заставили его изменить свой план, и он начал карьеру частных исследований, сначала в Байройте, а затем в Йене. Здесь он работал над оптикой и природой цвета, но в 1810 году он уехал из Йены в Нюрнберг, и именно здесь Эрстед провел некоторое время в качестве гостя Зеебека.В 1818 году он принял должность в Берлинской академии наук и переехал в этот город.

Открытие Зеебека

Здесь, конечно, он узнал об открытии Эрстеда и сразу же занялся изучением электромагнетизма; в декабре того же 1820 года он прочитал в Академию доклад о магнитном влиянии тока. Всего несколько месяцев спустя, в августе 1821 года, он объявил Академии (1) о своем открытии, что два разных металла, образующих замкнутый круг, в отсутствие влаги, проявляют магнитные свойства, когда подвергаются разнице температур в точке контакта. .Он экспериментировал с рядом комбинаций металлов (найдя комбинацию сурьмы и висмута наиболее эффективной) и выяснил эффекты как нагрева, так и охлаждения одного из переходов. Он установил, что отклонение магнитной стрелки происходит из-за разницы температур металлических переходов, что эффекты различны для разных металлов и тем больше, чем больше разница температур. В своих результатах он сообщил о движении стрелки в терминах отклонения в восточном или западном направлениях и описал это явление как «термомагнетизм», приняв в последующие годы возражения против выражения «термоэлектричество».

Второе по значимости в то время после эксперимента Эрстеда открытие Зеебека также быстро распространилось среди европейских физиков, и его повторили во всех исследовательских центрах.

Фарадей и Ом

Среди прочих, Фарадей провел эксперимент и записал его в своем дневнике следующим образом:

Octr. 21, 1822

Доктора Зеебека Expt. An. Фил. Н.С. Vol. iv. п. 318

Пруток из сурьмяной и латунной проволоки; стержень, нагретый на одном конце, северный полюс иглы будет огибать его, как показано на нижнем рисунке — воздействие на иглу очень решительное, мощное, равномерное и постоянное.

Пунктирные линии представляют состояние провода, определенное в ходе предыдущих экспериментов.

В это время Ом работал над распространением электричества через проводник и над концепцией сопротивления, но у него были проблемы в своих экспериментах из-за колебаний тока, получаемого от его батарей. Поггендорф сделал ему предложение заменить батареи термоэлектрической схемой, и эту идею Ом принял в своих классических исследованиях в 1826 году.Он использовал цепь из висмута и меди, причем один переход был погружен в паровую рубашку, а другой — во лед.

Первое измерение высокой температуры

Первое зарегистрированное предложение использовать открытие Зеебека в качестве средства измерения высоких температур поступило от А.К. Беккереля (2) в статье, прочитанной в Королевской академии наук в Париже 13 марта. 1826. Его исследования включали наблюдения отклонения стрелки, полученные с помощью ряда комбинаций металлических проводов, когда один переход был нагрет в спиртовой лампе, и он пришел к выводу, что для некоторых из этих комбинаций сила развиваемого тока была пропорциональна увеличению по температуре.Он решил, что наиболее подходящей комбинацией будет схема, состоящая из платиновых и палладиевых проводов.

Беккерель далее показал, что характеристики не зависят от диаметра проволоки, а также что нечистая платиновая проволока будет вызывать ток, если соединена с чистой платиновой проволокой; Фактически он указал на необходимость очистки платины в азотной кислоте, чтобы избежать ложных эффектов из-за загрязнения.

Магнитный пирометр

В 1836 году профессор К.С. М. Пуйе (3) из Парижа, также перед Королевской академией наук, выдвинул свой «магнитный пирометр» и подробно описал его конструкцию. Этот инструмент, почти невероятный по сегодняшним меркам, состоял из платиновой проволоки, впаянной в казенную часть пистолета, проволока проходила вверх по стволу, но не касалась боковых сторон за счет наполнения магнезией или асбестом. После этого казенную часть орудия нужно было ввести в горячую зону.

В ходе своих долгих и классических исследований тепла Анри Рено (4) использовал пару железо-платина Пуйе, но обнаружил такие отклонения, что решительно осудил саму идею термоэлектрического метода.Несчастный опыт Реньо был отчасти связан с тем, что он использовал железо как один элемент, а также с его отказом от использования гальванометра с высоким сопротивлением. Позже, в 1862 году, Эдмон Беккерель (5) занялся изучением платино-палладиевой термопары своего отца и использовал ее в качестве промежуточного звена с воздушным термометром при определении точек плавления ряда веществ. В результате своих исследований ему удалось до некоторой степени восстановить репутацию термопары, и он вывел слишком сложное выражение для взаимосвязи между температурой и электродвижущей силой.

E.m.f. — Температурная зависимость

Авенариус (6) также исследовал эту взаимосвязь, работая с довольно любопытными комбинациями стали и нейзильбера, меди и цинка. Он пришел к параболической формуле типа

, но несколько лет спустя, очевидно, осознал свою ошибку и отказался от своих аргументов.

Тем временем профессор П. Г. Тейт (7) из Эдинбургского университета провел серию экспериментов, пытаясь построить «термоэлектрические диаграммы», и пришел к выводу, что электродвижущая сила в целом является параболической функцией абсолютной температуры.Он также сообщил, что очень небольшое количество примесей или даже постоянное напряжение способно значительно изменить линию металла на диаграмме.

Профессор Тейт использовал «платино-иридиевые сплавы, содержащие соответственно 5, 10 и 15 процентов последнего металла. Они были приготовлены для меня господами Джонсоном и Матти из чистых металлов ». Это первая ссылка на использование иридий-платиновых сплавов в термопарах.

Henry Le Cliatelier

Отец современной термопары, Ле Шателье первым применил родий-платиновый сплав по отношению к платине и рекомендовал калибровку с точки зрения фиксированных точек плавления или кипения чистых веществ

Работа Ле Шателье

И так же с 1885 годом и Анри Ле Шателье (8), имя которого, вместе с именем Зеебека, всегда будет ассоциироваться с термоэлектрическим пирометром и с использованием родий-платинового сплава.Ле Шателье родился в Париже в 1850 году и изучал химию у Сент-Клер Девиль, но в 1870 году был призван в армию и участвовал в осаде Парижа. Впоследствии он практиковался в качестве горного инженера, но в 1877 году поступил во Французскую горную школу, чтобы преподавать химию, и примерно девять лет спустя стал профессором промышленной химии. Много лет спустя Ле Шателье вспоминал истоки своей работы по термопарам следующими словами:

«В 1885 году, когда я занялся проблемой измерения высоких температур, справедливо сказать, что не существовало ничего определенного по этому важному вопросу. мы располагали только качественными наблюдениями для температур выше 500 ° C.Занимаясь в то время промышленными исследованиями производства цемента, я искал метод, который, прежде всего, был бы быстрым и простым, и решил использовать термоэлектрические пары, намереваясь определить порядок величины источников ошибок. заметил Реньо. Показания даже грубого гальванометра могут быть очень полезны в технической работе, если оценивать ограничения его точности. Вскоре я понял, что ошибки, приписываемые этому методу, можно легко устранить, отбросив при построении пар некоторые металлы, такие как железо, никель и палладий, которые вызывают единичные аномалии.Среди различных изученных металлов и сплавов чистая платина и сплав платины и родия, которые используются до сих пор, дали наиболее удовлетворительные результаты…. Я также рекомендовал калибровку пар, но не непосредственно по воздушному термометру, как пытался сделать Беккерель, а с точки зрения фиксированных точек кипения или плавления определенных чистых веществ таким образом, чтобы при этих температурах известно более точно, как и в случае с моими более ранними исследованиями, результаты могут быть исправлены с уверенностью.”

Ле Шателье посвятил значительное время и усилия разработке пирометра с термопарой и организовал производство этого прибора Карпентье, преемником знаменитого Румкорфа, по адресу 20 Rue Delambre, Paris. Репутация этих инструментов быстро и широко распространилась. Например, в 1890 году великий американский металлург профессор Х. М. Хоу писал (9):

: «Благодаря трудам г-на Ле Шателье у нас наконец появился пирометр, способный легко, точно и быстро измерять чрезвычайно высокие температуры. действительно, те, которые приближаются к температуре плавления платины.И это не аппарат, который каждый должен построить для себя; продается в готовом виде. Фактически, он настолько упрощен, что фактически вошел в практическое использование для контроля высоких температур на металлургических, стекольных и газовых заводах ».

American Investigations

Современник Ле Шателье, но совершенно независимо от него, доктор Карл Барус (10) активно занимался измерением высоких температур. В 1882 году в рамках Геологической службы США была создана новая физическая лаборатория с целью изучения физических констант горных пород.Барусу была поручена эта лаборатория, которая сначала располагалась в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, но через два года переехала в Вашингтон. Он понял, что можно сделать несколько важных шагов в изучении этой области геологии до тех пор, пока методы точного измерения высоких температур и давлений не будут не только усовершенствованы, но и станут легко доступными, и поэтому он предпринял наиболее всестороннее исследование измерения температуры; это было опубликовано в виде воспоминаний на 300 страницах в 1889 году.Многочисленные сплавы платины были исследованы как элементы термопар, большинство из них имели добавки 2, 5 и 10 процентов других элементов, но он остановился для общего использования на платине против 20 процентов иридий-платины. Барус осознавал важность чистоты и однородности в своих материалах, поэтому он использовал ресурсы Platinum Works Bishop and Co. в Малверне, штат Пенсильвания, для подготовки своих материалов. Затем пары калибровали по температурам кипения ртути, цинка и некоторых органических веществ.

Сэр Уильям Робертс-Остин

Химик Королевского монетного двора, профессор металлургии Королевской горной школы и первый исследователь Комитета по исследованиям сплавов Института инженеров-механиков Робертс-Остен быстро оценил полезность Le Пирометр с термопарой Шателье

Вклад Робертса-Остена

В это время Институт инженеров-механиков учредил Комитет по исследованиям сплавов с первоначальной целью изучения влияния легирующих элементов на свойства металлов и имел назначил W.К. Робертс-Остин, который совмещал должности химика с Королевским монетным двором и профессора металлургии в Королевской горной школе в качестве исследователя. В своем первом отчете (11) в 1890 году для Института профессор (позже сэр Уильям) Робертс-Остин сказал:

«В настоящем исследовании необходимо измерять гораздо более высокие температуры; и, к счастью, под рукой есть точный метод. В начале 1889 года мне довелось воспользоваться пирометром, изобретенным г-ном Ле Шателье, и я был удовлетворен тем, что он чрезвычайно надежен и удобен при температурах выше 1000 ° C.или 1800 ° по Фаренгейту. Инструмент фактически позволил мне подтвердить фундаментальные наблюдения М. Осмонда относительно критических точек железа и стали и продемонстрировать результаты в лекции, прочитанной перед членами Британской ассоциации в сентябре 1889 года ».

С 1875 года Робертс-Остин интересовался проблемами ликвации или сегрегации составляющих сплавов и очень кропотливо измерял температуру, используя доступные тогда трудоемкие калориметрические методы.Поэтому он очень охотно приветствовал новый тип инструмента и приступил к адаптации его для производства автографических записей охлаждения и затвердевания расплавленных металлов и сплавов.

Проблемы однородности

Однако все еще оставались некоторые сомнения относительно абсолютной надежности родий-платинового сплава, и Робертс-Остен сослался на это:

«Утверждается, что даже длинные проволоки из платино-родиевого сплава могут быть однородны и поэтому не вызывают побочных токов, которые нарушили бы действие основного тока, возникающего при нагревании спая; но еще предстоит провести очень тщательные эксперименты, чтобы определить, так ли это.”

Edward Matthey

Исследовал однородность родий-платиновых сплавов и подтвердил выводы Ле Шателье и Робертс-Остен относительно их пригодности для термометрического использования

Эта неопределенность пробудила интерес Эдварда Матти, который провел исследование длительные исследования (12) по ликвации сплавов платиновых металлов. По поводу родий-платиновых сплавов он хотел сделать следующее замечание:

«В последнее время большое внимание было привлечено к сплаву чистой платины с 10% родия, который стал важным благодаря отличной службе, которую он оказал в производстве. определение высоких температур.Сплав платины с 10% родия используется с чистой платиной в качестве термопары, и поэтому интересно иметь возможность развеять любые сомнения, которые могут возникнуть в отношении того, что этот сплав является однородным по составу при плавлении и вытяжке. в провод ».

Матти приготовил расплав полутора килограммов 10-процентного родия-платины, который он отлил в сферу диаметром два дюйма. Затем сфера была разрезана, и образцы были взяты для анализа из ряда точек между поверхностью и центром.Максимальная разница между центром и внешней стороной составила 0,06% платины и 0,04% родия. Он пришел к выводу:

«Этот результат доказывает, что сплав не подвержен ликвации, и полностью оправдывает высокое мнение, которое сформировали Х. Ле Шателье и Робертс-Остен относительно его пригодности для термометрических измерений».

Примерно в то же время, в 1892 году, Эдвард Матти занимался добычей и очисткой висмута и представил серию статей на эту тему для Королевского общества.Выдержка из одной из этих работ (13), касающейся температуры, при которой мышьяк может быть окислен из висмута, гласит:

«Работа Робертса-Остена показала, что термофакция является практически единственным форма пирометра, которая может быть использована для тонких тепловых исследований такого рода, но возник вопрос, какой именно термопай следует использовать. Было ли хорошо использовать платино-иридиевый, как предлагал Барус, или платино-родиевый, предложенный Х.Ле Шателье? Моя предыдущая работа по сплавам платины и родия, недавно опубликованная в «Philosophical Transactions», разрешила вопрос в пользу термоперехода родий-платина, поскольку я был удовлетворен тем, что сплав платины с 10% родия является приемлемым. настолько однородным, насколько мог бы быть любой известный сплав, и поэтому он превосходно приспособлен для использования в качестве термопреобразователя, поскольку чистая платина является противоположным металлом ».

Используемый прибор был получен из Парижа и использовался в полномасштабной операции процесса окисления в работах Джонсона Матти, будучи одним из первых пирометров такого типа, которые будут использоваться в промышленности.

Единственный более ранний отчет об использовании пирометра Ле Шателье в этой стране — это запись сэра Роберта Хэдфилда (14), который приобрел его у Карпентье в апреле 1890 года. Он отлично зарекомендовал себя на металлургическом заводе Hadfields Ltd. в Шеффилде пока пирометры британского производства не стали доступны сразу на рубеже веков.

Первое упоминание о термопарах, доступных для измерения температуры в этой стране, появляется в каталоге Cambridge Instrument Company за 1898 год, но их производство началось только в 1902 году, когда у Johnson Matthey были закуплены специальные запасы платины и родия-платины. и продается в подходящих фарфоровых тубах (15).

T. J. Seebeck Abhandlurgen der Physikedische Klasse dcr Koniglichen Akademie der Wissenschafter zu Berlin, 1822 — 23 , PP- 265 — 373

A. C. Ann. чим. Phys., 1827, 31 , стр. 371 — 392

C. S. M. Pouillet Compt. rend., 1836, 3 , pp. 782-790

H. V. Regnault Relation des Experiences, Paris, 1847, 1 , p.246

E. Беккерель Compt. rend., 1862, 55 , стр. 826

Авенариус Погг. Ann, 1863, 119, стр. 406 1864, 122 , стр. 193

P. G. Tait Trans. Рой. Soc. Един., 1872-73, 27 , с. 125

H. Le Chatelier Compt. разд., 1886, 102, стр. 819 J. de Phys., 1887, 6 , стр.23

Х. М. Хоу Eng. и Мин. J., 1890, 50 , стр. 426

C. Barus Bull. U.S. Geol. Survey, 1889, No. 54 Phil. Mag ., 1892, 34 , стр. 376

W. C. Roberts-Austen 1st Rep. Alloys Res. Comm., Inst. Мех. Eng., 1891

E. Matthey Phil. Пер., 1892, 183 , стр. 629

E.Matthey Proc. Рой. Soc, 1893, 52 , стр. 467

Сэр Роберт Хэдфилд Пер. Faraday Soc, 1917-18, 13 , стр. 208

Anon Engineering, 1945, 159 , 1 и 25 мая, стр. 361 401

Термопары — Engineering LibreTexts

На этой странице представлено фундаментальное обсуждение того, что такое термопара и как она работает . Термопара — это устройство для измерения температуры, которое может работать в широком диапазоне температур.Он создается путем соединения двух разнородных металлических и / или полупроводниковых проводов. Изготовление термопар стоит недорого. Однако их точность ограничена.

Введение

Термопара — это устройство, состоящее из двух разнородных металлических и / или полупроводниковых проводов, используемое для измерения температуры. Термопара не является устройством для измерения абсолютной температуры. Вместо этого это устройство, которое реагирует на разницу температур между испытательной средой и контрольной точкой, что создает разность потенциалов на выходе.Между прочим, разность потенциалов пропорциональна разнице температур между испытательной средой и контрольной точкой и основана на материалах термопары. Выходное напряжение позволяет нам отследить и определить разницу температур и, в конечном итоге, температуру в тестовой среде.

Преимущество измерения температуры с помощью термопар состоит в том, что термопары могут использоваться в экстремальных условиях, где обычные термометры не подходят для использования. Например, термопара типа K (хромель-алюмель) работает при температуре от -269 до 1260 градусов C в неокислительной атмосфере.

Эффект Зеебека

Чтобы понять, как работают термопары, сначала мы должны взглянуть на эффект Зеебека. Эффект Зеебека — это явление, когда температурный градиент вдоль материала вызывает падение напряжения от более горячей области к более холодной. Чтобы представить себе это явление, рассмотрим алюминиевый провод на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Эффект Зеебека — электронная диффузия. Электроны в горячей области имеют более высокие скорости, чем электроны в холодной области, что приводит к чистой диффузии электронов из горячей области в холодную.{2} \ right] \ label {1} \]

где

\ (E_ {F} \) — энергия Ферми конкретного материала,
\ (k_ {B} \) — постоянная Больцмана, а
\ (T \) — абсолютная температура.

Из приведенного выше уравнения энергии мы видим, что для данного материала более высокая температура приводит к более высокой средней энергии электрона. Это приводит к тому, что энергичные электроны в горячей области имеют более высокие скорости и диффундируют в холодную область. Диффузия продолжается до тех пор, пока электрическое поле, создаваемое дисбалансом зарядов, не станет достаточно сильным, чтобы остановить дальнейшую диффузию.См. Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) для иллюстрации.

Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {2} \) Эффект Зеебека — разность потенциалов. По мере накопления электронов в холодной области будет достигнута точка, в которой электрическое поле станет достаточно сильным, чтобы предотвратить дальнейшую диффузию. Алюмелевый провод теперь заряжен положительно в горячей области и отрицательно заряжен в холодной.

Поскольку электроны диффундируют в холодную область, горячая область становится дефицитной по электронам и заряжена положительно.С другой стороны, холодный регион стал богат электронами и стал отрицательно заряженным. Следовательно, существует разность потенциалов при переходе от горячей области к холодной. Эта разность потенциалов возникает из-за разницы температур в проводе. В небольшом диапазоне перепада температур потенциал и перепад температур связаны соотношением

\ [\ Delta V = S \ Delta T \ label {2} \]

где

\ (S \) — коэффициент Зеебека, который зависит от материалов.{2} T} {2eE_ {F}} \ label {4} \]

\ (k_ {B} \) — постоянная Больцмана, e — заряд электрона, \ (E_ {F} \) — энергия Ферми конкретного материала, а \ (T \) — абсолютная температура. Отрицательный знак отменяется отрицательным зарядом электрона.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) *Коэффициенты Зеебека для некоторых стандартных типов термопар при 298K.*
Материал	Коэффициент Зеебека, 298 К (мкВ / К)
Тип К: хромель-алюмель	40
J-тип: железо-константан	51
Тип Т: медь-константан	40
Тип E: хромель-константан	62
Тип N: никросил-нисил	27

Концепция термопар

Термопара состоит из двух разнородных металлических и / или полупроводниковых проводов, соединенных вместе.Чтобы использовать термопару, мы помещаем спай в тестовую среду и держим оба конца вне тестовой среды при эталонной температуре. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) демонстрирует правильную настройку для использования термопары.

Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {3} \) Установка с использованием хромель-алюмелевой термопары для измерения температуры в тестовой среде. Спай термопары помещается в испытательную среду. Вольтметр измеряет напряжение на двух концах термопары.

В приведенной выше схеме, когда \ (T_ {H} \) увеличивается, электроны диффундируют прочь от тестовой среды по хромелевым и алюмелевым проводам.Это создает положительный потенциал в соединении хромель-алюмель и отрицательные потенциалы в двух контрольных точках. Поскольку хромель и алюмель являются разными материалами и имеют разные коэффициенты Зеебека, напряжения в двух контрольных точках также различаются. Измеряя напряжение на этих двух концах, мы сможем определить разницу температур \ (\ Delta T \) между контрольной точкой и испытательной средой. Чрезвычайно важно поддерживать на обоих концах термопары одинаковую известную температуру.Это можно сделать, погрузив две контрольные точки, например, в ванну со смесью льда и воды (273 K). Поскольку термопары дают нам только значение \ (\ Delta T \) между эталонной температурой и \ (T_ {H} \), если мы не знаем эталонную температуру, мы не сможем определить \ (T_ {H} \). Кроме того, если эталонные температуры на двух концах различаются, мы будем измерять либо слишком высокое, либо слишком низкое напряжение на одной стороне. Если предположить, что \ (T_ {0} \) отличается от \ (T_ {v} \), эффект Зеебека также существует в медных проводах, соединяющих термопару с вольтметром.Однако оба медных провода имеют одинаковые значения коэффициента Зеебека и \ (\ Delta T \). Поэтому они не вызывают изменения напряжения на двух концах термопары.

Недостатки и опасения по поводу измерения температуры с помощью термопары

Термопары

недороги, долговечны и подходят для работы в широком диапазоне температур. Однако их точность ограничена.

Измерение температуры с помощью термопары основывается на использовании предварительно определенных коэффициентов Зеебека для термопары и на измеренном выходном напряжении.Однако примеси и дефекты, появившиеся во время производства, могут привести к тому, что термопары, произведенные из одной партии, будут иметь различные коэффициенты Зеебека. По термодинамическим причинам материалы высокой чистоты очень подвержены загрязнению. Поэтому некоторые производители термопар намеренно вводят контролируемые количества примесей в термопары, чтобы они были более защищены от дальнейшего загрязнения во время использования. Поскольку выходные напряжения на термопарах обычно порядка микровольт, также возникает проблема с большой погрешностью при преобразовании измеренного напряжения в температуру.Поэтому в экспериментах, где требуются точные и точные показания, было бы хорошо рассмотреть другие устройства для измерения температуры, такие как кремниевый датчик температуры запрещенной зоны и термометр сопротивления, которые имеют более высокую точность. Еще одна проблема с термопарой — эффект старения. Термопары обычно помещаются в печь на стыке термопары и с двух сторон находятся в условиях окружающей среды. Внутри печи высокая температура и окружающая среда может быть весьма реактивной.Такие условия могут привести к старению детали внутри печи и сделать провода термопары неоднородными. Неоднородность вызывает изменение коэффициентов Зеебека, которые влияют на показания выходного напряжения. Чтобы свести к минимуму этот источник ошибок при использовании термопары, важно проверять провода термопары на протяжении всего эксперимента. Это можно сделать, просто посмотрев на макроскопические оптические свойства образца. Если вы видите, что часть термопары внутри печи выглядит иначе, чем область вне печи, попробуйте протолкнуть термопару глубже в печь.Это помещает закаленный от старения участок глубже в печь, устраняя температурный градиент вдоль состаренного участка, так что он не вызывает эффекта Зеебека.

Вопросы

Почему мы используем термопары вместо обычных термометров?
Почему термопары должны быть сделаны из двух разных материалов?
Каков наиболее вероятный источник ошибки при измерении температуры с помощью термопары?

Ответы

Обычные термометры не выдерживают очень низких или очень высоких температур.Обычно они измеряются от -30 до 200 градусов по Цельсию. Хотя существуют термометры, которые измеряют значения, значительно превышающие этот диапазон, обычно они довольно дороги. Термопары — недорогие устройства, которые позволяют нам измерять температуру системы в экстремальных условиях. Зонд термопары типа К, который измеряет температуру от -100 до 1250 градусов Цельсия, можно купить всего за 10 долларов.
Когда термопара, сделанная из двух одинаковых материалов, нагревается для создания температурного градиента вдоль каждого провода, согласно эффекту Зеебека, напряжение на каждом проводе будет одинаковым.Эти напряжения компенсируют друг друга, и мы будем измерять нулевое напряжение на двух проводах при всех температурах. Это также означает, что мы не сможем измерить ΔT или температуру на стыке.
Наиболее вероятный источник ошибки — это касание двух проводов термопар друг друга или другого электропроводящего объекта. Во время использования термопары заряжаются положительно в горячей области и отрицательно заряжаются в холодной. Напряжение измеряется на двух концах термопары, что позволяет нам определять температуру в тестовой среде.Если какой-либо из проводов термопары соприкоснется с другим проводящим материалом, электроны вырвутся из термопары и дадут нам неточные показания напряжения. Прикосновение проводов друг к другу также приведет к разрыву цепи, что нарушит выходной сигнал. Поэтому очень важно убедиться, что термопары не соприкасаются друг с другом или с другим электропроводящим материалом.

Список литературы

Р. Э. Хаммель, Электронные свойства материалов, 4-е изд.Нью-Йорк: Springer, 2012.
J.W. Дэвиссон. Термоэлектричество. Fe. Belvoir: Defense Technical Information Center, 1962.
S. Kasap. Термоэлектрические эффекты в металлах: термопары. Кафедра электротехники. Университет Саскачевана, Канада. Электронный буклет. 2001.
Интернет. 16 декабря 2014 г. .

Авторы и авторство

Квонг, Мартин (Калифорнийский университет в Дэвисе.Кафедра химической инженерии и материаловедения и инженерии)

Конструкция, принцип работы и применение

В 1821 году физик по имени Томас Зеебек обнаружил, что когда два разных металлических провода были соединены на обоих концах одного соединения в цепи при воздействии температуры на соединение, через цепь будет протекать ток, который известен как электромагнитное поле (ЭМП). Энергия, производимая цепью, называется эффектом Зеебека.Используя эффект Томаса Зеебека в качестве ориентира, оба итальянских физика, а именно Леопольдо Нобили и Македонио Меллони, в 1826 году совместно разработали термоэлектрическую батарею, которая называется тепловым умножителем. а также термобатарея для расчета излучения. Некоторые люди идентифицировали Нобили как первооткрывателя термопары.

Что такое термопара?

Термопару можно определить как своего рода датчик температуры, который используется для измерения температуры в одной конкретной точке в виде ЭДС или электрического тока.Этот датчик состоит из двух разнородных металлических проводов, соединенных вместе в одном стыке. На этом переходе можно измерить температуру, и изменение температуры металлической проволоки стимулирует напряжения.

Термопара

Величина ЭДС, генерируемая в устройстве, очень мала (милливольт), поэтому для расчета ЭДС, создаваемой в цепи, необходимо использовать очень чувствительные устройства. Обычными устройствами, используемыми для расчета ЭДС, являются потенциометр уравновешивания напряжения и обычный гальванометр.Из этих двух балансировочный потенциометр используется физически или механически.

Принцип работы термопары

Принцип термопары в основном зависит от трех эффектов, а именно Зеебека, Пельтье и Томпсона.

См. Эффект бека

Этот тип эффекта возникает между двумя разнородными металлами. Когда тепло поступает к любому из металлических проводов, поток электронов переходит от горячего металлического провода к холодному. Следовательно, постоянный ток стимулирует цепь.

Эффект Пельтье

Этот эффект Пельтье противоположен эффекту Зеебека. Этот эффект утверждает, что разница температур может быть сформирована между любыми двумя разнородными проводниками путем применения изменения потенциала между ними.

Эффект Томпсона

Этот эффект утверждает, что когда два разных металла соединяются вместе, и если они образуют два соединения, то напряжение вызывает общую длину проводника из-за градиента температуры.Это физическое слово, которое демонстрирует изменение скорости и направления температуры в определенном месте.

Конструкция термопары

Конструкция устройства показана ниже. Он состоит из двух разных металлических проводов, соединенных вместе на конце соединения. Соединение мыслит как измерительный конец. Конец соединения подразделяется на три типа: незаземленный, заземленный и открытый.

Конструкция термопары

Незаземленный спай

В этом типе перехода проводники полностью отделены от защитной крышки.Область применения этого соединения в основном включает работы по установке высокого давления. Основное преимущество использования этой функции — уменьшение эффекта паразитного магнитного поля.

Заземленное соединение

В этом типе соединения металлические провода, а также защитная крышка соединяются вместе. Эта функция используется для измерения температуры в кислой атмосфере и обеспечивает устойчивость к шуму.

Открытое соединение

Открытый переход применяется там, где требуется быстрое реагирование.Этот тип спая используется для измерения температуры газа. Металл, из которого изготовлен датчик температуры, в основном зависит от расчетного диапазона температуры.

Обычно термопара конструируется с двумя разными металлическими проводами, а именно железом и константаном, которые образуют детектирующий элемент, соединяясь в одном спайе, называемом горячим спаем. Он состоит из двух спайов, один спай подключается с помощью вольтметра или передатчика, где холодный спай, а второй спай связан в процессе, который называется горячим спаем.

Как работает термопара?

Схема термопары показана на рисунке ниже. Эта схема может быть построена из двух разных металлов, и они соединяются вместе путем образования двух переходов. Два металла соединены сваркой.

На приведенной выше диаграмме соединения обозначены P & Q, а температуры обозначены T1, & T2. Когда температуры спая отличаются друг от друга, в цепи возникает электромагнитная сила.

Цепь термопары

Если температура на конце соединения становится эквивалентной, то эквивалентная, а также обратная электромагнитная сила создает в цепи, и ток через нее не протекает. Точно так же температура на конце перехода становится несбалансированной, а затем в этой цепи индуцируется изменение потенциала.

Величина индукции электромагнитной силы в цепи зависит от материалов, используемых для изготовления термопар. Полный ток по цепи рассчитывается измерительными приборами.

Электромагнитная сила, индуцированная в цепи, рассчитывается по следующему уравнению

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

Где ∆Ө — разница температур между горячим концом спая термопары, а также эталонным концом спая термопары, a и b — константы

Типы термопар

Прежде чем перейти к обсуждению типов термопар, необходимо учесть, что термопары должны быть защищены защитным кожухом для изоляции от атмосферных температур.Такое покрытие существенно минимизирует коррозионное воздействие на устройство.

Итак, существует множество типов термопар. Давайте рассмотрим их подробнее.

Тип K — также называется термопарой никель-хромового / никель-алюмелевого типа. Это наиболее часто используемый тип. Он отличается повышенной надежностью, точностью и недорого, а также может работать в расширенных диапазонах температур.

Термопара типа K

Диапазон температур:

Провод для термопар — от -454F до 2300F (-270 ⁰ C до 1260 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип K имеет уровень точности

Стандарт +/- 2.2C или +/- 0,75%, а специальные пределы составляют +/- 1,1C или 0,4%

Тип J — это смесь железа и константана. Это также наиболее часто используемый тип термопар. Он отличается повышенной надежностью, точностью и недорого. Это устройство может работать только в меньших диапазонах температур и имеет короткий срок службы при работе в высоком диапазоне температур.

J Тип

Диапазон температур:

Провод для термопар — от -346F до 1400F (-210 ⁰ C до 760 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип J имеет уровень точности

Стандарт +/- 2.2C или +/- 0,75%, а специальные пределы составляют +/- 1,1C или 0,4%

Тип T — это смесь меди / константана. Термопара Т-типа обладает повышенной стабильностью и обычно применяется для приложений с более низкими температурами, таких как морозильные камеры со сверхнизкими температурами и криогенная техника.

Термопара типа T

Диапазон температур:

Провод для термопар — от -454F до 700F (-270 ⁰ C до 370 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип T имеет уровень точности

Стандарт +/- 1.0C или +/- 0,75%, а специальные пределы составляют +/- 0,5C или 0,4%

Тип E — это смесь никель-хрома / константана. По сравнению с термопарами типов K и J, он обладает большей сигнальной способностью и повышенной точностью при работе при ≤ 1000F.

E Тип

Диапазон температур:

Провод для термопар — от -454F до 1600F (-270 ⁰ C до 870 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип T имеет уровень точности

Стандарт +/- 1.7C или +/- 0,5%, а специальные пределы составляют +/- 1,0C или 0,4%

Тип N — считается термопарой Nicrosil или Nisil. Уровни температуры и точности типа N аналогичны типу K. Но этот тип дороже, чем тип K.

N Тип

Диапазон температур:

Провод для термопар — от -454F до 2300F (-270 ⁰ C до 392 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип T имеет уровень точности

Стандарт +/- 2.2C или +/- 0,75%, а специальные пределы составляют +/- 1,1C или 0,4%

Тип S — считается термопарой платина / родий или 10% / платина. Термопары типа S используются в высокотемпературных приложениях, например, в биотехнологических и фармацевтических организациях. Он даже используется для приложений с меньшим температурным диапазоном из-за его повышенной точности и стабильности.

S Тип

Диапазон температур:

Проволока для термопар — от -58F до 2700F (от -50 ⁰ C до 1480 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип T имеет уровень точности

Стандарт +/- 1.5C или +/- 0,25%, а специальные пределы составляют +/- 0,6C или 0,1%

Тип R — считается термопарой платина / родий или 13% / платина. Термопары типа S используются в высокотемпературных приложениях. Этот тип включает большее количество родия, чем тип S, что делает устройство более дорогим. Характеристики и производительность типов R и S почти одинаковы. Он даже используется для приложений с меньшим температурным диапазоном из-за его повышенной точности и стабильности.

R Тип

Диапазон температур:

Проволока для термопар — от -58F до 2700F (от -50 ⁰ C до 1480 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 200 ⁰ C)

Этот тип T имеет уровень точности

Стандартный +/- 1,5 ° C или +/- 0,25%, а специальные пределы составляют +/- 0,6 ° C или 0,1%

Тип B — Считается, что термопара состоит из 30% платино-родиевого или 60% платино-родиевого. Это широко используется в приложениях с более высокими температурами.Из всех вышеперечисленных типов тип B имеет самый высокий температурный предел. При повышенных температурах термопара типа B сохранит повышенную стабильность и точность.

Тип B Термопара

Диапазон температур:

Провод для термопар — от 32F до 3100F (0 ⁰ C до 1700 ⁰ C)

Удлинительный провод (0 ⁰ C до 100 ⁰ C)

Этот тип T имеет уровень точности

Стандартный +/- 0,5%

Типы S, R и B считаются термопарами из благородных металлов.Они выбраны потому, что они могут работать даже в высокотемпературных диапазонах, обеспечивая высокую точность и длительный срок службы. Но по сравнению с типами из недрагоценных металлов они более дорогие.

При выборе термопары необходимо учитывать множество факторов, которые подходят для их применения.

Проверьте, какие диапазоны низких и высоких температур необходимы для вашего применения?
Какой бюджет термопары будет использоваться?
Какой процент точности использовать?
В каких атмосферных условиях работает термопара, например, в инертных газах или окисляющих
Каков ожидаемый уровень реакции, что означает, насколько быстро устройство должно реагировать на изменения температуры?
Какой срок службы требуется?
Проверить перед работой, погружено ли устройство в воду и на какую глубину?
Будет ли использование термопары прерывистым или непрерывным?
Будет ли термопара подвергаться скручиванию или изгибу в течение всего срока службы устройства?

Как узнать, что у вас плохая термопара?

Чтобы узнать, правильно ли работает термопара, необходимо провести тестирование устройства.Прежде чем приступить к замене устройства, необходимо убедиться, что оно действительно работает или нет. Для этого вполне достаточно мультиметра и базовых знаний электроники. В основном существует три подхода к тестированию термопары с помощью мультиметра, которые описаны ниже:

Тест на сопротивление

Для проведения этого теста устройство должно быть помещено в линию газового прибора, а необходимое оборудование — цифровой мультиметр и зажимы типа «крокодил».

Процедура — Подсоедините зажимы типа «крокодил» к участкам мультиметра.Присоедините зажимы к обоим концам термопары, где один конец будет загнут в газовый клапан. Теперь включите мультиметр и запишите варианты считывания. Если мультиметр показывает малые значения сопротивления, значит, термопара в идеальном рабочем состоянии. Или, если показание составляет 40 Ом или более, значит, оно не в хорошем состоянии.

Тест обрыва цепи

Здесь используются зажимы «крокодилы», зажигалка и цифровой мультиметр. Здесь вместо измерения сопротивления рассчитывается напряжение.Теперь зажигалкой нагрейте один конец термопары. Когда мультиметр показывает напряжение в диапазоне 25-30 мВ, значит, он исправен. Или же, когда напряжение близко к 20мВ, необходимо заменить устройство.

Тест замкнутой цепи

Здесь используются зажимы типа «крокодил», адаптер термопары и цифровой мультиметр. Здесь адаптер помещается внутрь газового клапана, а затем термопара помещается на один край адаптера. Теперь включите мультиметр.Когда показание находится в диапазоне 12-15 мВ, устройство находится в исправном состоянии. Или же, когда показание напряжения падает ниже 12 мВ, это указывает на неисправное устройство.

Итак, используя описанные выше методы тестирования, можно узнать, исправна ли термопара.

В чем разница между термостатом и термопарой?

Различия между термостатом и термопарой:

Элемент	Термопара	Термостат
Диапазон температур	-454 до 3272 ⁰ Ф.	-112 до 302 ⁰ F
Ценовой диапазон	Меньше	Высокая
Устойчивость	Обеспечивает меньшую стабильность	Обеспечивает среднюю стабильность
Чувствительность	Термопара имеет меньшую чувствительность	Термостат обеспечивает максимальную стабильность
Линейность	Умеренная	Плохо
Стоимость системы	Высокая	Средний

Преимущества и недостатки

К преимуществам термопар можно отнести следующее.

Точность высокая
Он прочен и может использоваться в суровых условиях, а также в условиях высокой вибрации.
Реакция протекает быстро
Рабочий диапазон температуры широкий.
Широкий диапазон рабочих температур
Стоимость низкая и очень стабильная

К недостаткам термопар можно отнести следующие.

Нелинейность
Наименьшая стабильность
Низкое напряжение
Ссылка обязательна
наименьшая чувствительность
Перекалибровка термопары затруднена

Приложения

Некоторые из применений термопар включают следующее.

Они используются в качестве датчиков температуры в термостатах в офисах, домах, офисах и на предприятиях.
Они используются в промышленности для контроля температуры металлов в чугуне, алюминии и других металлах.
Они используются в пищевой промышленности для криогенных и низкотемпературных применений. Термопары используются в качестве тепловых насосов для термоэлектрического охлаждения.
Используются для измерения температуры на химических заводах, нефтяных заводах.
Используются в газовых машинах для обнаружения запального пламени.

В чем разница между RTD и термопарой?

Еще одна важная вещь, которую необходимо учитывать в случае термопары, — это то, чем она отличается от устройства RTD. Итак, таблица объясняет различия между RTD и термопарой.

Термопары

RTD	Термопара
RTD широко подходит для измерения меньшего диапазона температур, который находится между (-200 ⁰ C до 500 ⁰ C)	Термопара подходит для измерения более высокого диапазона температур от (-180 ⁰ C до 2320 ⁰ C)
При минимальном диапазоне переключений демонстрирует повышенную стабильность	У них минимальная стабильность, а также неточные результаты при многократном тестировании
Имеет большую точность, чем термопара	Термопара имеет меньшую точность
Диапазон чувствительности больше, можно даже рассчитать минимальные изменения температуры	Диапазон чувствительности меньше, и они не могут рассчитать минимальные изменения температуры
RTD-устройства имеют хорошее время отклика	обеспечивают более быстрый отклик, чем у RTD
Выход линейный по форме	Выходной элемент имеет нелинейную форму
Они дороже термопары	Они экономичнее РДТ

Какова продолжительность жизни?

Срок службы термопары зависит от области применения, когда она используется.Таким образом, невозможно точно предсказать срок службы термопары. При правильном уходе за устройством он прослужит долго. В то время как при постоянном использовании они могут быть повреждены из-за эффекта старения.

Кроме того, из-за этого будут снижены выходные характеристики и сигналы будут иметь низкую эффективность. Цена термопары тоже невысока. Таким образом, рекомендуется изменять термопару каждые 2-3 года. Это ответ на вопрос , каков срок службы термопары ?

Итак, это все о термопаре.Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что измерение выхода термопары может быть рассчитано с использованием таких методов, как мультиметр, потенциометр и усилитель с помощью выходных устройств. Основное назначение термопары — обеспечить последовательные и прямые измерения температуры в нескольких различных приложениях.

Как работают термопары — инженерное мышление

Изучите основы термопары, чтобы понять, как она работает, а также о различных типах.Эта статья спонсируется Данфосс.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть обучающее видео на YouTube

Что такое термопара?

Типичная термопара выглядит примерно так.

Термопара

Обычно поставляется с переносным датчиком температуры или даже мультиметром. Они также встроены в эти прочные корпуса, что обеспечивает более прочную конструкцию. Термопары очень удобны и просты в использовании. Просто вставив зонд в измерительное устройство; в данном случае дешевый мультиметр — и выбор настройки температуры.Мы можем получить точные показания температуры в кратчайшие сроки.

Мультиметр и термопара

Это будет работать для многих приложений. С помощью термопары мы соединяем два разных металла одним концом. А другие концы подключаются к клеммной колодке. Затем мы используем вольтметр, чтобы измерить разницу напряжений между ними. Напряжение здесь будет очень и очень маленьким. Когда мы подключаем термопару к мультиметру, а затем подаем тепло на спай. Мы видим, что он будет генерировать напряжение. Как вы можете видеть в этом примере, мы можем генерировать очень небольшое напряжение с помощью пламени, и как только мы убираем тепло, напряжение уменьшается.

Пример

Термопары доступны в различных диапазонах температур. Они обозначаются буквой, обозначающей их номинальный диапазон температур. Самый распространенный тип — K. Это версия очень общего назначения. В каждой букве используется разная комбинация материалов. Это даст нам другое показание температуры и позволит использовать разные диапазоны температур.

Различные диапазоны температур

Как работает термопара?

Если мы держим металлический стержень в руке, а другой конец помещаем в огонь.Мы знаем, что стержень нагревается, и это тепло распространяется по длине стержня до нашей руки. Мы можем убедиться в этом, используя тепловизионную камеру. Обратите внимание, что тепловая энергия проходит по медному проводу от источника тепла.

Тепло перемещается по стержню

Здесь происходит то, что тепло возбуждает атомы и молекулы, которые влияют на структуру материалов. Тепло заставляет молекулы и атомы вибрировать. Эта вибрация настолько крошечная, что вы не сможете почувствовать ее рукой.Возбужденные атомы позволят своим свободным электронам двигаться более легко, и они будут двигаться к более холодному концу стержня. Это происходит только потому, что существует температурный градиент. Разница в температуре от одного конца до другого. Так что в более прохладном конце; у нас будет немного больше электронов, чем на более горячем конце. Поскольку электроны заряжены отрицательно; поэтому мы получаем слегка отрицательный и слегка положительный заряд на концах стержня.

Напряжение похоже на давление. При измерении разности или разности потенциалов; между двумя точками.Представьте себе напорную водопроводную трубу. Мы можем увидеть давление с помощью манометра. Показания давления также сравнивают две разные точки. Давление внутри трубы по сравнению с атмосферным давлением снаружи трубы. Когда резервуар пуст, манометр покажет ноль, потому что ему не с чем сравнивать. Оба сейчас одинаковы по давлению. То же и с напряжением. Мы сравниваем разницу от одного пункта к другому. Если мы читаем через батарею 1,5 В, мы можем получить 1,5 В. Но мы стараемся измерить одну и ту же сторону; мы бы не считали напряжение, потому что нет разницы.Мы можем измерить только разницу между двумя разными точками

Между прочим, мы ранее уже рассказывали, «как работает аккумулятор». Убедитесь, что ЗДЕСЬ .

Возвращаясь к термопаре. Если мы соединили два провода из одного материала; предположим, что они оба были медными, и затем мы применили тепло в конце, чтобы создать разницу температур. Тогда электроны рассеялись бы и накапливались на холодных концах. Тем не мение; они будут накапливаться в равных количествах в каждом проводе, потому что они из одного и того же материала.Таким образом, оба провода будут проводить тепло одинаково, и температурный градиент будет одинаковым. Поэтому наш вольтметр не сможет измерить разницу. Однако, если мы соединили два провода, которые были сделаны из разных материалов, например, один был сделан из меди, а другой из железа, то два металла будут проводить тепло по-разному, поэтому градиент температуры будет другим. Это означает, что накопление электронов на холодных концах будет другим, и поэтому мы можем подключить к нему вольтметр и измерить разницу напряжений.

Различные материалы

Чтобы сделать из него полезный инструмент, мы просто откалибруем его, проверив устройство при известных температурах и отметив генерируемое напряжение. Затем мы просто используем формулу для расчета температуры по измеренному напряжению. Чтобы это работало наилучшим образом, мы должны погрузить холодный спай в ледяную ванну, чтобы получить эталонное напряжение относительно 0 градусов Цельсия. Помните, я говорил о давлении в трубе и о том, как мы сравниваем его с атмосферным давлением снаружи.Это потому, что мы знаем давление за пределами трубы — это атмосферное давление. Итак, чтобы показания напряжения были точными; нам нужно сравнивать то, что мы знаем, поэтому мы используем ледяную воду, потому что мы знаем, что эта вода имеет постоянный ноль градусов Цельсия. Этот метод используется во многих научных лабораториях, однако, как вы, наверное, заметили, он не очень практичен для большинства инженерных приложений. Поэтому вместо этого для повышения точности мы оставляем холодные соединения при одинаковых температурах окружающей среды, а затем мы компенсируем разницу, измеряя температуру соединения и применяя формулу для компенсации ошибки.Для измерения температуры соединения мы часто используем датчик температуры RTD, который мы рассмотрим далее.

Датчик температуры сопротивления

RTD штатив для резистивного датчика температуры. Это тоже довольно простой дизайн. Это, наверное, легче понять, чем термопару. Обычно они бывают разных конструкций для инженерных приложений с прочным корпусом.

RTD

Как они работают? Мы знаем, что электричество — это поток электронов в цепи.Когда мы пропускаем электричество через материал, допустим, через медный провод. Материал будет иметь некоторое сопротивление потоку электронов. Мы можем измерить это сопротивление с помощью мультиметра. Разные материалы будут иметь разные уровни сопротивления. Например, этот медный провод длиной 1 м показывает очень низкое сопротивление — всего 0,2 Ом.

Длина медного провода 1 м

Но эта длина 1 м хромоникелевого провода показывает очень высокое сопротивление 22,1 Ом.

Никель-хромовая проволока

Температура материала влияет на сопротивление материала.Сопротивление большинства проводников тем выше, чем больше они нагреваются, что типично для металлов. Например, этот медный провод показывает сопротивление 0,1 Ом при температуре окружающей среды, но при нагревании пламенем оно увеличивается до 0,9 Ом.

Медный провод, пример

. Это происходит потому, что когда атомы и молекулы становятся возбужденными, они будут сильно перемещаться, поэтому свободным электронам становится труднее пройти сквозь них без столкновения. Используя формулу, известную как закон Ома, напряжение равно току, умноженному на сопротивление, что означает, что пока мы сохраняем ток неизменным, изменение сопротивления вызовет изменение напряжения.Поскольку температура изменяет сопротивление материала, мы можем измерить напряжение, чтобы определить температуру. Мы используем такой материал, как платина, потому что он имеет почти линейное сопротивление в зависимости от температурного градиента. Мы тестируем материал при известных температурах, чтобы получить график. Например, при 0 градусах Цельсия материал будет иметь сопротивление 100 Ом. А при 100 градусах Цельсия он имеет сопротивление 138,5 Ом. Есть много различных конструкций для этого типа, но обычно они либо пленочного типа, где платина нанесена на керамическую пластину в виде рисунка и запечатана в стекле.Или это будет платиновая проволока, намотанная на керамический сердечник, снова запечатанный в стекле для защиты.

Горячие и холодные термопары

Обычный датчик температуры содержит термопару, состоящую из двух разнородных металлов, сваренных вместе для образования электрического спая. Генерируется напряжение, которое изменяется в зависимости от температуры. Чуть менее точные, чем резистивные датчики температуры (RTD), термопары покрывают широкий диапазон температур и быстро реагируют.

Комбинации разных металлов создают разные характеристики напряжения. Все разнородные металлы, используемые для изготовления термопар, показывают изменение напряжения из-за эффекта Зеебека, но для изготовления коммерческих термопар используются несколько конкретных комбинаций. Эти датчики можно разделить на два типа: термопары из недрагоценных металлов и термопары из благородных металлов.

Термопары из недрагоценных металлов являются наиболее распространенными. В термопарах из благородных металлов используются драгоценные металлы, такие как платина и родий. Термопары из благородных металлов более дорогие и используются для измерения более высоких температур.

Каждый тип термопары обозначается одной буквой, обозначающей два содержащихся в ней металла. Например, термопара J-типа содержит железо и константан. Термоэлектрические свойства стандартизированы для каждого типа, поэтому измерения температуры можно повторить. Провода и соединители термопар также стандартизированы с цветными штекерами и гнездами, указывающими тип термопары. Различные цвета изоляции и выводных проводов также указывают на класс термопары и степень удлинения.

Самая распространенная термопара — это тип К. Ее непрерывный температурный диапазон составляет от 0 до 1100 ° C. Чувствительность 41 мкВ / ° C. Два металла — хромель и алюмель. Хромель — это сплав на 90% никеля и на 10% хрома. Алюмель — это сплав, состоящий из 95% никеля, двух процентов алюминия, двух процентов марганца и одного процента кремния. Термопары, изготовленные из магнитных материалов, таких как никель, отличаются тем, что температурная чувствительность отклоняется в точке Кюри, что случается с термопарами типа K при 185 ° C.

Для точных измерений обратные провода различных металлов термопары должны иметь одинаковую известную температуру. Кроме того, любое соединение между двумя разными металлами создает спай термопары. Таким образом, соединения термопары с измерительными приборами должны быть простыми и симметричными, чтобы избежать непреднамеренных переходов термопары.

Поскольку обе стороны биметаллического перехода в идеале имеют одинаковую температуру, в этой точке нет перепада напряжения.На самом деле перепад напряжения является результатом температурного градиента вдоль провода между местом соединения и контрольной точкой.

Типичные ответы для типов термопар. Нажмите, чтобы увеличить.

Выходы термопар небольшие, обычно измеряются в микровольтах. Таким образом, измерительные приборы должны быть достаточно чувствительными, чтобы работать с этими слабыми сигналами. Измерительный прибор также должен быть согласован по сопротивлению, чтобы предотвратить нагрузку на цепь.

Еще одно замечание о термопарах — их выход по температуре нелинейный.Следовательно, стандарт Международной температурной шкалы 1990 г. (ITS-90) определяет уравнения, которые коррелируют между температурой термопары и выходным напряжением. Эти данные доступны на веб-сайте Национального института стандартов и технологий (NIST) (http://srdata.nist.gov/its90/main/).

Поскольку напряжение, создаваемое термопарой, нелинейно зависит от температуры холодного спая на измерительном приборе, необходима так называемая компенсация холодного спая. Блок холодного спая соединяет выводы термопары с измерительным прибором.Этот блок удерживает оба вывода термопары при одинаковой температуре и часто представляет собой соединитель, сделанный из большой металлической массы. Воздушные потоки могут повлиять на температуру, поэтому имеет смысл поместить блок в ограждение.

Точное измерение блока холодного спая действует как эталонная температура. В классическом методе установки температуры холодного спая выводы термопары находятся в ледяной бане, обеспечивая тем самым эталонную температуру 0 ° C. Однако обычной практикой является измерение температуры холодного спая с помощью RTD или термистора.Зная эталонную температуру, можно определить напряжение термопары для этой температуры (относительно 0 ° C) и добавить его к напряжению, измеренному на выводах термопары. Это напряжение требуется при обращении к диаграммам NIST, поскольку значения в диаграммах указаны относительно 0 ° C.

Таким образом, чтобы точно определить температуру термопары, мы сначала преобразуем температуру холодного спая в напряжение, добавляем напряжение холодного спая к измеренному напряжению термопары, а затем преобразуем суммарное напряжение холодного спая и напряжение термопары в температуру термопары.

Провода термопары

защищены изоляцией и часто имеют защитную оболочку на конце перехода для защиты чувствительного элемента. Термопара без защитной оболочки называется открытой термопарой. Отсутствие оболочки позволяет использовать небольшой датчик с прямой теплопередачей от измеряемого объекта. Этот тип термопары также быстро реагирует.

В заземленной термопаре датчик приварен к оболочке. В этом случае оболочка часто бывает металлической, что обеспечивает теплопередачу, но защищает от агрессивных сред.Однако электрическое соединение между термопарой и металлической оболочкой делает измерения чувствительными к помехам от контуров заземления. Незаземленные термопары изолированы от оболочки слоем изоляции между термопарой и измеряемым объектом. Но изоляционный слой замедляет температурный отклик датчика.

Точность и диапазон измерения температуры зависят от типа используемой термопары и стандарта, которого придерживается ее производитель. Стандарт Международной электротехнической комиссии, изложенный в IEC-EN 60584, содержит производственные допуски для термопар из недрагоценных и благородных металлов.ASTM E230 описывает параллельный стандарт, используемый в США Американским обществом испытаний и материалов.

Термопары

показывают широкий диапазон погрешности в зависимости от класса допуска. Однако некоторые термопары имеют допуск на погрешность лучше ± 1 ° C.

В некоторых конфигурациях измерения термопарам требуется напряжение смещения постоянного тока для установки рабочей точки датчика. Есть несколько способов смещения термопары. Чаще всего используются два одинаковых больших резистора, подключенных к каждому концу термопары.Затем противоположный конец резисторов подключается к источникам положительного или отрицательного напряжения. Этот метод устанавливает рабочее напряжение термопары на среднем уровне при условии, что напряжение термопары относительно невелико.

Номиналы резисторов

обычно находятся в диапазоне от 500 кОм до 10 МОм в зависимости от входного тока. Но если выводы термопары длинные, то смещение резистора может вызвать ошибку. Длинные резистивные провода
будут реагировать с током смещения, вызывая ошибку измерения напряжения.

Другой метод смещения связывает отрицательный вывод термопары с известным источником напряжения.Использование источника напряжения устраняет ток смещения, проходящий через термопару.

Что такое термопара ТХА и в чем ее особенности

Основные виды конструкций термопар ТХА

Области применения высокотемпературных термопар ТХА

Преимущества использования термопар хромель-алюмель

Как правильно выбрать термопару ТХА для конкретной задачи

Особенности монтажа и эксплуатации термопар ТХА

Перспективы развития термопар хромель-алюмель

Термопара хромель алюмель(ТХА). Высокотемпературные термопары. ТХА (тип К)

Термопары ТХА (K), ТХК (L) с кабельным выводом от изготовителя. Цена от 180 руб.

Ошибка 404 | НПФ КонтрАвт. КИПиА для АСУ ТП

ДТПХхх4 термопары с кабельным выводом

Конструктивные исполнения датчиков

Термопарные провода, поставляемые в качестве кабельного ввода совместно с ДТПХхх4

Кабель термопарный тип К (ХА), хромель-алюмель

Кабель термопарный тип L (ХK), хромель-копель

промышленные датчики температуры хромель-алюмель для технологического оборудования. Компенсационный кабель для термопар

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА с защитной изоляцей из стекловолокна в оплетке из нержавеющей стали:

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА с защитной изоляцей из каптона:

Бобышки серии Б.П. для термопары KIPPRIBOR ТХА-107-5х10-0-KX-7/0.2-2000:

Провод термопарный (компенсационный кабель для термопар) серии КТК:

Термопары серии ТХА для технологического оборудования, кабель и бобышки к термопарам KIPPRIBOR

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА для технологического оборудования с оплеткой кабеля из нержавеющей стали:

Термопары KIPPRIBOR серии ТХА для технологического оборудования с оплеткой кабеля из каптона:

Бобышки серии Б.П. для термопары KIPPRIBOR ТХА -107-5х10-0-KX-7/0.2-2000:

Провод термопарный (компенсационный кабель для термопар) серии КТК:

Термопара типа К (ТХА)

Исполнение

Принцип работы

Область применения

— обзор | Темы ScienceDirect

1.14.3.1.2 Детекторы термопары и термобатареи

Зачем нужны термопары? | Thermoworks

Что такое термопара?

Типы термопар типа K

Все датчики температуры ThermoWorks

Ранняя история термопары

Эрстед и Ампер

Открытие Зеебека

Фарадей и Ом

Первое измерение высокой температуры

Магнитный пирометр

E.m.f. — Температурная зависимость

Работа Ле Шателье

American Investigations

Вклад Робертса-Остена

Проблемы однородности

Термопары — Engineering LibreTexts

Введение

Эффект Зеебека

Концепция термопар

Недостатки и опасения по поводу измерения температуры с помощью термопары

Вопросы

Ответы

Список литературы

Авторы и авторство

Конструкция, принцип работы и применение

Что такое термопара?

Принцип работы термопары

Конструкция термопары

Как работает термопара?

Типы термопар

Как узнать, что у вас плохая термопара?

Тест на сопротивление

Тест обрыва цепи

Тест замкнутой цепи

В чем разница между термостатом и термопарой?

Преимущества и недостатки

Приложения

В чем разница между RTD и термопарой?

Какова продолжительность жизни?

Как работают термопары — инженерное мышление

Датчик температуры сопротивления

Горячие и холодные термопары

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ