Cặp nhiệt điện: nguyên tắc hoạt động, thiết bị

Có một loạt các thiết bị và cơ chế để đo nhiệt độ. Một số trong số họ được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, một số - cho một loạt các nghiên cứu vật lý, trong quá trình công nghiệp và các ngành khác.

Một thiết bị như vậy là một cặp nhiệt điện. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị và các mạch sẽ được thảo luận trong các phần sau.

Cơ sở vật chất của các tác phẩm cặp nhiệt điện

Nguyên tắc hoạt động của cặp nhiệt điện được dựa trên quá trình vật lý thông thường. Đây là lần đầu tiên có hiệu lực, trên cơ sở đó các đơn vị hoạt động, đã được nghiên cứu bởi các nhà khoa học Đức Thomas Seebeck.

Bản chất của hiện tượng, mà giữ nguyên tắc hành động cặp nhiệt điện như sau. Trong mạch điện kín gồm hai loại khác nhau của dây dẫn, khi tiếp xúc với một số điện nhiệt độ môi trường nảy sinh.

Kết quả là dòng điện và nhiệt độ môi trường tác động lên dây dẫn là trong sự phụ thuộc tuyến tính. Đó là, nhiệt độ càng cao thì càng có nhiều dòng điện tạo ra bởi một cặp nhiệt điện. Và dựa trên nguyên tắc này hoạt động của cặp nhiệt điện và khả năng chống nhiệt kế.

Trong đó một trong những tiếp xúc cặp nhiệt điện là tại điểm mà nó là cần thiết để đo nhiệt độ, nó được gọi là "nóng". Liên hệ thứ hai, nói cách khác - "lạnh" - theo hướng ngược lại. Đơn đề nghị đo cặp nhiệt điện chỉ được phép trong trường hợp khi nhiệt độ trong phòng thấp hơn vị trí đo.

Như một hoạt động mạch ngắn của cặp nhiệt điện, nguyên tắc điều hành. Các loại cặp nhiệt điện sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo.

loại cặp nhiệt điện

Trong mỗi ngành công nghiệp, nơi mà các phép đo nhiệt độ được yêu cầu, chủ yếu là sử dụng cặp nhiệt điện. Bộ máy và hoạt động của nhiều loại hình đơn vị được trình bày dưới đây.

Nhôm-cromen cặp nhiệt điện

Những schema cặp nhiệt điện được sử dụng trong hầu hết trường hợp để sản xuất một loạt các cảm biến và đầu dò cho phép kiểm soát nhiệt độ trong sản xuất công nghiệp.

Đặc điểm nổi bật của họ là giá tương đối thấp và một phạm vi rộng lớn của nhiệt độ đo. Chúng cho phép để sửa chữa nhiệt độ từ -200 đến 13 000 độ C.

Đó là không thích hợp để sử dụng một cặp nhiệt điện để hợp kim tương tự trong các cửa hàng và các đối tượng lưu huỳnh cao trong không khí, bởi vì đây nguyên tố hóa học ảnh hưởng xấu đến cả crom và nhôm, gây rối loạn trong hoạt động của thiết bị.

Cromen-Copel cặp nhiệt điện

Nguyên tắc hoạt động của cặp nhiệt điện, các nhóm liên lạc trong đó bao gồm các hợp kim là như nhau. Nhưng những thiết bị này hoạt động chủ yếu trong môi trường lỏng hoặc khí có tính chất trung tính, không ăn mòn. Chỉ số nhiệt độ trên không vượt quá 8000 độ C.

Áp dụng cặp nhiệt điện như vậy, mà sử dụng các nguyên tắc hoạt động cho phép nó để thiết lập mức độ làm nóng bề mặt bất kỳ, ví dụ, để phát hiện nhiệt độ của lò lò sưởi mở hoặc bất kỳ cấu trúc tương tự khác.

cặp nhiệt điện sắt Constantan

Sự kết hợp của địa chỉ liên lạc trong cặp nhiệt điện là không phổ biến như là người đầu tiên của loài đang được xem xét. Nguyên tắc hoạt động của cặp nhiệt điện là như nhau, nhưng sự kết hợp này thực hiện tốt trong khí quyển loãng. Các biện pháp mức tối đa nhiệt độ không được vượt quá 12.500 độ C.

Tuy nhiên, nếu nhiệt độ bắt đầu tăng lên trên 7000 độ, có một vi phạm có nguy cơ độ chính xác đo lường do sự thay đổi trong tính chất vật lý và hóa học của sắt. Thậm chí có những trường hợp ăn mòn của cặp nhiệt điện sắt xúc chạm với sự có mặt của hơi nước xung quanh.

cặp nhiệt Platinum bạch kim

Đắt nhất trong sản xuất cặp nhiệt điện. Nguyên tắc hoạt động là như nhau, nhưng nó là khác nhau từ các đối tác của họ rất ổn định và đáng tin cậy đọc nhiệt độ. Nó có độ nhạy giảm.

Các ứng dụng chính của các thiết bị - đo nhiệt độ cao.

cặp nhiệt volfram-rheni

Nó cũng được sử dụng để đo nhiệt độ rất cao. Giới hạn tối đa có thể được khóa bằng phương tiện của mạch đạt 25.000 độ C.

sử dụng của họ đòi hỏi phải phù hợp với điều kiện nhất định. Như vậy, trong thời gian nhiệt độ đo là cần thiết để loại bỏ hoàn toàn bầu không khí xung quanh, trong đó có một tác động tiêu cực đối với các chân trong quá trình oxy hóa.

Đối với volfram-rheni này cặp nhiệt điện thường được đặt trong vỏ bọc đầy một khí trơ bảo vệ các yếu tố của họ.

Phía trên mỗi cặp nhiệt điện hiện có đã được kiểm tra, bộ máy, nguyên tắc của nó tùy thuộc vào hợp kim được sử dụng. Bây giờ nhìn vào một số tính năng thiết kế.

xây dựng các cặp nhiệt điện

Có hai loại chính của thiết kế cặp nhiệt điện.

• Với việc áp dụng các lớp cách điện. Thiết kế này cung cấp cho hoạt động cặp nhiệt lớp cách ly thiết bị bằng dòng điện. một chương trình như vậy cho phép sử dụng một cặp nhiệt điện trong quá trình này mà không cần cách ly từ lối vào mặt đất.

• Nếu không có việc sử dụng các lớp cách điện. cặp nhiệt điện như vậy có thể được kết nối duy nhất để các mạch đo lường, các đầu vào trong đó không có tiếp xúc với mặt đất. Nếu tình trạng này không được đáp ứng, các thiết bị có hai độc lập khép kín mạch, nhờ đó mà đọc được bằng cách sử dụng cặp nhiệt điện sẽ không được chính xác.

Chạy cặp nhiệt điện và ứng dụng của nó

Có một loài riêng biệt của thiết bị này, được gọi là "đi du lịch". Nguyên tắc hoạt động của một cặp nhiệt điện đi du lịch bây giờ chúng ta xem xét một cách chi tiết hơn.

Thiết kế này được sử dụng chủ yếu để xác định nhiệt độ của phôi thép trong quá trình của nó trong việc tiện, phay và gia công khác như vậy.

Cần lưu ý rằng trong trường hợp này có thể sử dụng một cặp nhiệt điện thông thường, tuy nhiên, nếu quá trình sản xuất đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ chính xác cao, một cặp nhiệt điện chạy nhấn mạnh quá mức.

Khi áp dụng phương pháp này để các phôi trước các yếu tố tiếp xúc của nó được bịt kín. Sau đó, trong quá trình xử lý của phôi, các địa chỉ liên lạc liên tục được tiếp xúc với các công cụ làm việc hoặc công cụ máy khác, trong đó ngã ba (đó là các yếu tố chính trong đặc điểm nhiệt độ loại bỏ) vì nó "chạy" địa chỉ liên lạc.

Hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp kim loại.

tính năng kỹ thuật của thiết kế cặp nhiệt điện

Trong sản xuất các mạch tăng vọt cặp nhiệt điện làm việc được làm bằng hai tiếp xúc kim loại mà được biết là được làm bằng vật liệu khác nhau. Ngã ba được gọi là "ngã ba".

Cần lưu ý rằng việc hợp chất tùy chọn qua gai. Đơn giản chỉ cần xoay cùng hai địa chỉ liên lạc. Nhưng như một phương pháp sản xuất sẽ không có một mức độ đủ độ tin cậy, và cũng có thể cung cấp lỗi khi gỡ bỏ các đặc điểm nhiệt độ.

Nếu bạn cần đo nhiệt độ cao, kim loại hàn được thay thế bằng hàn của họ. Điều này là do thực tế là trong hầu hết các trường hợp, hàn sử dụng ở kết nối, có nhiệt độ nóng chảy thấp và bị phá hủy khi mức độ bị vượt qua.

Đề án, sản xuất trong đó hàn đã được áp dụng, có thể chịu được một phạm vi nhiệt độ rộng. Nhưng phương pháp này kết nối có nhược điểm của nó. Cấu trúc bên trong của kim loại khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong quá trình hàn có thể thay đổi, mà sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của dữ liệu.

Hơn nữa, cần theo dõi tình trạng của các điểm tiếp xúc cặp nhiệt trong quá trình hoạt động của mình. Do đó, nó có thể thay đổi tính chất của các kim loại trong mạch do ảnh hưởng môi trường tích cực. Quá trình oxy hóa có thể xảy ra hoặc interdiffusion của vật liệu. Trong một tình huống như vậy nó là cần thiết để thay thế công việc của các mạch cặp nhiệt điện.

Giống cặp nhiệt điện ngã ba

ngành công nghiệp hiện đại sản xuất nhiều kiểu dáng, được sử dụng trong sản xuất các cặp nhiệt điện:

• ngã ba mở;

• Cách nhiệt ngã ba;

• một ngã ba căn cứ.

Tính năng cặp nhiệt điện của ngã ba mở là kháng nghèo ảnh hưởng bên ngoài.

Hai loại sau đây của các cấu trúc có thể được sử dụng trong đo lường nhiệt độ trong môi trường thù địch, có thể có những tác động tàn phá đối với cặp xúc.

Hơn nữa, hiện nay ngành công nghiệp đang phát triển mạch trên công nghệ sản xuất cặp nhiệt điện bán dẫn.

sai số đo

Độ chính xác của đặc điểm nhiệt độ thu được bằng một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào vật chất của nhóm liên lạc, cũng như các yếu tố bên ngoài. Loại thứ hai bao gồm áp lực, bức xạ nền hoặc các lý do khác có thể ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của kim loại, mà làm cho danh bạ.

Độ chính xác của đo lường bao gồm các thành phần sau:

• sai số ngẫu nhiên gây ra bởi các tính năng sản xuất cặp nhiệt điện;

• lỗi do vi phạm nhiệt độ "lạnh" liên hệ;

• lỗi, nguyên nhân trong đó phục vụ như là tiếng ồn từ bên ngoài;

• kiểm soát bộ máy lỗi.

Những lợi thế của việc sử dụng cặp nhiệt điện

Những lợi thế của việc sử dụng thiết bị như vậy để kiểm soát nhiệt độ, không phụ thuộc vào ứng dụng, bao gồm:

• chỉ số khoảng cách lớn có thể được ghi lại bởi một cặp nhiệt điện;

• spike cặp nhiệt điện, mà là trực tiếp tham gia vào việc loại bỏ các bài đọc có thể được bố trí tiếp xúc trực tiếp với các điểm đo;

• quá trình đơn giản của cặp nhiệt điện sản xuất, sức mạnh và độ bền hoạt động của họ.

Nhược điểm của việc đo nhiệt độ bằng cách sử dụng cặp nhiệt điện

Những khó khăn của việc áp dụng cặp nhiệt điện bao gồm:

• Sự cần thiết phải liên tục theo dõi nhiệt độ của "lạnh" cặp nhiệt điện tiếp xúc. Đây là một tính năng đặc biệt của thiết kế của các công cụ đo lường, mà là dựa trên các cặp nhiệt điện. Nguyên tắc hoạt động của chương trình này thu hẹp phạm vi của nó. Chúng có thể được sử dụng chỉ khi nhiệt độ môi trường là thấp hơn nhiệt độ tại điểm đo.

• Vi phạm các cấu trúc bên trong của các kim loại được sử dụng trong sản xuất các cặp nhiệt điện. Thực tế là do môi trường bên ngoài địa chỉ liên lạc mất tính thống nhất của họ, gây sai sót trong các bài đọc nhiệt độ sản xuất.

• Trong quá trình đo lường của nhóm cặp nhiệt điện tiếp xúc thường được tiếp xúc với những ảnh hưởng xấu đến môi trường, gây rối loạn trong hoạt động. Này một lần nữa yêu cầu niêm phong của các điểm tiếp xúc, gây ra chi phí bảo dưỡng bổ sung cảm biến như vậy.

• Có một nguy cơ tiếp xúc với sóng điện từ của một cặp nhiệt điện có xây dựng cung cấp một nhóm liên lạc từ lâu. Nó cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả của phép đo.

• Trong một số trường hợp, các vi phạm xảy ra một mối quan hệ tuyến tính giữa dòng điện phát sinh trong cặp nhiệt điện và nhiệt độ tại vị trí đo. Tình trạng này đòi hỏi phải có một bộ máy kiểm soát hiệu chuẩn.

phần kết luận

Mặc dù những thiếu sót của nó, phương pháp đo nhiệt độ với cặp nhiệt điện, trong đó lần đầu tiên được phát minh và thử nghiệm trong thế kỷ 19, tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp hiện đại.

Hơn nữa, có tồn tại các ứng dụng mà việc sử dụng cặp nhiệt điện là cách duy nhất có được các dữ liệu nhiệt độ. Và đọc tài liệu này, bạn hiểu đầy đủ các nguyên tắc cơ bản của công việc của họ.