Измерение температуры

Термоэлектрические термометры

Принцип действия этих термометров основан на термоэлектрическом эффекте, сущность которого заключается в следующем. Если два проводника А к Б (рис.4.9) из разнородных металлов или сплавов соединить так, чтобы они образовали замкнутую электрическую цепь, а затем изменять температуру одного из мест соединения проводников, например, спая 1, то в цепи возникнет электродвижущая сила (е) и будет протекать электрический ток (t).

Величину этой э.д.с., называемой термоэлектродвижущей силой (т-э-д.с.), можно измерить с помощью электроизмерительного, прибора, например, милливольтметра mV (рис.4.10).

Установка приемника термометра сопротивления на тепловозе

Рис.4.8

Термоэлектрическая цепь

Рис.4.9

Схема включения милливольтметра в цепь термопары

Рис.4.10

Проводники А и Б, обеспечивающие получение т.э.д.с., образуют термопару и называются электродами. Спай 1 с более высокой и переменной температурой называют рабочим концом термопары, или горячим спаем; концы 2 и 3 термопары называют свободными концами или холодным спаем. Положительным электродом считают тот, по которому ток течет от рабочего конца термопары к свободному. По ГОСТ 2729—68 на схемах положительный электрод обозначают тонкой линией, а отрицательный — утолщенной.

Величина т.э.д.с. зависит от материалов электродов и пропорциональна разности температур рабочих и свободных концов термопары. От длины и диаметра электродов т.э.д.с. не зависит. Если температуры свободных концов поддерживать одинаковыми и постоянными, то величина т.э.д.с., измеряемая милливольтметром, будет пропорциональна температуре рабочего конца термопары Шкалу милливольтметра в этом случае можно градуировать непосредственно в градусах Цельсия.

Для изготовления термопар можно использовать большое количество металлов и сплавов. Однако широкое практическое применение нашли только несколько типов термопар, называемых стандартными. Выбраны они были потому, что в наибольшей степени отвечали следующим требованиям:

возможности, изготовления электродов с одинаковой величиной т.э.д.с., что необходимо для их взаимозаменяемости;

химической и механической стойкости электродов в зоне температур, при которых .используется термопара;

легкости механической обработки (протяжки) электродов;

малой стоимости.

В табл. 5 приведены величины т.э.д.с. для ряда стандартных термоп-ар при температурах рабочего конца: 100°С, максимальной длительно допустимой и максимальной кратковременно допустимой. Температура свободных концов 0°С. В названии термопары, первым указан положительный электрод.

Характеристики всех термопар, кроме платино-родий — платиновой, практически линейны. Металлы для термопар берут высокой степени чистоты. Сплавы имеют следующие составы: платино-родий — 90% Pt+>10% Rh; хромель — 89% Ni + 10% Cr+l%Fe; алюмель —94,83% № + 2% Al+2% Mn + 1% Si+0,17% Fe; копель — 56% Си+44% №.

Для защиты от механических повреждений и вредного химического воздействия испытуемой среды термопары помещают в жесткие защитные оболочки (медные, стальные, нихромовые или фарфоровые. Свободные концы подключают к зажимам, расположенным в головке термопары.

Если милливольтметр подключить к такой термопаре с помощью обычных медных проводов, то погрешность измерения температуры будет очень большой, так как головка термопары находится вблизи нагретых частей ib зоне переменной температуры. Поддерживать температуру головки термопары и, следовательно, свободных концов постоянной в этом случае довольно трудно. Поэтому с помощью компенсационных проводов свободные концы термопары выносят в зону, где температура ниже и меньше изменяется. Такой зоной может быть, например, место установки милливольтметра. Если провода между зажимами 2—4 и 3—5 (рис.4.10) компенсационные, то свободными концами термопары будут зажимы 4 и 5 милливольтметра. Для получения высокой точности измерения их температуры должны быть одинаковыми и постоянными, а температура зажимов 2 и 3 может быть переменной. Чтобы компенсационные провода обладали такими свойствами, их изготовляют из материалов, обладающих теми же термоэлектрическими характеристиками, что и термопары, с которыми они применяются. Это значит, что при равных температурах соединенные между собой компенсационные провода должны развивать такую же т.э.д.с., как и основная термопара.

Для термопар из неблагородных (недорогих) металлов (медь — копель, железо — копель, яромель — копель) компенсационные провода изготовляют из тех же материалов, что и электроды термопары, но меньшего сечения. При этом температуры зажимов 2 и 3 могут быть не только переменными, (пределы колебаний не ограничивают), но и разными — на показаниях милливольтметра это не скажется.

Информация по теме:

Схемы однопутной автоблокировки
Основными элементами однопутной АБ является рельсовые линейные и сигнальные цепи, а также схема изменения направления движения. Рельсовые цепи обеспечивают контроль состояния каждого блок-участка и всего перегона. В зависимости от установленного направления движения схемы рельсовых цепей постоянног ...

Водные транспорты
Транспорт - это кровеносная система в сложном организме мирового хозяйства. Он является основой географического разделения труда и помогает преодолевать территориальный разрыв между производством и потребителем товаров и услуг, способствует общению людей. Все пути сообщения, транспортные средства в ...

Выбор организационной формы сборки
В машиностроении применяют следующие организационные формы сборки машин: стационарную, осуществляемую без пооперационного расчленения сборочного процесса и при неподвижном собираемом объекте, и поточную, характеризующуюся расчленением технологического процесса на операции и осуществляемую как при н ...