26. Термоэлектрический метод измерения температуры.

Существуют два основных способа для измерения температур — контактные и бесконтактные. Контактные способы основаны на непосредственном контакте измерительного преобразователя температуры с исследуемым объектом, в результате чего добиваются состояния теплового равновесия преобразователя и объекта. Этому способу присущи свои недостатки. Температурное поле объекта искажается при введении в него термоприемника. Температура преобразователя всегда отличается от истинной температуры объекта. Верхний предел измерения температуры ограничен свойствами материалов, из которых изготовлены температурные датчики. Кроме того, ряд задач измерения температуры в недоступных вращающихся с большой скоростью объектах не может быть решен контактным способом.

Бесконтактный способ основан на восприятии тепловой энергии, передаваемой через лучеиспускание и воспринимаемой на некотором расстоянии от исследуемого объема. Этот способ менее чувствителен, чем контактный. Измерения температуры в большой степени зависят от воспроизведения условий градуировки при эксплуатации, а в противном случае появляются значительные погрешности. Устройство, служащее для измерения температуры путем преобразования ее значений в сигнал или показание, называется термометром (ГОСТ 13417-76),

По принципу действия все термометры делятся на следующие группы, которые используются для различных интервалов температур:

1 Термометры расширения от —260 до +700 °С, основанные на изменении объемов жидкостей или твердых тел при изменении температуры.

2 Манометрические термометры от —200 до +600 °С, измеряющие температуру по зависимости давления жидкости, пара или газа в замкнутом объеме от изменения температуры.

3. Термометры электрического сопротивления стандартные от —270 до +750 °С, преобразующие изменение температуры в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников.

4. Термоэлектрические термометры (или пирометры), стандартные от —50 до +1800 °С, в основе преобразования которых лежит зависимость значения электродвижущей силы от температуры спая разнородных проводников.

5.Пирометры излучения от 500 до 100000 °С, основанные на измерении температуры по значению интенсивности лучистой энергии, испускаемой нагретым телом,

6.Термометры, основанные на электрофизических явлениях от -272 до +1000 °С (термошумовые термоэлектрические преобразователи, объемные резонансные термопреобразователи, ядерные резонансные термопреобразователи).

27. Термобатареи. Дифференциальные термометры. Принцип действия.

См. л № 3

28. Поправка на температуру свободных концов.

Термопары

Термопары являются датчиками температуры и работают в комплекте с вторичными приборами: милливольтметрами и потенциометрами. Термопара представляет собой спай из двух разнородных металлических проводников (термоэлектродов), которые предназначены для измерения температуры в объекте.

1 – «горячий» спай (рабочий);

2 - положительный термоэлектрод;

3 - отрицательный термоэлектрод;

4 - «холодные» концы (свободные);

5 – компенсационные провода.

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффект Зеебека).

Он гласит: «В замкнутой цепи из двух разнородных металлических проводников возникает электрический ток, если два места соединения (спая) имеют разную температуру». Термо э.д.с. на концах термопары зависит от материала термоэлектродов и температуры «горячего» и «холодного» спаев.

Для технических измерений применяют термопары из следующих материалов:

1. ТХК - термопара хромель – копель, пределы измерения от -50 ⁰С до +600 ⁰С

(кратковременно 800 ⁰С);

2. ТХА - термопара хромель – алюмель, от -50 ⁰С до +1000 ⁰С (кратковременно 1300 ⁰С);

3. ТПП - термопара платинародий – платина от -20 ⁰С до +1300 ⁰С

(кратковременно 1600 ⁰С);

4. ТПР - термопара платинародий - платинародий от (+300 ⁰С до +1600 ⁰С)

(кратковременно+1800 ⁰С)

5. ТВР - термопара вольфрам – рений (до 2300 ⁰С)

Гр. ХК; Гр. ХА; Гр. ПП; Гр. ПР _30/6 ; Гр. ВР _5/20.

Положительным является электрод, материал которого стоит первым в градуировке, отрицательным - второй.

Применение компенсационных проводов позволяет как бы удлиннить термопару и перенести ее свободные концы на вход вторичного прибора. Их изготавливают из материалов, которые развивают ту же термо э.д.с., что и сама термопара.

Например, для ТХК применяют хромель-копелевые провода, а для ТХА один провод - медный, а другой - константановый (60% Cu + 40% Ni). Как правило, измерительный прибор располагается в помещении, где ведется наблюдение за температурой (помещение операторной), в котором температура более стабильна, чем в зоне, где находятся клеммы термопа- ры. Но все-таки температура в этой зоне (комнатная температура) отлича- ется от температуры градуировки термопары (0⁰С) и также, хоть и в малой степени, подвержена колебаниям. В этом случае суммарная термо-ЭДС термометра будет занижена (в случае, если температура в зоне свободных концов >0⁰С) на величину термо-ЭДС между окружающей температурой и градуировочной.