Kiểm soát nhiệt độ của cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện là một loại yếu tố cảm biến nhiệt độ. Nó trực tiếp đo nhiệt độ và chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện thế nhiệt, sau đó được chuyển đổi thành nhiệt độ của môi trường đo được thông qua các dụng cụ điện (dụng cụ thứ cấp). Nguyên tắc cơ bản của đo nhiệt độ là hai dây dẫn có các chế phẩm khác nhau tạo thành một mạch kín. Khi có độ dốc nhiệt độ ở cả hai đầu, dòng điện sẽ chảy qua mạch và sẽ có lực điện từ - lực nhiệt điện - giữa hai đầu,
Đây là hiệu ứng được gọi là seebeck. Khi một vật liệu kim loại thứ ba được kết nối với mạch cặp nhiệt điện, miễn là nhiệt độ của hai tiếp điểm của vật liệu là như nhau, tiềm năng nhiệt điện được tạo ra bởi cặp nhiệt điện sẽ không thay đổi và sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự kết nối của kim loại thứ ba với mạch. Do đó, khi sử dụng cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ, một dụng cụ đo có thể được kết nối để đo điện thế nhiệt điện và có thể xác định được nhiệt độ của môi trường đo.
Hai dây dẫn đồng nhất với các chế phẩm khác nhau là các điện cực nhiệt điện, với đầu nhiệt độ cao hơn là đầu làm việc và đầu nhiệt độ thấp hơn là đầu tự do, thường ở nhiệt độ không đổi. Tạo bảng hiệu chuẩn cặp nhiệt điện dựa trên mối quan hệ chức năng giữa điện thế nhiệt và nhiệt độ; Bảng hiệu chuẩn thu được trong điều kiện nhiệt độ cuối tự do 0 và các cặp nhiệt khác nhau có các bảng hiệu chuẩn khác nhau.

Nguyên tắc làm việc của cảm biến nhiệt độ cặp nhiệt điện

Hai dây dẫn với các chế phẩm khác nhau (được gọi là dây nhiệt điện hoặc điện cực nhiệt điện) được kết nối ở cả hai đầu để tạo thành một mạch. Khi nhiệt độ của ngã ba khác nhau, một lực điện động được tạo ra trong mạch, được gọi là hiệu ứng nhiệt điện và lực điện động này được gọi là điện thế. Các cặp nhiệt điện sử dụng nguyên tắc này để đo nhiệt độ, trong đó đầu được sử dụng trực tiếp để đo nhiệt độ của môi trường được gọi là đầu làm việc (còn được gọi là đầu đo) và đầu kia được gọi là đầu lạnh (còn được gọi là đầu bù); Kết nối đầu lạnh với dụng cụ hiển thị hoặc thiết bị phù hợp và dụng cụ hiển thị sẽ chỉ ra tiềm năng nhiệt điện được tạo ra bởi cặp nhiệt điện.

Các cặp nhiệt điện thực sự là bộ chuyển đổi năng lượng chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện và đo nhiệt độ bằng cách sử dụng điện thế được tạo ra. Liên quan đến tiềm năng nhiệt điện của cặp nhiệt điện, các vấn đề sau đây cần được ghi nhận:
1. Độ lớn của điện thế nhiệt điện được tạo ra bởi một cặp nhiệt điện không liên quan đến chiều dài và đường kính của cặp nhiệt điện khi vật liệu đồng đều, mà chỉ với thành phần của vật liệu cặp nhiệt và chênh lệch nhiệt độ ở cả hai đầu;

2. Tiềm năng nhiệt điện của cặp nhiệt điện là sự khác biệt về hàm nhiệt độ giữa hai đầu của đầu làm việc của cặp nhiệt điện, thay vì chênh lệch nhiệt độ giữa đầu lạnh và đầu làm việc của cặp nhiệt điện;

3. Sau khi thành phần của hai dây cặp nhiệt điện được xác định, cường độ của điện thế nhiệt điện của cặp nhiệt điện chỉ liên quan đến chênh lệch nhiệt độ của cặp nhiệt điện; Nếu nhiệt độ của đầu lạnh của cặp nhiệt điện không đổi, tiềm năng nhiệt điện đi vào cặp nhiệt điện chỉ là một hàm giá trị duy nhất của nhiệt độ cuối làm việc.

Lựa chọn độ chính xác đo nhiệt độ nhiệt và phạm vi đo nhiệt độ

Hai vật liệu khác nhau của dây dẫn hoặc chất bán dẫn A và B được hàn lại với nhau để tạo thành một mạch kín, như trong hình. Khi có chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm đính kèm 1 và 2 của dây dẫn A và B, một lực điện động được tạo ra giữa chúng, dẫn đến dòng điện có cường độ nhất định trong mạch. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Cặp nhiệt điện làm việc bằng cách sử dụng hiệu ứng này.

Việc lựa chọn các cặp nhiệt điện nên dựa trên sự xem xét toàn diện về phạm vi nhiệt độ hoạt động, độ chính xác cần thiết, khí quyển hoạt động, hiệu suất của đối tượng đo, thời gian đáp ứng và lợi ích kinh tế.

1. Việc lựa chọn khí quyển cho các cặp nhiệt loại loại S và loại B. Nếu một ống bảo vệ có độ kín khí tốt được sử dụng, các yêu cầu cho bầu khí quyển không nghiêm ngặt lắm.

2. Việc lựa chọn độ chính xác đo và phạm vi đo nhiệt độ thường dựa trên việc sử dụng các cặp nhiệt điện loại B. Yêu cầu về độ chính xác không cao và khí quyển cho phép sử dụng các cặp nhiệt điện vonfram. Nói chung, cặp nhiệt điện vonfram rhenium được chọn cho nhiệt độ trên 1800 độ; Các cặp nhiệt điện loại S và cặp nhiệt điện loại N có sẵn để sử dụng ở nhiệt độ từ 1000 đến 1300 độ, đòi hỏi độ chính xác cao; Các cặp nhiệt điện loại K và loại N thường được sử dụng dưới 1000 độ, trong khi các cặp nhiệt điện loại E thường được sử dụng dưới 400 độ; Ở các phép đo nhiệt độ 250 độ và âm, các cặp nhiệt điện loại T thường được sử dụng. Ở nhiệt độ thấp, cặp nhiệt điện loại T ổn định và có độ chính xác cao.

3. Việc lựa chọn độ bền và phản ứng nhiệt: Các cặp nhiệt điện có đường kính dây lớn hơn có độ bền tốt hơn, nhưng đáp ứng chậm hơn. Đối với các cặp nhiệt điện có công suất nhiệt lớn hơn, phản ứng chậm hơn. Khi đo nhiệt độ với độ dốc lớn, kiểm soát nhiệt độ kém dưới sự kiểm soát nhiệt độ. Nó được yêu cầu phải có thời gian đáp ứng nhanh và một mức độ bền nhất định, vì vậy việc chọn một con rối bọc thép là phù hợp hơn.

4. Lựa chọn các cặp nhiệt điện dựa trên các thuộc tính và trạng thái của đối tượng đo được

Việc đo nhiệt độ của các vật thể rung, các vật rung và các mạch áp suất cao đòi hỏi độ bền cơ học cao, các ống bảo vệ là cần thiết cho khí quyển với ô nhiễm hóa học và cần cách nhiệt cao khi có sự can thiệp điện.

5. Phòng ngừa

Độ sâu chèn của cặp nhiệt điện rất nhỏ: nó không được nhỏ hơn 8-10 lần đường kính ngoài của ống bảo vệ của nó (ngoại trừ các sản phẩm đặc biệt)

◆ Tính nhiệt [1] Áp suất danh nghĩa: thường đề cập đến áp suất bên ngoài tĩnh mà ống bảo vệ có thể chịu được và vỡ ở nhiệt độ làm việc.

◆ Điện trở cách nhiệt: Khi nhiệt độ không khí xung quanh là {{0}} và độ ẩm tương đối nhỏ hơn 80%, điện trở cách nhiệt lớn hơn hoặc bằng 5 megohms (điện áp 100V). Các cặp nhiệt điện có hộp nối bằng chứng giật gân có điện trở cách nhiệt lớn hơn hoặc bằng 0,5 megohms (điện áp 100V) khi nhiệt độ tương đối là 93 ± 3 độ

◆ Điện trở cách nhiệt ở nhiệt độ cao: Đối với các cặp nhiệt điện, điện trở cách nhiệt (trên mỗi mét) giữa điện cực nóng (bao gồm loại nhánh kép) và ống bảo vệ, cũng như giữa các điện cực nóng nhánh kép, nên lớn hơn các giá trị được chỉ định trong bảng bên dưới.