Nguyên lý cơ bản của đo nhiệt độ cặp nhiệt điện

Nguyên lý cơ bản của đo nhiệt độ cặp nhiệt điện
Hàn hai vật liệu khác nhau của dây dẫn hoặc chất bán dẫn A và B với nhau tạo thành một mạch kín. Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm gắn 1 và 2 của dây dẫn A và B, một suất điện động được tạo ra giữa chúng, dẫn đến dòng điện có cường độ khác nhau trong mạch. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Cặp nhiệt điện hoạt động bằng cách sử dụng hiệu ứng này.
Cặp nhiệt điện là gì?
Cặp nhiệt điện và điện trở nhiệt đều thuộc loại đo nhiệt độ tiếp xúc trong đo nhiệt độ. Mặc dù chức năng của chúng giống nhau, đo nhiệt độ của các vật thể nhưng nguyên lý và đặc điểm của chúng không giống nhau.
Cặp nhiệt điện là thiết bị nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong đo nhiệt độ. Đặc điểm chính của chúng là phạm vi đo rộng, hiệu suất ổn định, cấu trúc đơn giản, phản hồi động tốt và khả năng truyền tín hiệu điện 4-20mA từ xa, giúp điều khiển tự động và điều khiển tập trung dễ dàng. Nguyên lý đo nhiệt độ của cặp nhiệt điện dựa trên hiệu ứng nhiệt điện. Khi hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau được nối thành một mạch kín, khi nhiệt độ tại hai điểm nối khác nhau sẽ tạo ra hiệu ứng nhiệt điện hoặc hiệu ứng Seebeck trong mạch. Thế năng nhiệt điện được tạo ra trong một mạch kín bao gồm hai loại thế năng; Thế năng chênh lệch nhiệt độ và thế năng tiếp xúc. Tiềm năng nhiệt điện đề cập đến tiềm năng được tạo ra ở hai đầu của cùng một dây dẫn do nhiệt độ khác nhau. Các vật dẫn khác nhau có mật độ electron khác nhau nên điện thế chúng tạo ra cũng khác nhau. Điện thế tiếp xúc, như tên cho thấy, đề cập đến điện thế được hình thành khi hai dây dẫn khác nhau tiếp xúc và tạo ra một lượng khuếch tán electron nhất định do mật độ electron khác nhau của chúng. Khi chúng đạt đến trạng thái cân bằng nhất định thì điện thế được hình thành. Độ lớn của điện thế tiếp xúc phụ thuộc vào tính chất vật liệu của hai dây dẫn khác nhau và nhiệt độ tại điểm tiếp xúc của chúng.
Có hai loại cấu trúc cặp nhiệt điện, loại thông thường và loại bọc thép. Cặp nhiệt điện thông thường thường bao gồm các điện cực nhiệt, ống cách điện, ống bảo vệ và hộp nối, trong khi cặp nhiệt điện bọc thép là sự kết hợp chắc chắn giữa dây cặp nhiệt điện, vật liệu cách nhiệt và ống bảo vệ bằng kim loại được lắp ráp và kéo căng. Tuy nhiên, tín hiệu điện của cặp nhiệt điện đòi hỏi một loại dây đặc biệt để truyền mà chúng tôi gọi là dây bù. Các cặp nhiệt điện khác nhau yêu cầu các dây bù khác nhau và chức năng chính của chúng là kết nối với cặp nhiệt điện, giữ đầu tham chiếu của cặp nhiệt điện cách xa nguồn điện, từ đó ổn định nhiệt độ của đầu tham chiếu. Dây bù được chia thành hai loại: loại bù và loại nối dài. Thành phần hóa học của dây nối dài giống như thành phần hóa học của cặp nhiệt điện bù. Tuy nhiên, trên thực tế, dây nối dài không được làm từ cùng chất liệu với cặp nhiệt điện và thường được thay thế bằng dây có cùng mật độ electron với cặp nhiệt điện. Sự kết nối giữa dây bù và cặp nhiệt điện nhìn chung rất rõ ràng. Cực dương của cặp nhiệt điện được nối với dây màu đỏ của dây bù, còn cực âm được nối với màu còn lại. Hầu hết các dây bù được làm bằng hợp kim đồng niken.