Termopar: o principio de funcionamento, o dispositivo

Existe unha ampla variedade de dispositivos e mecanismos para medir a temperatura. Algúns deles son usados na vida cotiá, algúns - para unha variedade de investigacións físicas, en procesos industriais e outras industrias.

Un tal dispositivo é un termopar. O principio de funcionamento do dispositivo eo circuíto será discutido nas seccións seguintes.

A base física das obras de termopares

O principio de funcionamento de termopares baséase nos procesos físicos usuais. Por primeira vez o efecto, con base no que a unidade opera, foi investigado polo científico alemán Thomas Seebeck.

A esencia do fenómeno, que ten o principio acción termopar como segue. No circuíto eléctrico pechado que consiste en dous tipos de condutores, cando exposto a correcto xorde electricidade temperatura ambiente.

A cadea eltrica resultante ea temperatura ambiente actuando sobre os condutores son na dependencia lineal. Isto é, canto maior sexa a temperatura, maior é a corrente eléctrica xerada por un termopar. E con base neste principio de funcionamento do termopar e resistencia termómetro.

En que un dos contactos termopar está no punto onde é necesario medir a temperatura, é chamado de "hot". O segundo contacto, noutras palabras - "frío" - na dirección oposta. Aplicación para medir termopares permitidas só no caso de que a temperatura ambiente é máis baixa que o lugar de medida.

unha operación de curtocircuíto como do termopar, o principio de funcionamento. Tipos de termopares será discutido na seguinte sección.

tipos de termopares

En cada industria, en que son necesarias medidas de temperatura, usado principalmente termopar. O aparello eo funcionamento dos diversos tipos de unidade móstranse a continuación.

Aluminio-Chromel termopar

Estes esquema termopares usados na maioría dos casos para producir unha variedade de sensores e sondas que permiten a regulación de temperatura en produción industrial.

A súa característica distintiva é o prezo mínimo e unha gama enorme de temperatura medida. Eles permiten fixar temperatura desde -200 a 13 000 graos Celsius.

É non apropiado usar un termopar para ligas similares en tendas e obxectos de alto contido de xofre no aire, xa que este elemento afecta adversamente tanto o cromo e aluminio, que causa trastornos no funcionamento do dispositivo.

Chromel-Copel termopar

O principio de acción do termopar, o grupo de contacto que está composto de estas ligas é o mesmo. Pero estes dispositivos operan principalmente en medio líquido ou gasoso con propiedades neutras, non corrosivos. O indicador de temperatura superior non exceda 8000 graos Celsius.

Aplicables tales termopar, que utilizan o principio de funcionamento permite establecer o grao de calefacción de toda a superficie, por exemplo, para detectar a temperatura do forno de soleira aberta ou calquera outras estruturas semellantes.

termopar ferro-constantan

Esta combinación de contactos de termopar non é tan común como a primeira das especies en cuestión. O principio de funcionamento de termopares é o mesmo, pero esta combinación así realizada na atmosfera rarefeita. As medidas de nivel máximo a temperatura non debe exceder 12.500 graos centígrados.

Con todo, se a temperatura comeza a subir por riba de 7000 graos, hai unha violación risco de precisión de medida, debido a cambios nas propiedades físicas e químicas de ferro. Existen aínda casos corrosión do ferro termopar de contacto en presenza de vapor de auga ambiente.

termopares platino-platino

O máis caro na fabricación de termopares. O principio de funcionamento é o mesmo, pero é diferente a partir das súas contrapartes lecturas de temperatura moi estables e fiables. Ten unha sensibilidade reducida.

As principais aplicacións destes dispositivos - medir temperaturas elevadas.

termopar volframio-renio

É tamén usado para a medición de temperaturas moi elevadas. O límite máximo que pode ser bloqueado por medio do circuíto alcanza 25 mil graos Celsius.

O seu uso require o cumprimento de determinadas condicións. Así, durante a temperatura de medida é necesario para eliminar completamente a súa atmosfera circundante, o que ten un impacto negativo sobre os pinos no proceso de oxidación.

Para este tungsteno-renio termopar adoita colocar caixas cheas cun gas inerte protector seus elementos.

Por riba de cada termopar existente foi examinado, o aparello, o principio de que, en función das ligas usados. Agora mire para algunhas das características de deseño.

construción de termopares

Existen dous principais tipos de deseños de termopares.

• Coa aplicación da capa de illamento. Esta concepción proporciona a capa de illamento do dispositivo operativo do termopar por corrente eléctrica. Tal esquema permite o uso dun termopar no proceso, sen illamento dende a entrada do solo.

• Sen o uso da capa illante. Tales termopares poden ser conectados só aos circuítos de medida, as entradas dos cales non teñen ningún contacto co chan. Se esta condición non é satisfeita, o dispositivo existen dúas circuíto pechado independente, polo que as lecturas obtidas mediante o termopar non será precisa.

Correndo termopar ea súa aplicación

Hai unha especie separada deste dispositivo, coñecido como "viaxando". O principio de funcionamento dun termopar itinerante Consideramos agora en máis detalles.

Esta concepción é principalmente utilizado para a determinación da temperatura do bilete de aceiro durante o procesamento en circuíto, fresagem e outros tales Usinagem.

Debe notarse que, neste caso pode utilizar un termopar convencional, con todo, se o proceso de fabricación require un control de temperatura elevada precisión, un termopar funcionando subestimada.

Para aplicar este método para a peza de traballo antes dos seus elementos de contacto é selada. A continuación, no procesamento do bilete, estes contactos son continuamente exposto á ferramenta de traballo ou outra ferramenta de máquina, de xeito que a unión (que é o elemento principal durante a características de temperatura eliminación) como It "carreiras" de contactos.

Este efecto é amplamente utilizado na industria metalúrxica.

recursos tecnolóxicos de proxectos termopares

Na fabricación de circuíto pico termopar de traballo está feito de dous contactos metálicos que son coñecidos por ser feito de materiais diferentes. A unión é chamado de "unión".

Debe notarse que facer o composto opcionalmente vía puntos. Simplemente torcer xuntos dous contactos. Pero un tal método de fabricación non terá un nivel de fiabilidade suficiente, e pode tamén proporcionar erro ao eliminar as características de temperatura.

Se precisa de medida de alta temperatura, metal de soldados substitúese polo seu soldeo. Isto é debido ao feito de que na maioría dos casos, a soldados usada en conexión, ten un baixo punto de fusión e é destruída cando o seu nivel é excedido.

Esquema, a fabricación do cal se aplicou a soldadura, pode soportar unha ampla gama de temperaturas. Pero este método de conexión ten as súas desvantaxes. A estrutura interna do metal tras exposición a alta temperatura durante a soldeo poden cambiar, o que vai afectar a calidade dos datos.

Ademais, debe supervisar o estado dos contactos de termopares no curso da súa operación. Así, é posible cambiar as características de metais no circuíto debido a influencias ambientais agresivas. A oxidación pode ocorrer interdifusão ou de materiais. En tal situación, é necesario substituír o traballo do circuíto de termopar.

Variedades termopares de unión

A industria moderna produce varios proxectos, que se usan na fabricación de termopares:

• unión aberta;

• Illados de unión;

• unha xuntanza de posta a terra.

termopares característica da unión aberta é pobre resistencia a influencias externas.

Os dous tipos de estruturas que se seguen poden ser utilizados para medir as temperaturas en ambientes hostís, pode ter efectos devastadores sobre o par de contacto.

Ademais, actualmente a industria está a desenvolver circuítos en tecnoloxías de produción termopares semicondutores.

erro de medida

Precisión de características de temperatura obtidos por un termopar depende do material do grupo de contacto, así como factores externos. Os últimos inclúen a presión, a radiación de fondo ou por outras razóns que poden afectar as propiedades físicas e químicas dos metais, que fan os contactos.

Precisión de medida está formado polos seguintes compoñentes:

• erro aleatorio causado polas características de fabricación termopar;

• erro causado pola temperatura violación "frío" de contacto;

• erro, a causa que serviu como ruído externo;

• de control de erro aparello.

As vantaxes da utilización de termopares

As vantaxes da utilización de tales dispositivos de control de temperatura, con independencia da aplicación, son:

• Indicadores do déficit de grandes que poden ser gravadas por un termopar;

• Spike termopar, que está directamente implicada na eliminación de lecturas pode ser situada en contacto directo co punto de medida;

• simple proceso de termopares de fabricación, a súa resistencia e durabilidade de operación.

Desvantaxes da medición da temperatura utilizando un termopar

As desvantaxes da aplicación termopares inclúen:

• A necesidade de monitorizar continuamente a temperatura do "frío" contacto termopar. Esta é unha característica distintiva do deseño de instrumentos de medida, que están baseados no termopar. O principio de funcionamento do sistema restrinxe o seu ámbito de aplicación. Eles só poden ser utilizadas, a temperatura ambiente sexa inferior á temperatura no punto de medida.

• Violación da estrutura interna de metais utilizados na fabricación do termopar. O feito é que, debido ao ambiente externo contactos perder a súa uniformidade, o que provoca erros nas lecturas de temperatura producidos.

• Durante a medición do grupo de contacto termopar adoita exposto a influencias ambientais adversas, o que causa trastornos na operación. Isto require unha vez máis a selado dos contactos, o que provoca custos adicionais de mantemento de tales sensores.

• Existe o perigo de exposición ás ondas electromagnéticas por un termopar cuxa construción ofrece un grupo de contacto por moito tempo. Ela tamén pode afectar os resultados das medicións.

• Nalgúns casos, a violación ocorre unha relación lineal entre a corrente eléctrica resultante no termopar ea temperatura no lugar de medida. Esta situación require un dispositivo de control de calibración.

conclusión

A pesar das súas deficiencias, o método de medida da temperatura con termopares, que foi inventado e probado no século 19 en primeiro lugar, atopou a súa ampla aplicación en todas as ramas da industria moderna.

Ademais, existen aplicacións que a utilización de termopares é a única forma de obter os datos de temperatura. E ler este material, que comprende adecuadamente os principios básicos do seu traballo.