Термопари: класифікація, як працює, особливості застосування

Термопара – пристрій засноване на перетворенні електричного сигналу в показник температури при зміні фізичних параметрів речовин, з яких складається прилад. Термопари широко поширені в промисловості, комунальному господарстві, використовуються в масі побутових приладів і автомобілях. Від найпростіших приладів (які можна зустріти в звичайних праски) до складних і дорогих (жаростійкі термопластини для вимірювання температури на газових турбінах) їх можна зустріти всюди, де стоїть завдання вимірювання температури.

Як працює термопара?

Термопара складається з пари провідників з відмінних матеріалів, з’єднаних між собою тільки з одного боку.

Реєструючі прилади (аналогові, цифрові) вимірюють різницю термо-ЕРС виникають в місцях спайки і на кінцях провідників.

Дія приладу побудовано на ефекті Зеєбека (термоелектричної ефект). Уявіть два дроти з’єднані між собою двома спайками. Якщо нагрівати / охолоджувати одну спайку, то по кільцю потече струм. Його викликає термо-ЕРС, яка виникає за рахунок різниці потенціалів між спайками.

Цікаве відео про термопарах від НІЯУ МІФІ дивіться нижче:

При однаковій температурі спайок сума струмів в ланцюзі дорівнює нулю – струм не тече. При відрізняються температурах виникає різниця потенціалів між спайками. Від інтенсивності нагрівання / охолодження залежить і різниця потенціалів.

Термо-ЕРС можна виміряти. Вона пропорційна зміні різниці температур на спайках. Найпростіший спосіб вимірювання параметрів струму в таких умовах – гальванометр (застосовується для демонстрації ефекту Зеєбека).

У сучасних складних термопарах застосовуються електронні засоби перетворення сигналу.

Особливості роботи з термопарами для точних і високоточних вимірювань

  1. Недолік більшості термопар – це необхідність градуювання кожного приладу окремо.

    Для точних вимірювань на підприємствах-виробниках кожна термопара проходить окремі випробування.

  2. Необхідно вносити поправку на температуру середовища вимірювальних пристроїв.
  3. Термопара повинна перебувати в однакових умовах по всій довжині вимірювальної ділянки.
  4. Для визначення найбільш точного результату можна використовувати поруч з основною термопарою контрольні термопари.
  5. Для точних вимірювань використовують дроти з екранами, для зменшення наведень: струми, викликані термо-ЕРС, незначні за своїми розмірами.

Ще одне цікаве відео про термопарах дивіться нижче:

Класифікація термопар, їх властивості та сфери застосування

У російському Гості застосовується трибуквенне позначення кирилицею груп термопар, в міжнародній класифікації (МЕК) прийняті латинські однобуквені позначення.

У більшості випадків групи термопар відповідають обом системам класифікації.

У таблиці дані позначення по ГОСТу, в дужках наведені аналоги по МЕК:

Тип термопари матеріал властивості
ТХА (К) Вольфрам + родій Для роботи в нелужного середовищах. Вимірює в межах -250 … +2500°З
ТНН (N) Нікросіл + нісіл Діапазон температур – 0 … Ціна: 1230°С, відноситься до групи універсальних термопар
ТЖК (J) Залізо + константан -200 до +750°З дешевий і надійний варіант для промисловості.
ТМК (Т) Мідь + константан -250 … + 400 ° Снедорогіе термопари
ТХК (L) Хромель + копель найбільша чутливістю, але обмежені за діапазоном вимірювань – до 600 ° С і дуже тендітні.
ТПП (R, S) Платинородій + платина Для роботи в газових середовищах, окислених середовищах. Недолік – чутливі до домішок, нагару, вимагають стерильних умов виробництва.
ТВР (А-1, А-2, А-3) Вольфрам + реній Діапазон вимірювань -22О0°З в нормальних середовищах. Складні у виробництві і експлуатації.

У таблиці наведено найбільш часто зустрічаються в мережі інтернет термопари.

Також існують інші види термопар для рідкісних умов роботи. Як правило, це штучні прилади, що розробляються тільки під замовлення.

Ссылка на основную публикацию