Для измерения температуры перегретого пара, дымовых газов, металла труб КА и т.д. наиболее широкое распространение получили термоэлектрические термометры, работающие в интервале температур от -200 до +2500 и выше. Данный тип устройств характеризует высокая точность и надежность, большой диапазон измерения, высокая чувствительность, незначительная инерционность, отсутствие постороннего источника тока, легкость дистанционной передачи показаний.
Действие термоэлектрического термометра основано на свойстве металлов и сплавов создавать термоЭДС. Метод измерения температуры основан на зависимости величины термоЭДС от температуры рабочего конца термопары.
Одним из основных элементов термоэлектрического термометра является термопара. Термопара – два спаянных по длине разнородных проводника (термоэлектрода). Для практического использования электроды должны быть изолированы и помещены в защитную арматуру. Такая конструкция называется термоэлектрический преобразователь ТЭП.
Для получения численных значений температуры к ТЭП необходимо присоединить вторичный показывающий прибор, измеряющий значение термоЭДС и имеющий шкалу в градусах. Такое соединение называется термоэлектрическим термометром. ТЭП является первичным преобразователем. В качестве вторичных используются магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры.
Спай термопары, помещаемый в измеряемую среду, называется рабочим. Рабочий конец образуется скруткой и электродуговой сваркой или спайкой серебряным припоем. Второй спай – свободным. Электроды обозначаются + и -. Положительным считается тот электрод, по которому ток течет от рабочего конца к свободному. К свободным концам термопары подключается вторичный прибор.
Зависимость термоЭДС от температуры рабочего конца t при постоянной температуре свободного конца t0 (обычно равна О для увеличения термо ЭДС) – градуировочная характеристика ТТ. На ее основании составляются таблицы и графики для практического использования.
Значение развиваемой термоЭДС зависит от материала термопары и температуры свободного и рабочего концов. Чем больше будет термоЭДС, тем выше надежность измерения температуры.
В качестве термоэлектродных материалов применяют чистые металлы и сплавы. Наибольшее распространение в качестве электродов получили материалы: платина, платинародий, хромель, алюминий, копель, вольфрамрений, константан, железо и медь.
- постоянство термоэлектрических свойств со временем (независимо от загрязнения и изменения внутренне структуры со временем)
- устойчивость от факторов окружающей среды (температура, окисление)
- хорошая электропроводимость и небольшой коэффициент электрического сопротивления
- однозначная и лучше линейная зависимость термоЭДС от температуры
- однородный и постоянный состав для возможности взаимозаменяемости термометров (сосав влияет на величину термоЭДС)
Существует ряд термоэлектрических преобразователей, статические характеристики которых стандартизованы. В соответствии с ГОСТ Р50431-92 в настоящее время для обозначения статической характеристики применяются латинские буквы (в скобках). В обозначении первым указывается положительный электрод. На схеме отрицательный электрод выделен жирным цветом.
Градуировочная характеристика приведена на рис. 17. Из графика видно, что наибольшую термоЭДС развивает термопара ХК (L), поэтому ее целесообразно использовать при невысоких температурах. Наиболее точным будет термометр, у которого термоЭДС изменяется минимально, так как даже при высоких температурах колебания температуры свободных концов будут небольшими и не повлияют на результат измерения.
Отклонение реальной градуировочная характеристики от номинальной определяется классом точности ТЭП (1,2,3 - в порядке увеличения погрешности).
| ТПР (B) | |
| ТПП (S,R) | |
| ТХА (К) | |
| ТХК (L) |