Mikä on termoelementti ja mitkä ovat sen käyttötarkoitukset ja periaatteet?

Termoelementtilämpötilan mittauksen perusperiaate

Hitsaus kaksi johtimen tai puolijohteita A ja B eri materiaaleista yhdessä suljetun silmukan muodostamiseksi. Kun johtimien A ja B kahden pisteen 1 ja 2 välillä on lämpötilaero, näiden kahden välillä syntyy elektromotiivivoima, mikä muodostaa tietyn koon virran silmukassa. Tätä ilmiötä kutsutaan termoelektriseksi vaikutukseksi. Termoelementit toimivat käyttämällä tätä vaikutusta.

Mikä on termoelementti?

Sekä termoelementit että lämpövastukset kuuluvat kosketuslämpötilan mittaukseen lämpötilan mittauksessa. Vaikka niillä on sama tehtävä objektin lämpötilan mittaamisessa, niiden periaatteet ja ominaisuudet ovat erilaisia.

Termoelementit ovat lämpötilan mittauksen yleisimmin käytettyjä lämpötilalaitteita. Niiden pääominaisuudet ovat laaja mittausalue, suhteellisen vakaa suorituskyky, yksinkertainen rakenne, hyvä dynaaminen vaste ja kyky siirtää 4-20 MA sähkösignaaleja etäisesti, mikä on kätevä automaattiselle ohjaukselle ja keskitetylle ohjaukselle. Termoelementtien lämpötilan mittausperiaate perustuu termoelektriseen vaikutukseen. Kun kaksi erilaista johdinta tai puolijohdetta on kytketty suljettuun silmukkaan, kun lämpötilat kahdessa risteyksessä ovat erilaisia, silmukassa syntyy termoelektrinen potentiaali. Tätä ilmiötä kutsutaan termoelektriseksi efektiksi, joka tunnetaan myös nimellä Seebeck Effect. Suljetussa silmukassa syntynyt termoelektrinen potentiaali koostuu kahdesta potentiaalista: lämpötilaeropotentiaali ja kosketuspotentiaali. Termoelektrinen potentiaali viittaa potentiaaliin, jonka syntyy saman johtimen kahden pään kahden lämpötilan johdosta. Eri johtimilla on erilaiset elektronitiheydet, joten niiden tuottama potentiaali on myös erilainen. Kuten nimestä voi päätellä, kosketuspotentiaali viittaa potentiaaliin, joka muodostuu, kun kaksi eri kapellinta on kosketuksessa niiden erilaisten elektronitiheyksien takia, mikä tuottaa tietyn määrän elektronien diffuusiota. Kosketuspotentiaalin koko riippuu kahden eri johtimen materiaaliominaisuuksista ja niiden kosketuspisteiden lämpötilasta. Tällä hetkellä kansainvälisesti käytetyillä lämpöparilla on vakiomääritys. Kansainvälisissä määräyksissä säädetään, että lämpöparit on jaettu kahdeksaan eri jakautumiseen, nimittäin B, R, S, K, N, E, J ja T. Alin lämpötila voidaan mitata, miinus 270 celsiusastetta ja suurin voi saavuttaa 1800 degenttiä. Heidän joukossaan B, R ja S kuuluvat termoelementtien Platinum -sarjaan. Koska platina on jalometalli, niitä kutsutaan myös jalometallilämpöpariksi, ja jäljellä olevia kutsutaan halpoja metallilämpöparit. Termoelementtien rakenteita on kaksi, tavallinen tyyppi ja panssaroitu tyyppi. Tavalliset lämpöparit koostuvat yleensä lämpöparista, eristysputkista, suojaholista ja liitäntälaatikoista, kun taas panssaroidut termoelementit kootaan yhdistämällä termoelementtilankat, eristysmateriaalit ja metallit suojaavat hihat ja venytetään sitten kiinteän yhdistelmän muodostamiseksi. Termoelementin sähköinen signaali vaatii kuitenkin erityisen johtimen lähettämisen, jota kutsumme kompensointirangoksi. Eri termoelementit vaativat erilaisia ​​kompensointijohtoja, joiden päätehtävänä on muodostaa yhteys termoelementin kanssa, jotta termosmotelin referenssipää voidaan pitää pois virtalähteestä, jotta referenssipäät ovat vakaa. Kompensaatiolanka on jaettu kompensointityyppiin ja laajennustyyppiin. Laajennuslangan kemiallinen koostumus on sama kuin kompensoidun termoelementin, mutta käytännössä laajennuslanka ei ole valmistettu samasta metallista kuin termoelementti. Se korvataan yleensä johtimella, jolla on sama elektronitiheys kuin termoelementti. Kompensaatiojohdon ja termoelementin välinen yhteys on yleensä erittäin selkeä. Termoelementin positiivinen napa on kytketty kompensointirangan punaiseen johtoon ja negatiivinen napa on kytketty jäljellä olevaan väriin. Suurin osa yleisistä korvausjohdoista on valmistettu kuparin-nikkeliseoksesta.