หลักการพื้นฐานของการวัดอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิล

หลักการพื้นฐานของการวัดอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิล

ตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ A และ B ของวัสดุที่แตกต่างกันสองชนิดถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวงปิด เมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดเชื่อมต่อทั้งสองจุดที่ 1 และ 2 ของตัวนำ A และ B แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นระหว่างสองและทำให้วงเกิดกระแสไฟฟ้าขนาดหนึ่งซึ่งเรียกว่าผลเทอร์โมอิเล็กทริก เทอร์โมคับเปิลใช้เอฟเฟกต์นี้เพื่อการทำงาน เทอร์โมคัปเปิลคืออะไรและความต้านทานความร้อนคือการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัสในการวัดอุณหภูมิถึงแม้ว่าผลที่เหมือนกันคือการวัดอุณหภูมิของวัตถุ แต่หลักการและคุณสมบัติของมันนั้นไม่เหมือนกัน Thermocouple ถูกใช้มากที่สุดในการวัดอุณหภูมิอุปกรณ์อุณหภูมิที่หลากหลายคุณสมบัติหลักของเขาคือการจูบที่หลากหลายประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงโครงสร้างที่เรียบง่ายการตอบสนองแบบไดนามิกที่ดีและสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้า 4-20mA จากระยะไกล . หลักการของเทอร์โมคับเปิลนั้นขึ้นอยู่กับผลของเทอร์โมอิเล็กตริก การเชื่อมต่อตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกันสองตัวเข้ากับวงปิดเมื่ออุณหภูมิที่จุดแยกทั้งสองนั้นแตกต่างกันจะมีการสร้างเทอร์โมอิเล็กตริก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเทอร์โมอิเล็กทริก ศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างขึ้นในวงปิดประกอบด้วยสองศักยภาพ: ศักยภาพความแตกต่างของอุณหภูมิและศักย์การสัมผัส ศักย์ไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กตริกหมายถึงศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายทั้งสองของตัวนำเดียวกัน ตัวนำที่ต่างกันมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่างกันดังนั้นศักยภาพที่พวกมันสร้างนั้นแตกต่างกัน ศักยภาพในการติดต่อตามชื่อหมายถึงการติดต่อของตัวนำที่แตกต่างกันสองตัว เนื่องจากความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันทำให้เกิดการกระจายของอิเล็กตรอนในระดับหนึ่ง เมื่อพวกเขามาถึงจุดสมดุลที่เหมาะสมศักยภาพของการสัมผัสนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุของตัวนำทั้งสองและอุณหภูมิของจุดสัมผัส ในปัจจุบันเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้ในต่างประเทศมีข้อกำหนดมาตรฐาน เทอร์โมคัปเปิลสากลแบ่งออกเป็นแปดสเกลที่แตกต่างกันคือ B, R, S, K, N, E, J และ T ซึ่งสามารถวัดอุณหภูมิต่ำสุด การวัดอุณหภูมิ 270 องศาเซลเซียสถึง 1800 องศาเซลเซียสโดยที่ B, R, S เป็นชุดแพลทินัมของเทอร์โมคับเปิลเนื่องจากแพลทินัมเป็นโลหะมีค่าดังนั้นพวกเขาจึงถูกเรียกว่าเทอร์โมคัปเปิลโลหะมีค่าและอีกไม่กี่คน เทอร์โมคับเปิลมีสองประเภทคือแบบธรรมดาและแบบหุ้มเกราะ เทอร์โมคับเปิลทั่วไปจะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าร้อนท่อฉนวนแขนป้องกันและกล่องแยกในขณะที่เทอร์โมคับเปิลหุ้มเกราะประกอบขึ้นด้วยการรวมสายเทอร์โมคัปเปิลวัสดุฉนวนและแขนป้องกันโลหะ ยืดเป็นส่วนผสมที่มั่นคง อย่างไรก็ตามสัญญาณไฟฟ้าของเทอร์โมคับเปิลต้องใช้สายพิเศษสำหรับการส่งสัญญาณ สายนี้เรียกว่าสายชดเชย เทอร์โมคัปเปิลที่แตกต่างกันต้องการสายชดเชยที่แตกต่างกันซึ่งหน้าที่หลักคือการเชื่อมต่อกับเทอร์โมคับเปิลเพื่อให้การอ้างอิงของเทอร์โมคับเปิลนั้นอยู่ไกลจากแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้อุณหภูมิของทางแยกอ้างอิงคงที่ สายการชดเชยแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประเภทการชดเชยและประเภทส่วนขยาย องค์ประกอบทางเคมีของลวดต่อนั้นเหมือนกับเทอร์โมคัปเปิลที่ได้รับการชดเชย อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติลวดชนิดต่อขยายนั้นไม่ได้ทำจากวัสดุชนิดเดียวกับเทอร์โมคัปเปิลและมักใช้กับเทอร์โมอิเล็กตริก แทนที่จะเป็นสายที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากัน การเชื่อมต่อของสายชดเชยกับเทอร์โมคัปเปิลโดยทั่วไปนั้นชัดเจน เทอร์มินัลเชิงบวกของเทอร์โมคัปเปิลเชื่อมต่อกับเส้นสีแดงของลวดชดเชยและอิเล็กโทรดลบเชื่อมต่อกับสีที่เหลืออยู่ วัสดุสำหรับสายการชดเชยส่วนใหญ่ทำจากโลหะผสมทองแดงนิกเกิล

เทอร์โมคับเปิลชนิด R: เทอร์โมคัปเปิลทองคำขาว 13-thermocouple

ข้อกำหนดเทอร์โมคัปเปิลชนิด R: สำหรับเทอร์โมคับเปิลโลหะมีค่า เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยถูกระบุให้เป็น 0.5 มม. ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตคือ -0.015 มม. และองค์ประกอบทางเคมีเล็กน้อยของขั้วบวก (RP) คือโลหะผสมทองคำขาว - โรเดียมซึ่งประกอบด้วยบิสมัท 13%, ทองคำขาว 87% และบริสุทธิ์ ทองคำขาว (RN) อุณหภูมิในการทำงานสูงสุดคือ 1300 ° C และอุณหภูมิสูงสุดในระยะสั้นคือ 1600 ° C

ข้อดีของเทอร์โมคับเปิลชนิด R: มีความแม่นยำสูงสุดเสถียรภาพที่ดีที่สุดช่วงอุณหภูมิกว้างและอายุการใช้งานยาวนาน มันมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ดีมีความเสถียรที่อาจเกิดขึ้นเทอร์โมอิเล็กทริกและความต้านทานการเกิดออกซิเดชันสูงที่อุณหภูมิสูงและเหมาะสำหรับการออกซิไดซ์และบรรยากาศเฉื่อย เนื่องจากประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของเทอร์โมคับเปิลชนิด R นั้นเทียบเท่ากับเทอร์โมคับเปิล S-type จึงเป็นการยากที่จะส่งเสริมในประเทศจีน นอกเหนือจากการประยุกต์ใช้การวัดอุณหภูมิบนอุปกรณ์ที่นำเข้าแล้วการวัดอุณหภูมิในประเทศก็ไม่ค่อยได้ใช้ ระหว่างปีพ. ศ. 2510-2514 การศึกษาร่วมกันระหว่าง UK NPL, US NBS และสถาบันวิจัย NRC ของแคนาดาแสดงให้เห็นว่าความเสถียรและการทำซ้ำของเทอร์โมคัปเปิลชนิด R นั้นดีกว่าเทอร์โมคัปเปิลชนิด S การวิจัยในพื้นที่นี้ยังไม่ได้ดำเนินการ

เทอร์โมคัปเปิลชนิด R ไม่เพียงพอ: มันเป็นเทอร์โมอิเล็กตริกอัตราศักย์เทอร์โมอิเล็กตริกมีความไวต่ำความแข็งแรงเชิงกลลดลงที่อุณหภูมิสูงมันไวต่อมลพิษมากและวัสดุโลหะมีค่ามีราคาแพงดังนั้น การลงทุนครั้งเดียวมีขนาดใหญ่ มีผู้ผลิตน้อยมากที่จะนำมาใช้ซ้ำ