Характеристики термопара: Термопары. Типы, характеристики, конструкции, производство. Статья

Содержание

Термопары — Характеристики — Энциклопедия по машиностроению XXL

Термопары — Технические характеристики 125  [c.486]

В экспериментальных исследованиях ЯЭУ наряду с задачами параметрической идентификации часто встречаются обратные задачи, связанные с измерением динамических величин. В таких задачах требуется восстановить истинное значение входной величины [в общем случае — функции времени 2(т)] по результатам ее измерений [сигналу р(т) измерительного прибора (датчика) с известной динамической характеристикой L, Й]. Типичный пример такой задачи — измерение параметров высокотемпературного потока стреляющим датчиком (например, термопарой), динамическая характеристика которого известна. Напомним, что для случая обратной задачи такого типа формула теории возмущений имеет вид (6.52). Систему этих формул можно представить матричным уравнением  [c.192]


При выборе материала термопары основными характеристиками являются термо-э.
д. с., развиваемая термопарой максимальная температура применения взаимодействие с окружающей средой. Термопары могут быть простыми и дифференциальными.  [c.64]

Для измерения температуры в условиях быстропротекающих процессов и при быстроизменяющихся характеристиках были разработаны [106] самонастраивающиеся корректирующие устройства с самонастраивающейся моделью, содержащей преобразователь неэлектрической величины в электрическую. Таким преобразователем может служить, например, термопара, аналогичная основной термопаре. Динамические характеристики основного и вспомогательного преобразователей, как неоднократно указывалось, изменяются с изменением состояния среды [71]. Поэтому необходимо, чтобы в процессе измерения соблюдалось условие, которое однозначно связывало бы характеристики приемных преобразователей. В качестве такого условия принимается неизменность отношения постоянных времени преобразователей при изменении коэффициента теплоотдачи  

[c.212]

Ниже будут рассмотрены различные типы термопар, сопоставлены их наиболее важные характеристики и даны примеры практического применения. Обширные сведения о термопарах приведены в работе [40]  

[c.273]

В результате исследований, выполненных в НФЛ, НБЭ и НИЦ в период с 1969 по 1971 г., было выяснено, что термопара типа Я не только стабильнее 5, но и расхождения характеристик термопар типа Я из различных источников существенно  [c.278]

В заключение отметим снова, что ухудшение характеристик термопары может происходить по двум причинам. Первая — загрязнение металлами, восстановленными из газовой фазы при разложении окислов, из которых изготовлены изоляторы и чехлы, и вторая — перенос родия в газовой фазе к электроду из чистой платины. Первый фактор подавляется при помещении термопары в окислительную атмосферу или (при необходимости работать с низкими парциальными давлениями кислорода) применением изоляторов из MgO. Второй фактор подавляется уменьшением давления кислорода или созданием препятствия на пути газовой фазы окиси родия.  

[c.287]

При температурах вплоть до 1200 °С, но с существенно меньшими дрейфами термо-э. д.с., чем для термопары типа К- Сравнительно недавно такие сплавы были созданы, и характеристики новых термопар оказались гораздо лучше, чем у традиционных термопар типа К [19, 21].  [c.291]

В ядерной энергетике чаще всего применяются термопары двух типов, оба с неорганической изоляцией термопары типа К, используемые до температур 1100°С, и вольфрам-рениевые термопары. Последние имеют состав либо Ш — 5 % Ке/Ш— 26 % Re, либо W —3 % Ке/и — 25 % Ке и применяются до 2000°С [25]. Теперь стало ясно, что загрязнения в процессе производства являются одной из важнейших причин повреждений и смещения характеристик при высоких температурах. В частности, очень важна чистота огнеупорных материалов не только в их толще, но и на поверхности. Бомбардировка нейтронами оказывает сильное влияние на превращение элементов материалов термопары и приводит к изменению состава в области температурного градиента, что очень трудно учесть. Таким образом, показания термопары оказываются сильно зависящими от взаимного расположения градиента температуры и градиента концентрации.

[c.295]


Повторную градуировку такой термопары, предпринимаемую с целью учета смещения характеристик вследствие изменения состава, следует выполнять в печи, имеющей такое же температурное поле, как в реакторе. Выполнить это требова-  [c.295]

Определение теплофизических характеристик рассматриваемых нами покрытий связано с двумя основными трудностями. Во-первых, число известных методов для определения теплофизических коэффициентов тонких слоев (толщина в десятые и сотые доли миллиметра) весьма ограниченно. Это объясняется те.м, что в ряде случаев требуется точное измерение температуры внутри образца, как правило, в двух точках. Такие измерения, естественно, не удается осуществить в тонких пленках, так как при незначительной толщине исследуемого слоя его термическое сопротивление оказывается соизмеримым с термическим сопротивлением контактов термопар, что приводит к большим неточностям при абсолютных измерениях.

[c.122]

Но кроме учета потерь света на поглощение, отражение или рассеяние нужно помнить о том, что те или иные приемники радиации регистрируют разные фотометрические характеристики излучения. Почернение фотопластинки пропорционально освещенности в фокальной плоскости кам( рного объектива спектрографа, а фотоумножитель, термопара и другие измеряют световой поток на выходе монохроматора. Поэтому, обсуждая светосилу спектрального прибора, нужно строго оговорить условия эксперимента. В частности, важно знать, исследуется ли источник, испускающий сплошной или линейчатый спектр, измеряется ли световой поток или освещенность и т.д. В качестве примера ограничимся кратким разбором светосилы спектрографа при исследовании монохроматического излучения.  

[c.326]

Обзор термопар для измерения высоких температур см. в [37, 50, 51, 53]. Обширный каталог термопар и обсуждение их характеристик см. в [54, 60].  [c.180]

Характеристика такой термопары медь-константан приведена на рис. 2.13. Как видно, эта термопара успешно применяется и при низких температурах вплоть до точки кипения водорода. Для диапазона температур -  [c.36]

Наибольшую термоЭДС при данной разности температур можно получить от термопары хромель—копель. Для термопар, характеристики которых приведены на рис. 2.14, предполагается, что в холодном спае ток идет от первого названного в термопаре материала ко второму (т. е. от хромеля к копелю и т.. д.), а в горячем спае — в обратном направлении  

[c.40]

Для изготовления термопар применяют материалы, термоэлектрические характеристики которых (термоэлектродвижущая сила — т.э.д.с) незначительно изменяются при градуировке и работе. Необходимо, чтобы материал термопары не корродировал, не окислялся и был достаточно однородным. Этим требованиям в большой степени удовлетворяют комбинации материалов, приведенные в табл. 7.2 [107],  [c.213]

Полученную термопару (пока еще с одним горячим спаем) необходимо отжечь всю целиком, а не только горячий спай.

Отжиг термопар можно провести в печи в течение 1—2 ч при температуре несколько выше, чем та, при которой термопара будет работать. Неотожженная термопара хуже сохраняет свою характеристику.  [c.95]

Вторая причина снижения точности измерения температуры термопарами и особенно термопарами из неблагородных металлов связана с изменением характеристики термопары с течением времени, т. е. нестабильностью термопары.  [c.102]

Для этой термопары чаще всего используют платиновую и платинородиевую проволоку диаметром 0,5—0,6 мм. Чистота платиновой проволоки может быть оценена по изменению электрического сопротивления платины с температурой. Чем чище платина, тем больше увеличивается сопротивление. Для термопары необходимо использовать платиновую проволоку характеристикой 7 юо/7 о 1,391 (где i ioo и — электрические сопротивления определенного отрезка проволоки при 100 и 0 °С соответственно) [20].  

[c.104]


Платинородий-платиновая термопара является самой точной и служит для измерения температур до 1600 °С. Точность обеспечивается, во-первых, тем, что благородные металлы, из которых изготовлена эта термопара, можно получить в очень чистом виде неоднородность материала проволок термопары и связанные с этим непроизводительные ЭДС меньше, чем у термопар с проволоками из неблагородных металлов во-вторых, тем, что проволоки и горячий спай претерпевают сравнительно мало изменений в процессе работы н не окисляются. Поэтому характеристика такой термопары весьма стабильна.  
[c.197]

Поскольку теплофизические характеристики жидкости обычно задаются в таблицах, при проведении эксперимента необходимо определить зависимость между коэффициентом теплоотдачи и средней скоростью жидкости в трубе. Схема экспериментальной установки показана на рис. 16.2. Жидкость циркулирует с помощью насоса 8 в замкнутом контуре, в котором размещены экспериментальная труба ], обогреваемая электрическим нагревателем 2, и охлаждаемый водой холодильник 6. Наличие холодильника позволяет поддерживать заданную температуру жидкости на входе в экспериментальную трубу. Расход жидкости регулируется задвижкой 7 и измеряется расходомером 5. Температура воды на входе в экспериментальную трубу и выходе из нее измеряется термопарами 4. Термопара 3 служит для определения температуры стенки трубы.  [c.202]

Свойства металлов устанавливают экспериментально со степенью точности, обусловленной характеристиками испытательных машин. Современные машины измеряют усилия растяжения с точностью до 1 %. Если испытание проводят при высоких температурах, то ошибка измерения достигает 3 % за счет ошибок в градуировке термопары и прибора, измеряющего величину термоэлектродвижущей силы.  [c.15]

Технические характеристики термопар  [c.125]

При идентичных выходных характеристиках Ki = К2 сигнал с выхода встречно включенных термопар равен  [c.84]

Как отмечалось в гл. 2, ККТ давно рассматривает планы замены платинородиевой термопары платиновым терм ометром сопротивления в качестве интерполяционного прибора в МПТШ-68 вплоть до точки затвердевания золота. Нет сомнений, что платина сама по себе является прекрасным материалом для изготовления термометров сопротивления, работающих по крайней мере до 1100°С. Сложность создания практической конструкции термометра заключается лишь в том, чтобы найти способ закрепить проволоку таким образом, чтобы она не испытывала механических напряжений при нагревании и охлаждении, и обеспечить высокое сопротивление изоляции. Удельное электрическое сопротивление, как и термо-э. д. с., является характеристикой самого металла, однако электрическое сопротивление термометра в отличие от термо-э. д. с. является макроскопической характеристикой проволоки, из которой изготовлен термометр, и поэтому зависит от изменения ее размеров и даже от царапин на ней. При высоких температурах  [c.214]

Для температур, лежащих вне предела применимости стандартизованных термопар, т. е. ниже 20 и выще 2100 К, уже разработаны сплавы с хорошими характеристиками. Кроме того, ядер-ная энергетика нуждается в термопарах для широкого интервала температур, способных длительно работать в присутствии нейтронов. Существуют и другие специальные условия применения, о которых будет сказано ниже. Но сначала рассмотрим недавно разработанную замену для термопары типа К — термопару нихросил/нисил.  [c.290]

Известны различные крупные установки с больщим числом термопар, измерительные и опорные спаи которых сильно разнесены. Например, каждая из печей в производственном цикле может быть оборудована десятью и более термопарами, включенными в систему обработки информации, находящейся в измерительном центре на расстоянии в сотни метров. Напряжение термопары, которое должно быть измерено, практически полностью возникает на нескольких первых метрах проволоки. Остальные сотни метров служат для передачи этого напряжения к измерительным устройствам. Термоэлектрические свойства длинной проволоки, находящейся при комнатной температуре и, во всяком случае, не выще 100 °С, гораздо менее важны, чем той части проволоки, которая находится в области резкого изменения температуры. Значительная экономия средств может быть получена, если в этой менее ответственной части использовать более дещевую проволоку с не столь строго контролируемыми параметрами. Для такой проволоки достаточно получить нужные характеристики для интервала температур от 20 до 100 °С.  [c.297]

Классический опорный спай термопары имеет температуру о °С, получаемую в тающем льде. Этот способ обычен в лабораторных условиях, хотя и требует ряда предосторожностей для получения высокой точности. Влияние растворенных минеральных примесей в водопроводной воде редко изменяет точку льда более чем на —0,03°С, однако лучше применять дистиллированную воду. Для приготовления ледяной ванны толченый лед из холодильника помешается в широкогорлый сосуд Дьюара и заливается дистиллированной водой, пока лед не будет покрыт полностью. Холодные спаи термопар помещаются в стеклянные пробирки, погружаемые в ванну на глубину около 15 см, и в пределах нескольких милликельвинов их температура оета-ется равной 0°С в течение десятков часов. Иногда рекомендуется для улучшения теплового контакта заполнять пробирки минеральным маслом до уровня воды в ледяной ванне. Делать это не обязательно, и, кроме того, возникает возможность проникновения масла внутрь изоляции к горячим частям термопары за счет капиллярных эффектов. Число холодных спаев, диаметр проволок и их теплопроводность могут существенно повлиять на характеристики ледяной ванны. Вполне достаточно погрузить одну пару медных проводов диаметром 0,45 мм на глубину 15 см, но 20 таких же проводов в одной и той же стеклянной трубке дадут погрешность около 0,02 °С. Рис. 6.19 II табл. 6.5 иллюстрируют некоторые характеристики ледяной ванны.  [c.304]


При определении теплофизических характеристик необходимо на тщательно обработанные торцевые поверхности эталонных стержней нанести слой исследуемого покрытия. Сечение стержня должно быть не менее 35 X Х35 мм (для соблюдения одномерности потока) при длине его 50 мм (эта длина удовлетворяет требованию бесконечности стержня, так как на противоположном торце за время зксргеримента температура меняется не более чем на 0,001°С). В плоскости раздела покрытие— стержень помещают термопару. Стержни с нанесенным покрытием собирают, как показано на рис. 6-9. Между ними устанавливают тонкий нагреватель с вклеенной термопарой. Холодные спаи термопар удалены на противоположный конец стержня, температура которого практически не меняется в течение опыта. Для улучшения теплового контакта эту сборку зажимают струбцинами. Эксперимент проводят следующим образом одновременно включают питание нагревателя и лентопротяжный ме-ханиз.м потенциометра.  [c.138]

Базовые элементы и термопары, вмонтированные на их поверхностях, обращенных к тепловым блокам (чтобы можно было пользоваться уравнениями (4.7) и (4.9)), во всех четырех пластинах идентичны по своим характеристикам. Тепловые блоки укомплектованы двумя ультратермостатами, позволяющими поддерживать заданные тепловые и температурные нагрузки на образцы.  [c.99]

В учебном лабораторном практикуме чаще всего используются хромель-алюмелевые, хромель-копелевые и медь-константановые термопары. Две первые являются стандартными. Стабильность и воспроизводимость их характеристик регламентирует ГОСТ 3044-77. Для нестандартных термопар, например медь-константановых, требуется индивидуальная градуировка. В табл. 3.1 приведены  [c.114]

Экспериментальная установка. Изучение местных характеристик теплоотдачи осуществляется на двух одинаковых пластинах из нержавеющей стали, находящихся в свободном потоке воздуха (рис. 4.9). Пластины изолированы друг от друга каркасами из стеклотекстолита и нагреваются непосредственным пропусканием через них электрического тока. Пластины имеют высоту 1540 мм, ширину 205 мм и толщину 1 мм. В нижней части пластин установлена медная токопроводящая перемычка. В верхней части каждой из них предусмотрены электрические шины, по которым подводится ток от понижающего трансформатора напряжением 220/12 В. Регулирование электрической мощности осуществляется регулятором напряжения РНО-250. Одинаковые токи, проходящие через пластины, исключают перетоки теплоты через каркас и обусловдивают теплоотдачу только с внешних поверхностей каждой из пластин. Опыты проводятся раздельно с каждой из пластин. Температуру поверхности измеряют 12 хромель-алюмелевыми термопарами, горячие спаи которых приварены к внутренним поверхностям пластин. Координаты закладки горячих спаев термопар в направлении движения воздуха приведены в табл. 4.1.  [c.154]

Константан содержит те же компоненты, что и манганин, но в несколько иных соотношениях никель (с кобальтом) — 39— 41 %, марганец — 1—2, медь — 56,1—59,1 %. Содержание примесей также должно быть не более 0,9 %. Само название сплава говорит о практической независимости его удельного электрического сопротивления от температуры, поскольку абсолютное значение коэффициента удельного сопротивления этого сплава не превышает 2-10 °С»1. По нагревостойкости константан превосходит магна-нин, что позволяет использовать его в реостатах и нагревательных элементах, работающих при температуре до 500 °С. Высокие механические характеристики, сочетающиеся с пластичностью, позволяют изготовлять из этого сплава тончайшую проволоку, ленты, полосы и фольгу. Высокое значение термоЭДС в паре с медью и железом исключает применение константана в электроизмерительных приборах высокой точности, но с успехом используются при изготовлении термопар. Следует отметить также, что наличие в составе константана достаточно большого количества дорогого и дефицитного никеля ограничивает его использование в изделях массового производства.  [c.127]

Термопары с высокой термоэлектродвижущей силой. Для особо точных измерений сравнительно невысоких температур применяются термопары с высокой термоэлектродвижущей силой. Известны для этой цели термопары, в которых положительными термоэлектродами служат медь, железо, хромель и отрицательными — копель, константан, алюмель. Наиболее высокой термоэлектродвижущей силой обладает термопара хромель—копель, затем медь—копель, железо — копель, медь — константан и хромель — алюмель. Длительная устойчивость термоэлектрических характеристик термопар с медным электродом сохраняется при температуре не выше 300—400° С и с Копелевым электродом не выше 500— 600 С. Хромель-алюмелевая термопара может работать длительно при 900° С.  [c.434]

Имеется много работ, посвяш енных изучению влияния облучения на различные электрические характеристики AI2O3. Некоторые из этих результатов приведены в табл. 4.1. Образцы AI2O3 высокой чистоты, предназначенной для работы в качестве электрического изолятора для термопар, облучили в реакторе MTR при 400° С до 5,2-10 нейтрон/см [166].  [c.151]


Градуировочные таблицы для термопар (НСХ)

Стандартная зависимость ТЭДС от температуры (которая в терминологии Российских стандартов называется НСХ) определяется экспериментально по результатам измерений в эталонной лаборатории, полученным для большого количества термопар. При переходе на новую международную шкалу зависимость должна быть пересмотрена. В 1992 г. после принятия шкалы МТШ-90 под руководством института НИСТ (National institute of standards and technology)(США), была проведена большая международная работа по определению функции ТЭДС-температура для эталонных термопар типа S, соответствующей новой международной температурной шкале. Работа проводилась в виде сличений термопар и эталонных высокотемпературных платиновых термометров сопротивления. Результаты, представленные разными странами, анализировались и обобщались. Итогом работы стала новая стандартная функция, принятая в настоящее время в международных и национальных стандартах. Исследование опубликовано в двух статьях:

NEW REFERENCE FUNCTIONS FOR PLATINUM-10% RHODIUM VERSUS PLATINUM (TYPE S) THERMOCOUPLES BASED ON THE ITS-90. PART I: EXPERIMENTAL PROCEDURES, G.W. Burns, G.F. Strouse, B.W. Magnum, M.C. Croarkin, and W.F. Guthrie, National Institute of Standards and Technology, Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry, 1992.

NEW REFERENCE FUNCTIONS FOR PLATINUM-10% RHODIUM VERSUS PLATINUM (TYPE S) THERMOCOUPLES BASED ON THE ITS-90. PART II: RESULTS AND DISCUSSION, G.W. Burns, G.F. Strouse, B.W. Magnum, M.C. Croarkin, and W.F. Guthrie, National Institute of Standards and Technology, Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry, 1992.

НИСТ явился также главным исполнителем по пересмотру таблиц для других типов термопар. Основополагающим источником, устанавливающим стандартные зависимости для термопар из благородных и неблагородных металлов, считается монография НИСТ:

NIST Monogragh 175 “Temperature-Electromotive Force Reference Functions and Tables for the Letter-Designated Thermocouple Types Based on the ITS-90”

На нашем сайте мы приводим НСХ термопар прямо из базы данных НИСТ:

Тип ТПП (S)
Тип ТПП (R)
Тип ТПР (B)
Тип ТХА (K)
Тип ТНН (N)
Тип ТМК (Т)
Тип ТЖК (J)

База данных находится в свободном доступе на сайте НИСТ www.nist.gov

НСХ для хромель-копелевых и медь-копелевых, которые выпускаются только в России, приведены в ГОСТ Р 8.585-2001 «Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования» (скачать текст (pdf)). В 2013 г. вольфрам-рениевые термопары типов А и С были включены в новую редакцию стандарта МЭК 60584-1. Скачать таблицы НСХ для вольфрам-рениевых термопар>> Подробнее о стандартах МЭК см. раздел «Стандарты МЭК».

Удобная компьютерная программа TermoLab позволяет производить прямой и обратный расчет температуры по ТЭДС термопары для всех типов термопар. Программа аттестована в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева». Подробно о программе в разделе «Аттестованное программное обеспечение».

Термопары из чистых металлов

Золото-платиновые и платино-палладиевые термопары являются термопарами повышенной точности и используются в основном в исследовательских лабораториях, а также в системах точного контроля температуры. Для них характерна значительно меньшая термоэлектрическая неоднородность и большая чувствительность по сравнению с платино-родиевыми термопарами. Основой для разработки стандартных функций для термопар стали две публикации НИСТ:

1. Burns G. W., Strouse G. F., Liu B. M., and Mangum B. W., TMCSI, Vol. 6, New York, AIP, 1992, pp. 531-536.

2. Burns G. W., Ripple D. C., Metrologia 1998, 35, pp. 761-780

Стандартные функции и таблицы уже утверждены в стандартах АСТМ и МЭК.(IEC 62460 Temperature — Electromotive force (EMF) tables for pure-element thermocouple combinations.)

Приводим таблицы и функции ТЭДС от температуры.

Термопары Au/Pt
Термопары Pt/Pd

Подробнее о термопарах из чистых металлов см. публикацию Н. П. Моисеевой «Перспективы разработки эталонных термопар из чистых металлов» (Измерительная Техника 2004 г № 9, стр. 46-49)

Дополнительные материалы на сайте о термопарах:

Поверка термопар

Классы точности термопар

Неопределенность калибровки термопары 

Кабельные термопары

Вольфрам-рениевые термопары

Неопределенность калибровки термопары: нужно ли учитывать вклад от неоднородности термоэлектродов?

Термопара ТХА Термопара ТХК — МетаТорг

Цены на термопары

Термопары: коротко о главном

Термопары – высокоточные устройства, применяемые для проведения измерений в широком температурном диапазоне. Немаловажная их особенность – простота конструкции и надежность. На практике данным чувствительным элементом укомплектовываются термоэлектрические термометры. Кроме термопары они снабжены и рядом других компонентов, например, необходимыми для фиксации значения термо-ЭДС с дальнейшей его трансформацией в градусы.

Термопары представлены несколькими типами. Наиболее востребованными среди которых являются хромель-алюмель, хромель-копель и вольфрам-рений (ВР5/ВР20).

О принципе работы и особенностях конструкции термопар

Состоит термопара из двух термоэлектродов с разной проводимостью, соединенных между собой концами (спаянные, сваренные, скрученные) и образующих электрическую цепь.

При помещении одной точки спая проводников в эксплуатационную среду с температурой T1, а второй с T2, в цепи начнет протекать электрический ток, вызванный термо-ЭДС, сила которого определяется разностью нагрева зон и применяемых материалов. Такое явления принято называть эффектом Зеебека. Из данного принципа видно, что наблюдается зависимость изменения температур от величины термо-ЭДС.

Основной фактор, определяющий конструкцию термопары, – условия эксплуатации. Его составляющие: свойства рабочей среды и температурный диапазон. От этих показателей зависит выбор:

  • метода получения точки спая;
  • материала изоляции проводников;
  • защитной конструкции термопары.

 

Классификация термопар

Чаще всего, термопары классифицируются по типу материалов, применяемых для их изготовления. Среди них выделяют произведенные из металлов:

  • неблагородных;
  • тугоплавких;
  • благородных.

 

Основные типы и характеристики термопар

Класс из неблагородных материалов представлен наиболее широким ассортиментом термопар. Чаще всего среди них используются измерители из комбинации неблагородных металлов, таких как: хромель-алюмель, хромель-копель, железо-константан.  

Термопара ТХА (хромель-алюмель), типа К:

  • диапазон измеряемых температур: от -200 до +1100 °С, с возможностью кратковременного измерения до +1300 °С;
  • при работе в диапазоне температур от 200 до 500 °С возможно проявление эффекта гистерезиса – отличие показаний в процессе нагревания и охлаждения, максимум до 5 °С;
  • рассчитана на эксплуатацию в нейтральной среде и среде, с избыточным содержанием кислорода;
  • термическое старение сказывается на снижении показаний;
  • серосодержащая среда оказывает негативное воздействие на термоэлектроды конструкции.

Термопара ТХК (хромель-копель) типа L и ТХКн (хромель-константан) типа E:

  • диапазон измеряемых температур: от -200 до +800 °С, с возможностью кратковременного измерения до +1100 °С;
  • наиболее чувствительные среди применяемых в промышленных целях.

Термопара ТЖК (железо-константан) типа J:

  • диапазон измеряемых температур: от -203 до +750 °С, с возможностью кратковременного измерения до +1100 °С;
  • рассчитана на работу в восстановительной и окислительной среде, также допустима эксплуатация в разряженной атмосфере;
  • в серистой среде при измерениях свыше 500 °С требуется газоплотная защиты термопары;
  • имеет высокую чувствительность;
  • доступная по цене;
  • при воздействии конденсата на термоэлектрод из железа возможно образование ржавчины;
  • термическое старение отражается на повышении показаний.

Термопара ТМК (медь-константан) типа Т и ТМК (медь-копель) типа M:

  • диапазон измеряемых температур: от -250 до +400 °С, с возможностью кратковременного измерения до +600 °С;
  • рассчитана на эксплуатацию в восстановительной и окислительной среде, также допустимо помещение в вакуум;
  • наименьшая погрешность измерения в диапазоне от 0 до +250 °С;
  • повышенная влажность не отражается на чувствительности термопары;
  • термоэлектроды могут подвергаться отжигу, в процессе чего удаляются включения, присутствие которых сказывается на термоэлекрической неоднородности.

Термопара ТНН (нихросил-нисил)  типа N:

  • измеряемые температуры до +1200 °С, с возможностью кратковременного измерения до +1250 °С;
  • разработана на основе термопары типа К с последующим сплавлением термоэлектродов с кремнием, что вызывает загрязнение термопары изначально и практически исключает риск дальнейшего загрязнения в процессе эксплуатации;
  • наименьшая погрешность измерения в диапазоне от 200 до +500 °С;
  • наиболее точная из данного класса.

Термопары из тугоплавких материалов применяются для измерения высоких температур.

Термопара ТВР (ВР5-ВР20) типа A:
  • диапазон измеряемых температур: от +1300 до +2500 °С, с возможностью кратковременного измерения до +3000 °С;
  • допустима эксплуатация в вакууме и инертной среде;
  • сохраняет механические свойства при нагреве до высоких температур.

Термопара ТВМ (вольфрам-молибден):

  • диапазон измеряемых температур: от +1400 до +1800 °С, с возможностью кратковременного измерения до +2400 °С;
  • рассчитана на работу в вакууме, водородной и инертной средах;
  • низкочувствительная;
  • относительно доступная по стоимости.

Наиболее точные термопары, относящиеся к эталонным, производятся из благородных металлов. Они же отличаются дороговизной.

Термопара ТПП (платинородий-платина)  типа S, R:
  • диапазон измеряемых температур: от +300 до +1400 °С, с возможностью кратковременного измерения до +1600 °С;
  • рассчитана на работу в окислительных и инертных средах, также допустима эксплуатация с использованием защиты в восстановительной среде;
  • проводит высокоточные измерения;
  • воспроизводимость высокая;
  • термо-ЭДС стабильная;
  • чувствительная к химическим загрязнениям примесями, металлической и неметаллической природы.

Термопара ТПР (платинородий-платинородий) типа B:

  • диапазон измеряемых температур: от +600 до +1600 °С, с возможностью кратковременного измерения до +1800 °С;
  • рассчитана на работу в окислительных и нейтральных средах, также допустима эксплуатация в вакууме и, с использованием защиты, в восстановительной среде;
  • проводит высокоточные измерения;
  • воспроизводимость высокая;
  • термо-ЭДС стабильная;
  • чувствительная к химическим загрязнениям примесями, металлической и неметаллической природы.

Что такое термопара: виды, характеристики и принцип работы термопары лабораторных печей

Промышленные и лабораторные печи используются для подготовки и обработки различных материалов. Техника выполняет множество термозадач. Измерить степень прогрева, соответственно контролировать рабочие процессы, легко при помощи термопары. Можно приобрести уже готовый элемент или создать его собственноручно.

Термопары имеют различные граничные показатели, что позволяет подобрать вариант, работающий с определенным температурным диапазоном

Особенности термопары для муфельной печи

Термопара для электропечи – это деталь, позволяющая измерять температуру в различных, в том числе и экстремальных условиях. Выполняется элемент из двух спаянных в одной точке проводников. Проволока изготавливается из спецсплавов. Нагреваясь, основа вырабатывает электричество. Чем выше температура в камере, тем больше милливольт образуется.

Термопара выполняется из двух проводников, которые выполнены из разных сплавов. Соединяются они между собой исключительно с одной стороны

Выпускаются термопары в разном исполнении, отличаться может:

  • Толщина электродов.
  • Материал проводов.
  • Внешняя оболочка.
  • Клемника и т.д.

Tермопарная оболочка выполняется как из специализированных сплавов, так и керамики

Конструктивные особенности термопары

Перед тем, как сделать термопару убедитесь, что выбранный способ исполнения подойдет для предполагаемых производственных условий. Тип конструкции напрямую отражается на:

  • Максимальной рабочей температуре.
  • Среде применения.
  • Эксплуатационном сроке.

Из конструктивных особенностей заострить внимание стоит на:

  • Соединении. Электродные кончики скручиваются между собой и скрепляются в одной точке. Для этого применяют сварку или пайку. Тугоплавкую проволоку нередко соединяют скруткой, не сваривая. При этом стыковка возможна исключительно в рабочем спае. По длине необходимо оградить провода от взаимодействия.
  • Изоляции. Как изолировать электроды, зависит от наибольшего температурного предела. Для максимальной отметки от +100°С до +120°С может применяться любой способ, в том числе и воздушный. Если отметка достигает +1300°С, используют фарфоровые одно- и двухканальные трубки. Пирометрическая керамика не подойдет для более высоких температур, она может размягчиться. В этом случае рекомендуются трубки из окиси алюминия, выдерживающие до +1950°С. Для t° от +2000°С применяют изоляцию из окиси магния или бериллия, а также двуокиси тория или циркония.
  • Внешней защите. Обязательно нужно учитывать рабочую среду. Термопару защищают при помощи металлической, керамической или металлокерамической трубки-чехла с закрытым концом. Благодаря ей обеспечивается механическая стойкость элемента, его герметичность.

Создавая электропечь для промышленных целей, важно правильно подобрать защитный материал термопары. Убедитесь, что он сможет выдержать длительное пребывание в граничных температурах. Учитывается степень стойкости к химической среде, газонепроницаемость и теплопроводность

На чем основан принцип работы термопары

Как работает термопара – принцип работы базируется на термоэлектрике. Его действие заключается в следующем:

  • Между спаянными элементами образуется контактное отличие потенциалов.
  • Когда участки состыкованных в цепь проводов с равным нагревом, сумма разностей – ноль.
  • Если спайки имеют не одинаковую отметку нагрева, отличие потенциалов будет зависеть от имеющегося термопоказателя.

Как работает термопара – схема подключения измерителя градации температур в муфельной печи

Показатель пропорциональности – это коэффициент термо-ЭДС. Если отметка 0, значит ток не течет. Если величина выше или ниже ноля – между концами появится перепад потенциалов.

Принцип действия термопары легко рассмотреть на примере эффекта Зеебека. Спайки из сплава с не нулевыми коэффициентами термо-ЭДС, помещены в зону с определенной t° – T1. Получаем напряжение, возникшее между нашими контактами. Возникает другая термоотметка – T2. Показатель будет соответствовать разности температур T1 и T2

Основные виды термопар

Применяются термопары в оборудовании различного назначения. Поэтому для проводников используются разнообразные сплавы, характеристики которых позволяют предельно точно длительно или кратковременно определять температуру в среде.

Согласно ГОСТ термопары делят на категории ТСП, ТНН, ТМК, ТПР, ТМК, ТЖК, ТВР, ТПП, ТХК и ТХА. Их подразделяют на подгруппы, учитывая материалы для проводников и предельные температуры:

Тип

Сплавы

Максимальная температура

Свойства

Е

Константан / Хромель

+800°С

Немагнитное соединение, характеризующееся высокой производительностью

J

Железо / Константан

+700°С

Сплав отличается чувствительностью к изменению температур

К

Алюмель / Хромель

+1100°С

Подходит для инертных и неокисляющих атмосфер

М

Медь / Копель

+1300°С

Применяется для вакуумных печей.

N

Нихросил / Нисил

+1100°С

Универсальны, характеризуются высокой стабильностью

В, R, S

Родий / Платина

+1700°С

Используется для вакуумной, газовой и окисленной среды

Таблица основных классов и характеристики термопар

Как выбрать термопару для муфельной печи

Если Вам необходима термопара для муфельной печи, при выборе подходящей модели обратите внимание на:

  • Длину проводника.
  • Диаметр измерительного штыря.
  • Сечение провода.
  • Диапазон температур.
  • Стабильность показателей.

При выборе термопары для лабораторных или промышленных муфельных печей, обязательно учитывайте максимальные рабочие температуры и длительность процессов

Как сделать термопару

Независимо от того, создаете вы электропечь своими руками, или заменяете поврежденные элементы, важно соблюдать правила установки всех деталей. Подключение термопары к преобразователю может осуществляться одним из вариантов:

  • Дифференциальным. Применяются два спаянных проводника, с разными ЭДС коэффициентами. Преобразователь подсоединяется к месту разрыва одного из электродов.
  • Простым. Подключение системы выполняется напрямую к двум термо проводам.

Чтобы дистанционно подключить термопары, необходимо выбрать провода. Есть два основных типа

  • Компенсационные. Чаще всего применяют для термопар, выполненных из драгсплавов. Их состав отличается от электродного.
  • Удлинительные. Выполняются из материала, используемого для электродов, но имеют иное сечение.

Материалы для термопары имеют свои особенности, достоинства и недостатки. Учитывайте все факторы, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, для конкретных задач

Если Вам нужна многофункциональная, хорошая муфельная печь обращайтесь в ТД «Лабор». Специалисты компании помогут разобраться во всех деталях и подберут оптимальный вариант оборудования, учитывая все производственные нюансы!

Термопара типы и их характеристика


    Экспериментально полученные зависимости термоЭДС термопар от температуры при условии равенства нулю температуры свободных концов называют градуировочными характеристиками. В табл. 9.7 в сокращенном объеме приведены значения эксплуатационных характеристик, а в табл. 9.8 — 9.18 — градуировочные характеристики термопар основных типов. [c.614]

    Рассмотрим подробнее отдельные узлы прибора. В настоящее время распространены электронные самопищущие потенциометры двух типов ЭПП-09 с записью на ленточной диаграмме шириной 275 мм и ПС-1 с записью на диаграмме шириной 160 мм. Потенциометры изготовляются на различные пределы измерений и градуируются в милливольтах (вся шкала 10— 100 мв) или в градусах (300—1600° С) при использовании в качестве датчиков различных термопар. Самописцы типа ЭПП-09, изготовляемые для записи температур от 3, 6 и 12 термопар, непригодны для непрерывной записи спектра излучения. Важнейшими характеристиками прибора являются скорость пробега каретки с пишущим пером вдоль всей шкалы (1, 2,5 и 8 сек — для ЭПП-09 2,5 и 8 сек —для ПС-1), а также скорость передвижения диаграммной ленты (60—4800 — для ЭПП-09 20—720 жж/ч —для ПС-1). [c.152]

    Узел трения, смонтированный на сверлильном станке, состоял из цилиндрической чашки, изготовленной из стали марки ШХ-15, в которой были расположены три свободно перемещающихся стальных шарика диаметром 12,7 мм. Верхний четвертый шарик закрепляли во вращающемся шпинделе. Осевая нагрузка на шарики 500 кг создавалась винтовым домкратом типа ДОСМ-1, а для замера нагрузки применяли Динамометр типа ИЧ (ГОСТ 577—60). Момент наступления питтинга (износ, связанный с выкрашиванием металла) фиксировали акустическим зондом типа ЗА-5, который передавал волну (шум от вибрации) на экран осциллографа С-1-8 (У0-1М). Температуру масла (60° С) замеряли термопарой. Количество масла в чашке составляло 25 мл. Чашку охлаждали проточной водой. В масла вводили 5 вес. % высокомолекулярных сульфидов. При определении смазывающих (противозадирных и приработочных) свойств масел для сравнения испытывали в аналогичных условиях масло со стандартной присадкой — осерненным октолом-3, обычно добавляемым в количестве 13 вес. %. Характеристика смазывающих свойств масел следующая  [c.175]

    Опыты по определению регенерационной характеристики катализаторов на установке проводят следующим образом. Анализируемую пробу засыпают в корзинку 6 с перфорированным дном и открытым верхом и подвергают закоксовыванию, подавая углеводородное сырье на катализатор из бюретки 2 через канал в нагревательном блоке. Продукты реакции отводят через холодильник в приемник и газометр. При регенерации катализатора воздух подают по тому же каналу и отводят через боковое отверстие 4. Температуру в корзинке и в нагревательном блоке, изготовленном из массивного бруска нержавеющей стали, контролируют термопарами 7. Изменение массы навески катализатора в ходе опытов фиксируют с помощью весов типа Вестфаля—Мора. [c.172]


    В работе [139] проведено детальное экспериментальное исследование как структуры течения, так и характеристик теплопередачи при постоянном тепловом потоке от поверхности. Локальные измерения в потоке воды около поверхности с 0 до 30° были выполнены термопарой и клиновидным пленочным термоанемометром. При угле отклонения 0 10° оба типа возмущения усиливаются одинаково. Если 0 не превышает 10°, то развитие возмущений происходит почти так же, как и в вертикальном течении. При 0 > 10° преобладают возмущения в виде продольных вихрей. Периодичность этих вихрей в боковом направлении зависит от угла 0 и не зависит от величины теплового потока. [c.125]

    Обычно холодный спай должен находиться на некотором расстоянии от печи, и дл этой цели вместо дорогой платиновой проволоки используют компенсационные медные или ни-кель-медные провода, имеющие очень близкие к проволоке термопары характеристики по э. д. с. Компенсационные провода припаивают к проволокам термопары и для спаянных соединений поддерживают одинаковую температуру, изменение которой на 10 или 20° вызывает ошибку в показаниях до 0,5°. Применение компенсационных проводов оправдано для регулирующих приборов, где большая точность не требуется, но применения их нужно избегать при точном измерении температуры однако некоторые типы потенциометров теперь снабжены такими проводами. [c.105]

    В эксперименте определялись следующие характеристики зависимость массовой скорости горения от плотности и (6), распределение температуры в конденсированной и газовой фазах Т (.г), а также изменение давления в порах горящего заряда рц (г). Применялись термопары вольфрам-рений и медь-константан толщиной 30 мк. Запись давления в порах осуществляли у закрытого донного конца заряда чувствительным жидкостным манометром (вода, ртуть) открытого типа. Все опыты выполнены при атмосферном давлении. [c.48]

    Показания термопар для получения характеристик температурного поля по высоте реакционной зоны в ее поперечных сечениях регистрируются потенциометрами ЭПП-09. Для замера сопротивления слоя катализатора на различных уровнях реактора установлены импульсные линии, которые соединяются с диафрагмами ДМПК-100, передающими показания на вторичные приборы системы «Старт» типа ПВ4 -ЗЭ. [c.111]

    В изолированный пенопластом 11 полиэтиленовый стакан 9 помещают навеску олигоэфира, эмульгатора и катализатора. Вся масса перемешивается мешалкой 4, приводимой в движение электродвигателем 1. Зубчатая передача 3 позволяет менять число оборотов двигателя. Весь прибор для вспенивания 12 герметичен и помещен в воздушный термостат 8, который позволяет поддерживать постоянную начальную температуру (25 °С) реагентов с точностью 1°С. Олигомерная смесь и диизоцианат подаются в стакан через краны 6. Дифференциальная термопара 5, соединенная с потенциометром 7 типа ЭПП-09 через делитель, фиксирует изменение температуры внутри пены. Количество СОг, выделяющееся в процессе вспенивания, измеряется газовым счетчиком 2 и записы Бается потенциометром 13. На валу счетчика жестко укреплен движок реохорда, сигнал с которого подается на потенциометр. Резиновая камера 10 позволяет учитывать количество вспенивающего газа (СОг), поглощаемой водой. Основные характеристики установки приведены ниже  [c.45]

    Нашей промышленностью серийно выпускается большое количество стандартных термопар (приборостроительный завод, г. Луцк). Однако в связи с тем, что при точных испытаниях и исследованиях их почти не применяют, в настояпцей книге они не приведены. Типы серийно выпускаемых термопар и их технические характеристики подробно представлены у О. А. Геращенко и В. Г. Федорова [1965]. [c.87]

    Скорость излучения энергии поверхностью зависит от температуры поверхности, материала и площади матовая черная поверхность излучает больше энергии в секунду, чем полированная, при одинаковой площади и температуре. Чем чернее поверхность, тем интенсивнее излучение, так что максимальное излучение при данной температуре будет у абсолютно черной поверхности. Если иметь такую излучающую поверхность, то можно исследовать зависимость излучающейся энергии только от температуры. При эксперименте излучение с характеристиками, очень близкими к излучению абсолютно черного тела, можно получить от малого отверстия в стенке печи, температура в которой поддерживается постоянной. Если излучение от такого источника разложить системой призм и направить на чувствительный детектор энергии типа термопары, то можно получить распределение энергии по длинам волн. Классические эксперименты в этой области были выполнены Люммером и Прингсгеймом в конце девятнадцатого века. Типичный результат показан на рис. 2.1, где Е% — лучистая энергия, испущенная в единичном интервале [c.18]


    Печь люлечно-подиковая, тупиковая, каркасная, панельного типа с электронагревом предназначена для выпечки широкого ассортимента хлебобулочных изделий. Печь состоит из пустотелых металлических панелей толщиной 250 мм, заполненных минеральной ватой марки 150, двухниточного цепного конвейера с подвешенными 34 люльками, электронагревателей, вытеснительных коробов и термопар. Техническая характеристика печи П-104 приведена в табл. X—3. [c.302]

    К недостаткам описываемых термопар следует отнести нелинейность их характеристики, а также нестабильность характеристик различных парти11 термоэлектродного материала. Испытанные нами вольфрам-молибденовые термопары типа ЦНИИЧМ-1 хотя и имеют линейную характеристику, но мало пригодны для продолжительной работы из-за своей большой чувствительности к кислороду и большой хрупкости. [c.201]

    Такие приборы ГИЭКИ рекомендуется применять в схеме автоматического регулирования тепловых режимов печей, показанной на рис. 119. Импульс от термопары 1 принимается потенциометром 2 и изодромным регулятором 3, который дает приказ на включение исполнительного механизма 5. Перемещение рычага 7 исполнительного механизма при помоши связей одновременно пе-ре/мещает ползунок 8 вдоль переменного сопротивления 6, регулирующего движение золотников (расход мазута) и поворотную дроссельную заслонку 4 на воздухопроводе. Характеристики регулирующей поворотной заслонки 4 и переменного сопротивления 6 должны быть подобраны таким образом, чтобы при всех положениях рычага исполнительного механизма соотношение топливо — воздух оставалось неизменным. Недостатком такой схемы является дросселирование воздуха на воздухопроводе поэтому при данной схеме можно применять лишь форсунки с двухступенчатым подводом воздуха. Кроме того, регулятор подобного типа при работе с малыми расходами мазута дает значительную пульсацию в его подаче, что отрицательно сказывается на работе форсунок. [c.203]

    Разложение близкого к параллельному пучка света (несущего энергию излучения в указанном видимом диапазоне) на его спектральные составляющие можно осуществить с помощью призмы или дифракционной решетки. Количественное сравнение потоков излучения, приходящихся на различные участки видимого спектра, после такого разложения можно провести с помощью различных чувствительных к излучению приемников (болометров, термоэлементов, термопар, фотоэлектрических ячеек). Сочетание диспергирующего элемента (призмы или решетки) с детектором, измеряющим поток излучения и откалиброванным так, чтобы подсчитать этот поток в абсолютных единицах, называется спектрорадио-метром. Если аналогичное устройство предназначено только для количественного сравнения потока излучения в том или ином спектральном интервале с потоком стандартного (эталонного, опорного) пучка лучей, его часто называют спектрофотометром. Прибор такого типа представляет собой очень важный для физика инструмент при практических измерениях цвета, в соответствующем разделе о нем будет рассказано подробнее. С его помощью физик может не только полностью определить физические характеристики, придающие именно данный, а не иной цвет небольшому удаленному источнику света или большой однородно светящейся поверхности, но и характеристики этих источников, которые обусловливают цвета освещаемых ими объектов. Он получает также возможность определить физическую основу цвета прозрачных и непрозрачных природных или синтетических объектов, исследуя, как эти объекты меняют спектральный состав излучения, падающего на них. [c.48]

    Для измерения температуры пленки применялась передвижная термопара с такой же характеристикой. Для установки этой термопары на трубе было сконструировано специальное приспособление. Термопара вводилась в поток в кормовой части его и устанавливалась таким образом, чтобы не было искажения характера течения пленки в точке замера температуры. Для измерения теплоэлектродвижущей силы термопар применялась компенсационная схема с лабораторным высокоомным потенциометром постоянного тока типа ППТВ-1. Холодный спай, общий для всех термопар, был помещен в сосуд Дьюара, заполненный тающим льдом. Таким образом, температура холодного спая 0°С поддерживалась постоянной. Зеркальный гальванометр использовался как нуль-прибор. [c.28]

    Термопары наиболее распространенных типов и их характеристики приведены в табл. XIII.2, а их градуировочные данные—в табл. XII 1.3. [c.450]

    На протяжении ряда лет, завод серийно производит установку УПСТ-2М. Установка имеет блочно-модульную конструкцию, реализующую поверку и градуировку всех типов термопар по ГОСТ 8.338 и МИ 1744 в диапазоне температур от 0°С до 1200°С и термометров сопротивления, в том числе парных для теплосчетчиков, по ГОСТ 8.461 и соответствующим методикам. Установка состоит из двух измерительных блоков (для термопар БИ-1 и для термометров сопротивления БИ-2), двух печей МТП-2МР, термостатов ТН-1М, ТП-2. Кроме этого с установкой могут поставляться образцовые термопары и термометры сопротивления, выравнивающие блоки, термостат ТР-1М, устройство для дробления льда УДП. В составе установки может работать любой вольтметр или потенциометр соответствующего класса точности, например, вольтметр В2-99 нашей разработки. Прецизионный милливольтметр В2 — 99 для поверочного оборудования может использоваться в лабораториях государственных метрологических служб и метрологических служб юридических лиц для измерений напряжений. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения милливольтметра В-2-99 (6 10″ — -10 и)мВ, где и-измеренное напряжение в мВ. Метрологические характеристики милливольтметра обеспечивают возможность проведения поверки и градуировки образцовых термоэлектрических преобразователей 2-го и 3-го разрядов, всех типов рабочих термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления. [c.168]

    Характеристики различных типов приемников для вакуумного ультрафиолетового излучения детально изучены многими авторами. Постоянная снектральная чувствительность, общая характеристика вакуумных термопар, быстрая и высокостабильная реакция на сигнал эффективно достигаются при использовании фотоумножителей с катодом, покрытым фосфором. В качестве фосфора с успехом применяется салицнлат натрия [21], превращающий коротковолновое излучение в свет, способный проникать в оболочку фотоумножителя, обычно реагирующего лишь на видимый свет. Кролю того, фотоумнолш-тели допускают внешнюю регулировку их чувствительности. При исследованиях в области крайнего ультрафиолета конструкция записывающей фотометрической системы и наилучший способ введения исследуемого образца существенным образом взаимосвязаны. [c.18]

    Бэйли [1] рассматривает влияние температурных градиентов в термоспаях на ошибку, вводимую при измерении поверхностной температуры влияние теплоемкости на запаздывание при изменении температуры и методы расчета характеристик цилиндрических термопар. Для того чтобы свести к минимуму ошибки, обусловленные теплопроводностью электродов, рекомендуется отводить их от термосная по изотермической зоне в стенке трубы [5], [26], [27]. Этот вопрос рассматривается также Элиасом [10], применившим термопары нескольких типов. В исследовательской работе удается вывести электроды аксиально через саму металлическую стенку, а не радиально через поток жидкости [20], хотя этот метод применяется не часто [18]. Розер [25] анали- [c.271]


что это такое и как работает прибор для АОГВ

Термопара является практически единственным прибором, предназначенным для измерения предельно высоких температур. Прибор широко используется в различном котельном оборудовании, осуществляя контроль за терморежимом и предохраняя системы от перегрева.

Технические характеристики

Согласно ГОСТу P 8.585-2001, термопара представляет собой контролирующий температуру прибор, состоящий из 2-х проводников, изготовленных из разных сплавов. Каждый сплав отличается своим сопротивлением и электрическим потенциалом. Контакт между проводниками происходит как в одной, так и в нескольких точках, причём в некоторых моделях он возможен благодаря наличию компенсационной проволоки. Для изготовления термопар используются неблагородные металлы.

Термопара выглядит очень просто и состоит из литого корпуса головки, оснащённого крышкой и фосфорными колодками, благодаря которым происходит компенсация линейного расширения электродов. Наконечник изделия служит для надёжной изоляции рабочего спая, а защитная трубка состоит из рабочего и нерабочего участков. Все соединительные провода проводятся через штуцер, имеющий уплотнитель из асбеста. В случае если электроды изготовлены из благородных металлов, в качестве защитных труб могут быть использованы изделия из фосфора или кварца.

Погрешность показаний приборов составляет один градус, что считается довольно значимым показателем в работе газового отопительного оборудования, и не позволяет считать устройства приборами высокой точности. Неточность измерения температур объясняется конструктивными особенностями термопары. Дело в том, что соединение пластин-проводников между собой происходит по-разному. В одних моделях соединение происходит с помощью точечной сварки, в других – посредством пайки или обжима.

В случае если стык двух проводников выполнен некачественно, то погрешность будет составлять один или более градусов. Это является критической величиной погрешности, увеличение которой может негативно сказаться на работе и безопасности котла. Поэтому при выборе термопары необходимо ориентироваться на продукцию известных и проверенных производителей, так как для АОГВ погрешность в один градус является непозволительной роскошью.

Принцип действия

Термопары, установленные в газовых котлах, работают синхронно с электромагнитным впускающим клапаном, который по первому сигналу термопары немедленно прекращают подачу топлива. Работа термопары полностью основана на так называемом эффекте Зеебека, когда два проводника, изготовленные из разных материалов, контактируют друг с другом одной или несколькими точками, которые носят названия рабочей части и помещаются в область открытого пламени горелки. К противоположным концам этих металлических пластин приварены или припаяны проводники в защитной оболочке, второй конец которых удерживается зажимной гайкой в гнезде автоматического датчика. В момент, когда зажигается запальник и горелка котла, подача топлива осуществляется в ручном режиме, посредством нажатия на шток.

В результате газ подаётся к запальнику и он начинает гореть, нагревая своим пламенем термопару, расположенную рядом. По прошествии 15 секунд кнопка подачи топлива отпускается и подача топлива осуществляется благодаря тому, что термопара начала выработку напряжения, удерживающего шток топливного клапана. Среднее напряжение, которое способна выработать термопара, благодаря разности потенциалов на холодных окончаниях, находится в диапазоне 40-50 мВ. В некоторых высокотехнологичных моделях клапаны отличаются максимальной чувствительностью и удерживаются в открытом положении до тех пор, пока показатель напряжения на входе не опустится ниже 20 мВ.

Термопары являются главным звеном системы безопасности газового котла. При любых неисправностях или поломках элементов, а также внезапном погасании факела, что в котлах с открытой камерой сгорания может произойти по причине сильного сквозняка, мгновенно происходит срабатывание электромагнитных клапанов, и подача топлива прекращается.

Плюсы и минусы

Как и у любого устройства, у термопар имеются как достоинства, так и недостатки. Среди преимуществ приборов можно отметить их низкую стоимость, что обусловлено достаточно простой конструкцией, и продолжительный срок службы. Долговечность устройств объясняется отсутствием сложных узлов и подверженных трению движущих элементов. Важным плюсом является широкий спектр измеряемых температур, а также лёгкий монтаж и демонтаж прибора. Нельзя оставить без внимания и многофункциональность термопар, позволяющую использовать устройство как в качестве датчика контроля за пламенем, так и в роли термометра.

К недостаткам относят предел напряжения, который ограничен 50 мВ. Это является одной из причин погрешностей показаний, возникающих при измерении температур. Отсутствие линейной зависимости между значениями температур и разницей потенциалов также является минусом устройства. К тому же деталь не подлежит ремонту, и при выходе из строя заменяется на новую. Впрочем, иногда прекращение работы термопары связано с плохим контактом. Для возобновления работы котла нужно снять термопару, зачистить проводники и установить прибор на место.

Разновидности

Современный рынок отопительных систем предлагает четыре вида термопар, устанавливаемых в газовых котлах.

  • Модели типа Е отличает высокая производительность и широкий диапазон измеряемых температур, который варьируется от -50 до +740 градусов. Пластины-проводники изготовлены из константа и хромеля. Заводская маркировка изделий представлена буквенным обозначением ТХКн.
  • Модели типа J отличается более низкой, в сравнении с первым типом, стоимостью и представлена маркировкой ТЖК. Контактные пластины изготовлены из железа и константа, а диапазон рабочих температур составляет от -40 до +600 градусов.
  • Модели типа К являются наиболее распространёнными и способны работать при температуре от -200 до +1350 градусов. Пластины изготовлены из алюминия и хромеля, что требует некоторых ограничений в их применении. Дело в том, что в условиях повышенного содержания углекислого газа, хромель склонен к образованию зелёной гнили, быстро разъедающей сплав и выводящей прибор из строя. Изделие имеет маркировку ТХА и отличается повышенной чувствительностью к малейшим колебаниям температуры.
  • Модели типа N являются модификацией модели Е и способны работать при температуре до +1200 градусов. Для изготовления пластин используется нихросил и нисил. Модели данного вида считаются самыми точными устройствами, используемыми в котельном оборудовании.

Кроме перечисленных типов термопар, существуют модели, для изготовления которых используются дорогие виды металлов. Это значительно увеличивает себестоимость и делает их установку в газовые котлы нерентабельной. Например, пластины особо точных устройств типа М изготавливаются из никеля и молибдена. Такое устройство устанавливается в дорогие вакуумные котлы и в газовом оборудовании не применяется.

Термопары для газовых котлов являются важным защитным устройством. Они полностью регулируют работу электромагнитного клапана, отвечают за подачу топлива и делают работу котла стабильной и безопасной.

О том, как проверить термопару для газового котла, смотрите в следующем видео.

Термопары типа K

Обозначение Описание и размеры (мм) Макс. темпр. Время реакции
TMDT 2-30 Стандартная термопара. Для твердых поверхностей, таких как подшипники, корпуса, двигатели, печи и т.п. 900 °C 2,3 с
TMDT 2-31 Термопара с магнитом. Для твердых магнитных поверхностей. Конструкция обеспечивает минимальную тепловую инерцию и максимальную точность измерений. 240°C 7,0 с
TMDT 2-32 Термопара с электроизоляцией. Для токопроводящих частей и элементов, например, обмоток электродвигателей, трансформаторов и т.п. 200°C 5,5 с
TMDT 2-33 Термопара с наконечником под прямым углом. Для твёрдых поверхностей крупногабаритных деталей машин. 450°C 8,0 с
TMDT 2-34 Термопара для жидкостей и газов. Гибкий стержень из нержавеющей стали: для жидкостей, масел, кислоты, включая пламя (непригодна для расплавленного алюминия). 1100°C 12,0 с
TMDT2-34/1.5 Термопара для жидкостей и газов. То же, что TMDT 2 34, но с более тонким стержнем, обладающим меньшей тепловой инерцией. Очень гибкая термопара, особенно удобна для измерения температуры газов. 900°C 6,0 с
TMDT 2-35 Термопара с острым наконечником. Может быть легко воткнута в полутвердые вещества, такие как продукты питания, мясо, пластики, битум, замороженные продукты и т.п. 600°C 12,0 с
TMDT 2-35/1.5 Термопара с острым наконечником. То же, что TMDT 2 35, но с более тонким стержнем, обладающим меньшей тепловой инерцией. 600°C 6,0 с

Продукт снят с производства

TMDT 2-36 Термопара для и трубопроводов с зажимом. Для измерения температуры труб, кабелей и т.п., диаметром до 35 мм. 200°C 8,0 с
TMDT 2-37 Удлинитель кабеля. Применим для любых термопар типа K. Можно заказать любую длину.
TMDT 2-38 Проволочная термопара. Тонкая, легкая проволочная термопара в фибергласовой изоляции, очень малое время реакции. 300°C 5,0 с
TMDT 2-39 Проволочная термопара для высоких температур. Тонкая, легкая проволочная термопара с изоляцией из керамики, очень малое время реакции. 1350°C 6,0 с
TMDT 2-40 Термопара для вращающихся частей. Для измерения температур подвижных или вращающихся частей. Обеспечивает хороший контакт с вращающимися частями подшипника. Максимальная скорость 500 м/мин. 200°C 0,6 с
TMDT 2-41 Термопара для расплавов цветных металлов. Имеет держатель. Для измерения температуры расплавленных цветных металлов. Отличная коррозионная стойкость при высоких температурах. 1260°C 30,0 с
TMDT 2-41A Погружаемый элемент. Запасной погружаемый элемент для TMDT 2-41. 1260°C 30,0 с
TMDT 2-42 Термопара для окружающей среды. Для измерения температуры окружающей среды.    
TMDT 2-43 Термопара для тяжелых условий работы. То же, что TMDT 2-30, но с силиконовым покрытием для особо сложных условий работы. 300°C 3,0 с

Термопара

Введение в измерение температуры

Термопара — датчик для измерения температуры. Этот датчик состоит из двух разнородных металлических проводов, соединенных одним концом и подключенных к термометр с термопарой или другое устройство с функцией термопары на другом конце.При правильной настройке термопары могут обеспечивать измерения температуры. в широком диапазоне температур. Термопары

известны своей универсальностью в качестве датчиков температуры, поэтому широко используются в широком диапазоне приложений — от термопар промышленного использования до обычных термопар, используемых в коммунальных службах и обычных приборах. Из-за широкого диапазона моделей и технических характеристик чрезвычайно важно понимать его основную структуру, принцип работы и диапазоны, чтобы лучше определить, какой тип и материал термопары подходит для вашего применения.

OMEGA Engineering предлагает широкий выбор датчиков температуры и термопар в Малайзии.

Подробнее о термопарах

Эффект Зеебека

В 1821 году Томас Зеебек обнаружил непрерывное протекание тока в термоэлектрической цепи, когда два провода из разнородных металлов соединяются на обоих. заканчивается и один из концов нагревается.

Как работает термопара?

Когда два провода, состоящие из разнородных металлов, соединяются на обоих концах и один из концов нагревается, в проводе протекает постоянный ток. термоэлектрическая цепь. Если эта цепь разорвана в центре, сетевое напряжение холостого хода (напряжение Зеебека) является функцией соединения температура и состав двух металлов. Это означает, что когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно коррелировано с температура.

Типы термопар

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок. Наиболее распространены термопары из «основного металла», известные как типы J, K, T, E. и N. Существуют также высокотемпературные калибровки — также известные как термопары из благородных металлов — типов R, S, C и GB.

Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в термопара.

Хотя калибровка термопары определяет диапазон температур, максимальный диапазон также ограничен диаметром термопары. провод. То есть очень тонкая термопара может не достичь полного диапазона температур.

Термопары типа

K известны как универсальные термопара из-за невысокой стоимости и температурного диапазона.

Как выбрать термопару


1.Определите область применения, в которой будет использоваться термопара.

2. Проанализируйте диапазоны температур, в которых будет работать термопара.

3. Рассмотрите любую химическую стойкость, необходимую для материала термопары или оболочки.

4. Оцените потребность в стойкости к истиранию и вибрации.

5. Перечислите все требования для установки.

Как выбрать тип термопары?

Поскольку термопары измеряют в широком диапазоне температур и могут быть относительно прочными, термопары очень часто используются в промышленности.При выборе термопары используются следующие критерии:
— Диапазон температур
— Химическая стойкость термопары или материала оболочки
— Устойчивость к истиранию и вибрации
— Требования к установке (может потребоваться совместимость с существующим оборудованием; существующие отверстия могут определять диаметр зонда)

Каково время отклика термопары?

Постоянная времени определяется как время, необходимое датчику для достижения 63.2% ступенчатого изменения температуры при заданном наборе условий. Чтобы датчик приблизился к 100% значения ступенчатого изменения, требуется пять постоянных времени. Термопара с открытым спаем обеспечивает самый быстрый отклик. Кроме того, чем меньше диаметр оболочки зонда, тем быстрее отклик, но максимальная температура может быть ниже. Однако имейте в виду, что иногда оболочка зонда не может выдерживать полный диапазон температур термопары.Узнайте больше о времени отклика термопар.

Как мне узнать, какой тип соединения выбрать?

Доступны зонды с термопарами в оболочке с одним из трех типов спая: заземленный, незаземленный или открытый. На конце зонда с заземленным переходом провода термопары физически прикреплены к внутренней стороне стенки зонда. Это приводит к хорошей теплопередаче. снаружи через стенку зонда к спайу термопары.В незаземленном зонде спай термопары отделен от стенки зонда. Время отклика ниже, чем у заземленного типа, но незаземленный обеспечивает гальваническую развязку.

Выберите подходящую термопару

Термопара из бисерной проволоки
Термопара из бисерной проволоки — это простейшая форма термопары.Он состоит из двух отрезков проволоки термопары, соединенных между собой сварным валиком. Поскольку выступ термопары обнажен, существует несколько ограничений применения. Термопара из проволоки с бусами не должна использоваться с жидкостями, которые могут вызвать коррозию или окисление сплава термопары. Металлические поверхности также могут быть проблематичными. Часто металлические поверхности, особенно трубы, используются для заземления электрических систем. Непрямое подключение к электрической системе может повлиять на измерения термопары. Как правило, термопары из бисерной проволоки являются хорошим выбором для измерения температуры газа.Поскольку они могут быть очень маленькими, они также обеспечивают очень быстрое время отклика. Датчик термопары
Зонд термопары состоит из провода термопары, помещенного внутри металлической трубки.Стенка трубки называется оболочкой зонда. Общий материалы оболочки включают нержавеющую сталь и Inconel®. Инконель поддерживает более высокие диапазоны температур, чем нержавеющая сталь, однако нержавеющая сталь часто предпочтительнее из-за его широкой химической совместимости. Для очень высоких температур также доступны другие экзотические материалы для оболочки. Посмотреть нашу линию высоких температурные экзотические термопары.

Наконечник зонда термопары доступен в трех различных стилях. Заземленный, незаземленный и незащищенный. С заземленным наконечником термопара находится в контакт со стенкой оболочки. Заземленный переход обеспечивает быстрое время отклика, но он наиболее чувствителен к контурам электрического заземления. В необоснованном спаев термопара отделяется от стенки оболочки слоем изоляции. Наконечник термопары выступает за пределы стенки оболочки с открытым спаем.Термопары с открытым спаем лучше всего подходят для измерения воздуха.

Поверхностный зонд
Для большинства типов датчиков температуры измерение температуры твердой поверхности затруднено. Чтобы обеспечить точное измерение, весь область измерения датчика должна соприкасаться с поверхностью.Это сложно при работе с жестким датчиком и жесткой поверхностью. С термопары изготовлены из гибких металлов, спай может быть плоским и тонким, чтобы обеспечить максимальный контакт с жесткой твердой поверхностью. Эти термопары являются отличным выбором для измерения поверхности. Термопару можно даже встроить в механизм, который вращается, что делает ее пригодной для измерения температура движущейся поверхности.Тип K — это ChrOMEGA ™ / AlOMEGA ™. Беспроводные термопары
Беспроводные передатчики Bluetooth, которые подключаются к смартфонам или столам для регистрации и отслеживания измерений температуры.Эти преобразователи измеряют различные входные сигналы датчиков, включая, помимо прочего, температуру, pH, RTD, относительную влажность. Передача данных осуществляется по беспроводной технологии Bluetooth на смартфон или планшет. с установленным приложением. Приложение позволит смартфону выполнить сопряжение и настроить несколько передатчиков.

Часто задаваемые вопросы

Какова точность и температурный диапазон различных термопар?

Вы можете узнать больше о точности термопары и диапазонах температур с помощью этого цветового кода термопары. стол.Важно помнить, что и точность, и дальность зависят от таких факторов, как сплавы термопары, измеряемая температура, конструкция датчика, материал оболочки, измеряемая среда, состояние среды (жидкой, твердой или газообразной) и диаметром либо провода термопары (если он оголен), либо диаметром оболочки (если провод термопары не обнажены, но обшиты).

Что использовать: заземленный или незаземленный зонд?

Это зависит от приборов.Если есть вероятность, что может быть ссылка на землю (обычная для контроллеров с неизолированными входами), тогда требуется незаземленный зонд. Если прибор представляет собой портативный измеритель, то почти всегда можно использовать заземленный зонд.

Могу ли я использовать какой-либо мультиметр для измерения температуры с помощью термопар?

Величина термоэлектрического напряжения зависит от закрытого (чувствительного) конца, а также от открытого (измерительного) конца отдельных выводов термопары из сплава.Приборы для измерения температуры, в которых используются термопары, учитывают температуру на измерительном конце для определения температуры на измерительном конце. Большинство милливольтметров не имеют этой возможности, и они не имеют возможности выполнять нелинейное масштабирование для преобразования измерения милливольтметра в значение температуры. Можно использовать справочные таблицы для корректировки определенных показаний милливольт и расчета измеряемой температуры.Однако значение коррекции необходимо постоянно пересчитывать, так как оно обычно не является постоянным во времени. Небольшие изменения температуры на измерительном приборе и чувствительный конец изменит значение коррекции.

Как выбрать между термопарами, резистивными датчиками температуры (RTD), термисторами и инфракрасными приборами?

Вы должны учитывать характеристики и стоимость различных датчиков, а также доступное оборудование.Кроме того, термопары обычно могут измерять температуры в широком диапазоне температур, недорого и очень надежно, но они не так точны и стабильны, как термометры сопротивления и термисторы. RTD стабильны и имеют довольно широкий температурный диапазон, но не такие прочные и недорогие, как термопары. Поскольку они требуют использования электрического тока для При проведении измерений RTD могут иметь неточности из-за самонагрева.Термисторы, как правило, более точны, чем RTD или термопары, но у них гораздо больше более ограниченный температурный диапазон. Также они подвержены самонагреву. Инфракрасные датчики можно использовать для измерения температуры выше, чем у любого другого устройства. и делать это без прямого контакта с измеряемыми поверхностями. Однако они, как правило, не так точны и чувствительны к поверхностному излучению. эффективность (точнее, коэффициент излучения поверхности).Используя оптоволоконные кабели, они могут измерять поверхности, находящиеся вне прямой видимости.

Магазин термопар в Малайзии

Офис OMEGA Engineering в Сингапуре обслуживает всю Юго-Восточную Азию и Тайвань. У нас есть инженеры по приложениям и сотрудники службы поддержки продаж, готовые помочь с вашими техническими вопросами, предложениями и заказами.Универсальный источник для измерения и контроля процессов, расположенный в самом сердце Сингапура. Мы предоставляем поддержку через веб-чат, электронную почту и телефон. Приходите к нам в офис; просмотрите нашу страницу контактов для получения подробной информации о местонахождении.

Термопары | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

Термопара

— обзор | Темы ScienceDirect

1.14.3.1.2 Детекторы термопары и термобатареи

В детекторе термопары разница температур между поглотителем и подложкой определяется с помощью эффекта Зеебека (например, см. Fellgett, 1949). В детекторах на термоэлементах используются несколько последовательно соединенных спаев термопар для увеличения как напряжения сигнала, так и полного сопротивления источника; иногда дополнительные спая подключаются в обратном порядке и остаются темными для температурной компенсации. Чувствительный спай термически связан с поглотителем, а опорный спай привязан к подложке.

Базовый анализ производительности был опубликован Birkholz et al. (1987) для идеализированных детекторов термопар типа Хильгера – Шварца (Strachan, Goodyear, 1973; Strachan, 1973; Schwarz, 1949). Такие детекторы состоят из вертикальных ножек из монокристаллического термоэлектрического материала, приваренных к тонкой фольге поглотителя, завершающей чувствительный переход. В идеальном случае теплопроводность подложки определяется проводимостью через ножки термопары.

Следуя Birkholz et al.(1987) мы определяем свойства термоэлектрических материалов следующим образом: Коэффициенты Зеебека для полупроводниковых ветвей p-типа и n-типа равны α p и α n , соответственно. , дающая термоЭДС α te = α p α n ; термическое сопротивление ножек определяется как R l = l κ — 1 A l — 1 = G — 1 , где л и 0.5 A l — длина и площадь поперечного сечения каждой ветви, соответственно, а κ — теплопроводность материала, которая считается одинаковой для p-типа и n-типа; а электрическое сопротивление равно R E = 4 l σ e — 1 A l — 1 , где σ e — это электрическая проводимость (обратите внимание, что для теплопроводности ветви параллельны, а для электропроводности — последовательно).

Можно определить эффективную теплопроводность для радиационного обмена с окружающей средой, сделав упрощающие предположения, что поглотитель совершенно черный и что разница температур между поглотителем и окружающей средой мала. Отмечая, что мощность Q , проводимая между резервуарами при температурах T и T + Δ T , связанных тепловой связью с проводимостью G , определяется как Q = G Δ T и что для радиационного обмена между черными телами при тех же двух температурах передаваемая полезная мощность определяется как Q = σ с A [( T + Δ T ) 4 T 4 ] ≈ 4 σ с AT 3 Δ T ; получаем эффективную радиационную теплопроводность G r = 4 σ s AT 3 , где σ s = 5.67051 × 10 — 8 Вт м — 2 K — 4 — постоянная Стефана – Больцмана (Андерсон, 1989), а A — площадь поглотителя. Поскольку излучение и теплопроводность через термопару действуют параллельно, общее тепловое сопротивление R H определяется как

(16) RH = 14σsAT3 + κAll − 1

Выходное напряжение на детекторе определяется выражением V s = α te Δ T = α te Q a R H , где Q a — поглощенная оптическая мощность (эквивалентная падающей мощности, поскольку для этого анализа мы предположили идеальный поглотитель).Обратите внимание, что детекторы термопар представляют собой устройства с очень низким импедансом, поэтому усилитель первого каскада должен быть спроектирован с осторожностью, чтобы избежать значительного увеличения шума. Чувствительность просто S = V s / Q a = α te R H . NEP для детектора с ограничением шума Джонсона составляет NEP = 4kTReΔf / S = 4kTlΔf0.5σeAl − 0.5αteRH − 1. Одним из стандартных показателей качества детекторов является удельная обнаруживающая способность D * , определяемая как NEP-1AΔf.Подставляя R H , получаем

(17) D ∗ = αteAσeAl / l44σsAT3 + κAl / lkT

Birkholz et al. (1987) отмечают, что D максимизируется, когда тепловые потери из-за теплопроводности и излучения одинаковы или когда 4 σ s AT 3 = κA l / л . Также обратите внимание, что при замене α te = 2 α Eq.(17) эквивалентно выражению в Birkholz et al. (1987). Исключая A l / l в числителе и знаменателе, получаем

(18) Dmox ∗ = M8kσsT5

, где безразмерное число M = (0,5 α te ) 2 σ e — 1 — показатель качества для термоэлектрических устройств. Доступны материалы с M ≈ 1 при комнатной температуре (Birkholz et al., 1987), что приводит к D mox ≈ 1 × 10 10 см Гц 0,5 W — 1 при 300 К. Реальные ограничения препятствуют достижению теоретического максимума удельной обнаруживаемость, но были продемонстрированы значения 3,2 × 10 9 см Гц 0,5 Вт — 1 (Ando, ​​1974).

Постоянная времени определяется как τ th = CG — 1 = CR H , где тепловое сопротивление определяется уравнением.(16). В теплоемкости термопарных детекторов Хильгера – Шварца, как правило, преобладает поглотитель. Постоянные времени 10 мс были продемонстрированы только для термопары и 20 мс для всего детектора, включая поглотитель (Birkholz et al., 1987; Ando, ​​1974).

Несмотря на то, что термопарные детекторы Hilger – Schwarz обладают высокими характеристиками для неохлаждаемых детекторов, они хрупки и сложны в производстве. Современные методы обработки полупроводников позволяют изготавливать детекторы на термобатареях с микромашинной обработкой, в которых поглотитель представляет собой отдельно стоящую мембрану, а термобатарея состоит из последовательно соединенных термопар, проходящих по краю мембраны (Foote and Jones, 1998; Foote et al., 2003). Микромашинные детекторы на термобатареях доступны в виде линейных массивов, которые выполняли полеты на Луну и Марс (Foote et al., 2003). Микромеханические устройства не работают так же хорошо, как старые модели по ряду причин, даже при сравнении устройств, изготовленных из тех же термоэлектрических материалов, хотя есть потенциал для дальнейшего улучшения (Foote and Jones, 1998).

Детекторы термобатареи производятся в виде одиночных детекторов, линейных решеток (Kunde et al., 1996; Foote and Jones, 1998; Foote et al., 2003) и небольшие двумерные массивы. Обработка материалов и компоновка остаются сложными для больших двумерных массивов. Были продемонстрированы микромашинные детекторы на термобатареях с постоянными времени порядка 10 мс с удельной детектирующей способностью около 10 9 см Гц 0,5 W — 1 (Foote and Jones, 1998).

Термопары

Одним из наиболее распространенных промышленных термометров является термопара. Он был открыт Томасом Зеебеком в 1822 году. Он заметил, что при нагревании проволоки с одного конца возникает разность напряжений.Независимо от температуры, если оба конца были при одинаковой температуре, разницы напряжений не было. Если цепь была сделана с помощью провода из того же материала, ток не протекал.

Термопара состоит из двух разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце и создающих небольшое уникальное напряжение при заданной температуре. Это напряжение измеряется и интерпретируется термометром термопары.

Термоэлектрическое напряжение, возникающее в результате разницы температур от одного конца провода к другому, на самом деле является суммой всех разностей напряжений вдоль провода от конца до конца.

Термопары могут быть изготовлены из различных металлов и охватывают диапазон температур от 200 o C до 2600 o C . Сравнение термопар с другими типами датчиков должно производиться с учетом допуска, указанного в ASTM E 230.

Термопары из недрагоценных металлов

* Не используется ниже 1250 o C .

Преимущества термопар

  • Возможность прямого измерения температуры до 2600 o C .
  • Спай термопары можно заземлить и привести в прямой контакт с измеряемым материалом.

Недостатки термопар

  • Для измерения температуры с помощью термопары необходимо измерить две температуры: спай на рабочем конце (горячий спай) и спай, где провода встречаются с медными проводами КИП (холодный спай). Во избежание ошибок температура холодного спая обычно компенсируется в электронных приборах путем измерения температуры на клеммной колодке с помощью полупроводника, термистора или RTD.
  • Работа термопар относительно сложна с потенциальными источниками ошибок. Материалы, из которых изготовлены провода термопары, не являются инертными, и на термоэлектрическое напряжение, развиваемое по длине провода термопары, может влиять коррозия и т. Д.
  • Зависимость между температурой процесса и сигналом термопары (милливольт) не является линейной.
  • Калибровку термопары следует проводить путем сравнения ее с соседней термопарой.Если термопару снимают и помещают в калибровочную ванну, выходной сигнал, интегрированный по длине, не воспроизводится точно, поскольку разница температур от одного конца провода к другому является суммой всех разностей напряжений вдоль провода от конца до конца.

Типы термопар

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок. Четыре наиболее распространенных калибровки — это J, K, T и E. Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в термопаре.

Некоторые типы термопар стандартизированы с помощью калибровочных таблиц, цветовых кодов и присвоенных буквенных обозначений. Стандарт ASTM E230 предоставляет все спецификации для большинства общепромышленных марок, включая буквенные обозначения, цветовые коды (только для США), рекомендуемые пределы использования и полные таблицы зависимости напряжения от температуры для холодных спаев, поддерживаемых на уровне 32 o F и 0 o C.

Существует четыре «класса» термопар:

  • Класс домашнего тела (называемый основным металлом),
  • класс верхней корки (называемый редким металлом или драгоценным металлом),
  • разреженный класс (тугоплавкие металлы) и,
  • экзотический класс (эталоны и опытно-конструкторские разработки).

Домашние тела — это типы E, J, K, N и T. Верхняя кора — это типы B, S и R, платина — все в разном процентном соотношении. Экзотический класс включает несколько термопар из вольфрамового сплава, обычно обозначаемых как тип W (что-то).

Преобразование температуры

  • o F = (1,8 x o C) + 32
  • o C = ( o F — 32) x 0,555
  • Кельвин о С + 273.2
  • o Rankin = o F + 459.67

Стандарты ASTM, относящиеся к термопарам

  • E 207-00 … Вторичный стандарт аналогичных характеристик ЭМП и температуры
  • E 220-02 Стандартный метод испытаний для калибровки термопар методами сравнения
  • E 230-98e1..Таблицы температурной электродвижущей силы (ЭДС) для стандартизованных термопар
  • E 235-88 (1996 ) e1..Спецификация для термопар в оболочке, типа K, для ядерных или других высоконадежных применений
  • E 452-02..Метод испытаний для калибровки термопар из тугоплавкого металла с использованием радиационного термометра Провод термопары из недрагоценных металлов с изоляцией из стекловолокна или кварцевого волокна
  • E 585 / E 585M-01a ​​.. Стандартные технические условия для кабеля термопары из недрагоценного металла с минеральной изоляцией и металлической оболочкой
  • E 601-81 (1997)..Метод испытаний для сравнения стабильности ЭДС материалов одноэлементных термопар из недрагоценных металлов в воздухе
  • E 608 / E 608M-00. Стандартные технические условия на термопары из недрагоценных металлов с минеральной изоляцией и металлической оболочкой
  • E 696-00 Стандартные технические условия на провод для термопар из вольфрам-рениевого сплава
  • E 710-86 (1997) Стандартный метод испытаний для сравнения стабильности ЭДС термопары из недрагоценных металлов. элементы в воздухе с использованием двойных, одновременных индикаторов термо-ЭДС
  • E 780-92 (1998) Стандартный метод испытаний для измерения сопротивления изоляции материала термопары в оболочке при комнатной температуре
  • E 839-96 Стандартный метод испытаний термопар в оболочке и в оболочке Материал термопары
  • E 988-96 (2002) Таблицы стандартных температурно-электродвижущих сил (ЭДС) для вольфрам-рениевых термопар
  • E1129 / E1129M-98 Стандартные технические условия для разъемов термопар
  • E 1159-98 Стандартные технические условия для материалов термопар -Родиевые сплавы и платина
  • E 1350-97 (2001) Стандартные методы испытаний для испытания термопар в оболочке до, Во время и после установки
  • E 1652-00 Стандартные спецификации для оксида магния и порошка оксида алюминия и измельчаемых изоляторов, используемых при производстве платиновых термометров сопротивления в металлической оболочке, термопар из недрагоценных металлов и термопар из благородных металлов
  • E 1684-00 Стандартная спецификация для миниатюрных соединителей для термопар
  • E 1751-00 Стандартное руководство по температуре Таблицы электродвижущей силы (ЭДС) для комбинаций термопар без буквенного обозначения
  • E 2181 / E 2181M-01 Стандартные технические условия для благородных металлов с уплотненной минеральной изоляцией и металлической оболочкой Термопары и кабель для термопар

Измерения температуры термопарами — Dataforth

Преамбула

Теория поведения термопар обсуждается в документе Dataforth Application Note AN106 «Введение в термопары».Читателю рекомендуется изучить это руководство по применению, чтобы получить сведения о термопарах и основные положения. Для получения дополнительных сведений о интерфейсных продуктах для термопар читатель должен посетить предложение этого веб-сайта по формированию сигналов термопар.

Существует множество дополнительной информации о термопарах из различных источников. Заинтересованным читателям рекомендуется посетить ссылки, перечисленные в конце данного документа.

Типы термопар

Термопары стали стандартом в отрасли как экономичный метод измерения температуры.С момента их открытия Томасом Иоганном Зеебеком в 1821 году термоэлектрические свойства многих различных материалов были исследованы для использования в качестве термопар. Сообщество стандартов вместе с современной металлургией разработало специальные пары материалов специально для использования в качестве термопар.

В таблице 1 показаны восемь популярных стандартных термопар и их типовые характеристики. Буквенный тип обозначает конкретное соотношение температуры и напряжения, а не конкретный химический состав.Производители могут изготавливать термопары данного типа с различными составами; однако результирующая зависимость температуры от напряжения должна соответствовать стандартам термоэлектрического напряжения, связанным с конкретным типом термопары.

Полные наборы таблиц зависимости температуры от напряжения, относящиеся к нулю ° C и включающие математические модели для всех популярных промышленных стандартных термопар, доступны в NIST, Национальном институте стандартов и испытаний, и могут быть бесплатно загружены с их веб-сайта Ссылка 1.Читателю предлагается изучить этот веб-сайт для получения дополнительной информации.

Таблица 1: Типы стандартных термопар

* Определения материалов:

  • Константан, сплав никель (Ni) — медь (Cu)
  • Хромель, сплав никель (Ni) — хром (Cr)
  • Алюмель, сплав никеля (Ni) и алюминия (Al)
  • Магний (Mg), базовый элемент
  • Платина (Pt), базовый элемент
  • Никель (Ni) базовый элемент
  • Кремний (Si), базовый элемент
  • Хром (Cr), базовый элемент
  • Железо (Fe), базовый элемент
  • Родий (Rh), базовый элемент

Примечания :
  1. Термопары типа L и U определены стандартом DIN 43710; однако они не так часто используются в новых установках, как более популярные стандарты термопар типа T и J.
  2. Термопара типа U аналогична популярному стандарту T типа
  3. .
  4. Термопара типа L аналогична популярному стандарту типа J
  5. .

Три дополнительных типа термопар, используемых для высокотемпературных измерений, — это термопары типов C, D и G. Буквы их обозначений (C, D, G) не признаны стандартами ANSI; тем не менее они доступны. Их проволочные составы:

  • Тип G: W против W-26% Re
  • C Тип W-5% Re по сравнению с W-26% Re
  • D Тип W-5% Re против W-25% Re
Где; «W» — вольфрам, «Re» — рений.

С помощью термопар можно измерить практически все диапазоны температур; даже несмотря на то, что их выходное полномасштабное напряжение составляет всего милливольты с чувствительностью в микровольтах на градус диапазона, и их реакция нелинейна.На рисунках 3 и 4 в конце данной инструкции по применению показаны типичные вольт-температурные характеристики вышеуказанных термопар. Эти кривые обеспечивают визуальную индикацию диапазонов термопар, масштабных коэффициентов, чувствительности и линейности.

Dataforth предлагает модули ввода для термопар, которые взаимодействуют со всеми вышеперечисленными типами. Для получения дополнительных сведений об этих и других современных модулях посетите веб-сайт Dataforths, Ссылка 2.

Аналитическая модель термопары

Для каждого типа термопар были разработаны стандартные математические модели степенных рядов.В этих моделях силового ряда используются уникальные наборы коэффициентов, которые различаются для разных температурных сегментов в пределах данного типа термопары. Если не указано иное, все стандартные модели и таблицы термопар относятся к нулю градусов по Цельсию, 0 ° C. Читателю отсылаем к Руководству по применению Dataforths AN106, Введение в термопары для основ термопар, Ссылка 8.

Ссылка на следующие примеры и соответствующие данные — это NIST, Национальный институт стандартов и тестирования; сайт, Ссылка 1.Уравнение 1 иллюстрирует модель степенного ряда, используемую для всех термопар, кроме типа K, который проиллюстрирован уравнением. 3


Где T в градусах Цельсия

Набор коэффициентов, используемых в уравнении. 1 для модели E Тип термопары показан для 3 значащих цифр в таблице 2.

Таблица 2: Коэффициенты C i для термопары типа E

Эти уравнения с различными наборами коэффициентов трудно использовать для прямого определения фактических температуры, когда измеряется только напряжение термопары [VTC] известен.Поэтому обратные модели были разработан для определения температуры по измеренным напряжения термопары. Уравнение 2 представляет эту обратную модель.


Где VTC в милливольтах

Пример набора обратных коэффициентов для типа E термопары показаны для 6 значащих цифр в таблице 3.

Таблица 3: Обратные коэффициенты для термопары типа E

Здесь стоит отметить, что K Тип V1 = S * (Tx-Tc) Eqn.4 термопары требуют немного другой серии мощности модель. Уравнение 3 представляет собой стандартный математический модель серии power для термопар типа K.

Экспоненциальный член в уравнении. 3 это добавлен учет спецэффектов. Подробнее об этом тип модели термопары доступны на сайте NIST сайт, Ссылка 1.

Метод компенсации холодного спая (CJC)

Стандартные справочные таблицы и модели термопар: относительно нуля ° C; тогда как измерение поля топологии выполнены с термопарой, подключенной к коннектор, температура которого не равна нулю ° C; следовательно, актуальные измеренное напряжение необходимо отрегулировать так, чтобы оно выглядело как относительно нуля ° C.

Современные модули преобразования сигналов имеют электронное разрешили эту ситуацию и, кроме того, линеаризовали напряжения термопары. Эти модули кондиционирования предоставить конечному пользователю линейный выходной сигнал, масштабированный до либо вольт на ° C (° F), либо ампер на ° C (° F). Концепция измерений термопар с электронной привязкой до нуля ° C показано на рисунке 1. Этот метод известен как «компенсация холодного спая» или CJC.


Рисунок 1: Концепция компенсации холодного спая

На рисунке 1 напряжение V1 — это термопара Зеебека. напряжение, создаваемое разницей между неизвестными температура (Tx) и температура разъема (Tc), как показано в уравнении 4.Температура разъема (Tc) равна измеряется нетермопарным датчиком (диод, RTD, и т. д.) и соответствующее напряжение датчика (V2) равно электронное масштабирование для представления того же Зеебека напряжение термопары (относительно 0 ° C), которое термопара считала бы, если бы использовалась для измерения Tc как указано в уравнении. 5. Это «масштабирование V2» согласовано с термопара того же типа, что и для измерения Tx.

Для ознакомления см. Ссылку 8, Dataforth’s. Примечание по применению AN106 для получения этих выражения.

Уравнение 4 можно математически преобразовать, чтобы включить температура точки льда (Tice).

Уравнение 6 показывает, что напряжение термопары (V1) имеет два части, обе из которых ссылаются на Tice. Напряжение термин, S * (Tx-Tice), является стандартным значением справочной таблицы необходим для определения неизвестной температуры (Tx). Член S * (Tc-Tice) — это напряжение, получаемое, если температура разъема (Tc) была измерена с тем же тип термопары, используемой для измерения Tx.Напомним, что V2 был масштабирован электронным способом, так что V2 равняется этому напряжение, V2 = S * (Tc-Tice). На рисунке 1, если G = 1, то;

Можно ввести выходное напряжение (Vout) в уравнении 7. непосредственно в ссылку на термопару соответствующего типа таблица для определения измеренной температуры.

Линеаризация

Требуется сигнал для точных измерений термопар модули кондиционирования с выходами, которые линейно масштабируется до температуры.Выходные напряжения модуля, которые иметь линейные масштабные коэффициенты в вольтах на градус или амперах на степень исключает необходимость в справочных таблицах или мощности расширение серии с момента перехода от термопары напряжение в зависимости от температуры встроено в линеаризованный выход масштаб. Такое преобразование сигнала термопары модули, включая изоляцию и CJC, доступны от Dataforth.

На рисунке 3 показаны кривые напряжение-температура для восьми из самых распространенных термопар.Эти кривые представлены здесь, чтобы показать визуальную индикацию стандартных диапазоны термопар, величины выходных напряжений, нелинейность и чувствительность (мВ / ° C). Хотя диапазоны рабочих температур, в которых термопары могут использоваться довольно большие, их чувствительность мала; в микровольт на диапазон ° C. Кроме того, на рисунке 3 показано что при отрицательных температурах реакция термопар очень нелинейный; однако эти кривые выглядят почти линейными. для определенных диапазонов положительных температур.Тем не менее, факт остается фактом: термопары нелинейны.

В качестве примера нелинейности на рис. нелинейность термопары путем построения разницы между идеальным линейным откликом и откликом Термопара типа J в диапазоне от 0 до 150 ° C.


Рисунок 2: Разница выходного напряжения между идеальным линейным датчиком и термопарой типа J

Чувствительность термопары типа J составляет приблизительно 54 мкВ / ° C.Из рисунка 2 очевидно, что в предположении линейный отклик термопар типа J может привести к почти две степени ошибки.

Очевидно, что линеаризация необходима для обеспечения точного измерения температуры с помощью термопар. Dataforth разработал запатентованные схемы, которые обеспечивают точную линеаризацию для их преобразования сигнала модули. Хотя современные ПК или другие встроенные микропроцессоры могут линеаризовать термопары, используя программные методы, аппаратная линеаризация обеспечивает более быстрые результаты и не обременяют ценный компьютер Ресурсы.

Для достижения линейности коэффициент усиления (G) на Рисунке 1 и Уравнение 7 внутренне запрограммировано на выборочное масштабирование функция напряжения S * (Tx-Tice) должна быть линейной функцией температуры с единицами измерения вольт на ° C (° F) или миллиампер на ° C (° F). Для получения более подробной информации изучите AN505. «Аппаратная линеаризация нелинейных сигналов» на Раздел примечаний к применению на веб-сайте Dataforth, Ссылка 9. Находясь на этом веб-сайте, уделите несколько минут, чтобы изучить все полной линейки сигналов термопар Dataforth модули кондиционирования.

На рисунке 5 этого приложения показана функциональная блок-схема. с типичными характеристиками Dataforth модуль формирования сигнала термопары.

Практические рекомендации

Ниже приводится список некоторых «бегунов ума» для учитывать при измерении температуры с помощью термопары.
  1. Всегда проверяйте производителей термопар спецификации на соответствие стандартам, указанным диапазоны температур и взаимозаменяемость.

  2. Воспроизводимость и взаимозаменяемость между следует изучить марки термопар. Ошибки из-за замены термопары должны быть избегали.

  3. Используйте изолированные модули преобразования сигналов, чтобы избежать контуры заземления.

  4. Всегда используйте преобразование сигнала термопары модули с соответствующей входной фильтрацией. Это могло избежать серьезных «шумовых» ошибок.

  5. Каждый провод термопары подключен к датчику модуль должен иметь одинаковую температуру.Модуль разъемы не должны иметь температурных градиентов по отдельные соединения.

  6. Поведение термопары зависит от материалов молекулярная структура. Условия окружающей среды, такие как стресс, химическая коррозия, радиация и т. д., которые влияют на молекулярная структура в любом месте по длине Проволока термопары может создавать ошибки. Например, термопары с железным составом подлежат ржавчина, которая может стать причиной ошибок.

  7. Используйте удлинители витой пары и сигнальные модули кондиционирования с соответствующей фильтрацией, чтобы помочь Избегайте ошибок EMI и RFI.

  8. Следите за тем, чтобы провода термопары были короткими.

  9. Используйте удлинители, рекомендованные производителем, если необходимы длинные провода термопары.

  10. Всегда соблюдайте полярность цветового кода. Примечание: некоторые Европейские производители используют противоположный цвет для положительная и отрицательная полярность, чем в Северной Америке производители.

  11. Избегайте «тепловых шунтов» при установке термопар. Любой теплопроводящий материал, например, большие свинцовые провода, может отводить тепло от термопары, создавая ошибка

  12. Враждебные коррозионные среды в сочетании с влага и тепло могут вызвать коррозию, которая может стимулируют гальваническое действие и создают электрохимические ошибки напряжения.

  13. Напомним, что время отклика измерения температуры подвергается значительному воздействию термопары инкапсуляция пакетов. Например, термопары в «термальном колодце» имеют медленное время отклика, что может вызвать нежелательные колебания в контуре управления.

  14. Корпуса термопар доступны с термопары, подключенные к корпусу. Эти «заземленные термопары» и могут вызвать заземление проблемы с петлей. Учитывая использование изолированных модулей для избегайте таких проблем.

  15. Убедитесь, что модули преобразования сигналов с электронные методы CJC используют измерение температуры устройства, которые имеют время теплового отклика эквивалентно измерительным термопарам.

На рисунке 3 показан спектр вольт-амперных характеристик наиболее популярных стандартных термопар.


Рисунок 3: Напряжение-температура термопар типов B, E, J, K, N, R, S и T

На рисунке 4 показан спектр вольт-температурных характеристик высокотемпературных термопар, не классифицированных ANSI.


Рисунок 4: Температурные характеристики термопар типа G, D, C

На рисунке 5 показан пример модуля изолированной линеаризованной термопары Dataforth SCM5B47. Dataforth предлагает полная линейка модулей для всех типов термопар. Эти модули предлагают отличную изоляцию, превосходную точность и линейность. См. Веб-сайт Dataforth http://www.dataforth.com.

Рисунок 5: Изолированный линеаризованный термопарный модуль Dataforth SCM5B47

Каждый модуль ввода термопары SCM5B47 обеспечивает единственный канал входа термопары, который фильтруется, изолирован, усиливается, линеаризуется и преобразуется в аналоговое выходное напряжение высокого уровня (рис. 5).Этот выход напряжения представляет собой логический переключатель. управляемый, что позволяет этим модулям совместно использовать общую аналоговую шину без необходимости использования внешних мультиплексоров.

Модули SCM5B спроектированы с полностью изолированной цепью на стороне компьютера, которая может плавно подавать до ± 50 В от Общий вывод питания, контакт 16. Эта полная изоляция означает, что соединение между общим входом / выходом и питанием не требуется. Общий для правильной работы выходного переключателя. При желании выходной переключатель можно включить постоянно, просто соединяющий контакт 22, контакт разрешения чтения, с общим входом / выходом, контакт 19.

SCM5B47 может взаимодействовать с восемью стандартными типами термопар: J, K, T, E, R, S, N и B. выходной сигнал работает в диапазоне от 0 В до + 5 В. Каждый модуль имеет компенсацию холодного спая для устранения паразитных помех. термопары, образованные проводом термопары и винтовыми клеммами на монтажной задней панели. Высококлассный открытый Обнаружение термопары обеспечивается внутренним подтягивающим резистором. Индикация уменьшения масштаба может быть реализована путем установки внешний резистор 47 МВт, допуск ± 20%, между винтовыми клеммами 1 и 3 на задней панели SCMPB01 / 02/03/04/05/06/07.

Фильтрация сигналов осуществляется с помощью шестиполюсного фильтра, который обеспечивает 95 дБ подавления нормального режима при 60 Гц и 90 дБ при 50 Гц. Два полюса этого фильтра находятся со стороны поля изоляционного барьера, а четыре других — со стороны компьютера.

После начальной фильтрации на стороне поля входной сигнал прерывается специальной схемой прерывателя. Изоляция обеспечивается трансформаторная связь, опять же с использованием запатентованной технологии для подавления передачи синфазных пиков или выбросов.В модуль запитан от + 5В постоянного тока, ± 5%.

Специальная входная цепь на модулях SCM5B47 обеспечивает защиту от случайного включения напряжения в сети. до 240 В переменного тока.

Список литературы

  1. NIST, Национальный институт стандартов и тестирования
  2. Dataforth Corp.
  3. Rosemount
  4. Омега
    а. http://www.omega.com/tempera/Z/zsection.asp
    б. http://www.omega.com/tempera/Z/pdf/z246.pdf
  5. ASTM, Американское общество испытаний и материалов
  6. IEC, Международная электротехническая комиссия
  7. ANSI, Американский национальный институт стандартов
  8. Dataforth Application Note AN106, Введение в термопары
  9. Указание по применению Dataforth AN505, Аппаратная линеаризация нелинейных сигналов

Стандарты, относящиеся к термопарам

  • DIN 43722
  • DIN 43714
  • DIN 43760
  • DIN 43710
  • МЭК 304
  • МЭК 751
  • DIN IEC 548
  • ANSI MC 96-1-82
  • JIS C 1602-1981

Все, что вам нужно знать о термопарах

Датчики термопары относятся к популярным типам чувствительных элементов, используемых для измерения температуры в промышленных приложениях.Они выбираются из других датчиков, таких как термисторы, полупроводники и детекторы термометров сопротивления (RTD). Позвольте нам больше узнать о термопарах, их преимуществах и использовании.

Общие сведения о конструкции датчиков термопар

Термопары — это датчики температуры, состоящие из двух металлических сплавов, вырабатывающих напряжение. Это напряжение прямо пропорционально разнице температур между проводниками термопар. Каждый датчик термопары состоит из двух концов — измерительного конца (горячий спай) и конца электродвижущей силы или ЭДС (холодный спай).При изменении температуры горячего спая создается изменение ЭДС на холодном спайе. Эта выходная ЭДС регистрируется контроллером. ЭДС на выходе увеличивается с ростом температуры.

В зависимости от области применения для создания необходимого напряжения могут использоваться разные типы металлов. Это позволяет поставлять термопары в различных калибровках для удовлетворения различных требований к температуре применения.

Преимущества датчиков термопар

Существует множество причин, подтверждающих популярность датчиков термопар среди покупателей:

  • Автономный:

    Поскольку выходная ЭДС увеличивается в соответствии с изменениями температуры, нет необходимости во внешнем источнике питания.Таким образом, термопары самодостаточны в своей работе.

  • Простой и надежный:

    Конструктивно эти датчики просты, но надежны. Они построены из различных типов высокопрочных металлов, включая алюминий, железо, медь и платину. Это позволяет использовать датчики в различных промышленных приложениях с высокими требованиями.

  • Недорого: Известно, что термопары

    недорогие по цене. По сравнению с RTD они оказались почти в три раза дешевле, чем RTD.

  • Широкий диапазон температур:

    Термопары непосредственно измеряют температуру в приложении. Они могут измерять температуру до 2600oC.

Термопары — Промышленное применение

Преимущества термопарных датчиков делают их идеальным устройством для измерения температуры для различных промышленных применений:

  • Электродуговые печи
  • Противотуманные машины
  • Газовые турбины
  • Дизельные двигатели автомобильные
  • Духовые шкафы промышленные
  • Милливольтные системы газового контроля

Датчики термопары могут обеспечить точные измерения для промышленных приложений с экстремальными температурами.Они экономичны, надежны, быстро реагируют и очень эффективны на многие годы вперед.

Обзор датчиков температуры — NI

Используйте следующие характеристики, чтобы определить возможности и производительность вашего датчика температуры. Они применимы ко всем типам датчиков температуры, но с некоторыми оговорками и угловыми случаями. Выбирая датчик, осознайте влияние каждой характеристики на ваши измерения и обязательно выберите датчик, который точно соответствует требованиям вашего проекта.

Диапазон температур

Температурный диапазон датчика определяет температуры, при которых датчик рассчитан на безопасную работу и обеспечивает точные измерения. Каждый тип термопары имеет определенный температурный диапазон, основанный на свойствах металлов, используемых при создании этой термопары. ТС предлагают меньший температурный диапазон в обмен на лучшую линейность и точность, а термисторы обеспечивают самые низкие диапазоны температур, но превосходную чувствительность. Понимание всего диапазона температур, в которых вы можете подвергать датчик, может помочь предотвратить повреждение датчика и обеспечить более точные измерения.

Линейность

Идеальный датчик должен иметь абсолютно линейный отклик: единичное изменение температуры приведет к единичному изменению выходного напряжения во всем температурном диапазоне сенсора. В действительности, однако, ни один датчик не является идеально линейным. Рисунок 1 дает представление о зависимости температуры от напряжения трех датчиков, исследуемых в этом техническом документе.

Рисунок 1: Отклик датчиков температуры и выходного сигнала

Чувствительность

Чувствительность данного датчика показывает процентное изменение измеряемого выходного сигнала при заданном изменении температуры.Более чувствительный датчик, такой как термистор, может легче обнаруживать небольшие изменения температуры, чем менее чувствительный датчик, такой как термопара. Однако эта чувствительность достигается за счет линейности. Это может быть важным фактором при выборе идеального датчика для измеряемых температур. Если вы намереваетесь фиксировать изменения долей градуса в небольшом диапазоне температур, более идеальным вариантом будет термистор или RTD. Для регистрации более значительных изменений температуры в более широком диапазоне температур может быть достаточно термопары.Рисунок 2 дает относительное представление о напряжении.

Рисунок 2: Чувствительность различных типов датчиков температуры.

Время ответа

Время отклика — это время, необходимое датчику для реакции на изменение температуры. Многие факторы могут вызвать увеличение или уменьшение времени отклика. Например, более крупный RTD или термистор имеет более медленное время отклика, чем меньший. В обмен на этот недостаток и более низкое тепловое шунтирование, более крупный резистивный датчик температуры или термистор менее подвержен ошибкам самонагрева.Точно так же незаземленные переходы термопар обеспечивают более медленное время отклика в обмен на электрическую изоляцию. На рисунке 3 показана относительная разница во времени отклика для незаземленных и заземленных термопар.

Рисунок 3: Время отклика заземленных и незаземленных термопар

Устойчивость

Стабильность датчика температуры является показателем его способности поддерживать постоянный выходной сигнал при заданной температуре.Материал играет ключевую роль в стабильности данного датчика. По этой причине RTD часто изготавливают из платины, а также для обеспечения низкой реактивности. Однако подложка, к которой прикреплена платина, может деформироваться при длительном воздействии высоких температур, что может вызвать дополнительную и неожиданную деформацию, которая приведет к изменению измеренного сопротивления.

Точность

Как и в любом другом измерительном приложении, понимание требований к точности имеет решающее значение для обеспечения надежных результатов.Выбор вашего датчика и измерительного оборудования играет важную роль в абсолютной точности измерения, но более мелкие детали, такие как кабели, относительная близость к другому оборудованию, экранирование, заземление и т. Д., Также могут влиять на точность. При выборе датчика обратите внимание на указанные допуски и любые факторы, которые могут повлиять на эти характеристики (например, длительное воздействие высоких температур). Также будьте осторожны, выбирая датчик и измерительное устройство с аналогичной точностью. ТС с жестким допуском обходится дороже, но вы не сможете добиться дополнительной точности, если используете низкокачественное измерительное устройство.

Прочность

Чтобы ваши датчики температуры оставались работоспособными на протяжении всего приложения, вам необходимо понимать среду, в которой вы их развертываете. Некоторые датчики (например, термопары) более долговечны из-за своей конструкции. Однако металлы, выбранные для конкретной термопары, обладают разной устойчивостью к коррозии. Кроме того, датчик, заключенный в изолирующий минерал и защитную металлическую оболочку, более устойчив к износу и коррозии с течением времени, но он стоит дороже и обеспечивает меньшую чувствительность.Следует также отметить, что различные конфигурации датчиков могут иметь особые требования к монтажу для обеспечения надежного физического и теплового соединения.

Стоимость

Как и в любом другом аспекте проекта, стоимость может быть ключевым ограничивающим фактором. Например, в приложениях с большим количеством каналов преимущества линейности RTD могут быть перевешены относительным увеличением стоимости по сравнению с термопарами. Вы также должны учитывать добавленную стоимость проводки, монтажа и кондиционирования сигнала при рассмотрении общей стоимости системы.

Требования к условию сигнала

Для каждого типа датчика температуры требуется определенный уровень обработки сигнала для адекватного сбора и оцифровки измеренного сигнала для обработки. Выбранное вами измерительное оборудование может быть столь же важным для обеспечения точных измерений, как и датчик, и может смягчить или усугубить недостатки каждого типа датчика. Эти функции преобразования сигнала включают следующее:

  • Усиление
  • Компенсация холодного спая (только термопары)
  • Фильтрация
  • Возбуждение (только RTD и термисторы)
  • Корректировка ошибки смещения
  • Масштабирование до единиц температуры
  • Коррекция сопротивления свинца
  • Межканальная изоляция
  • Обнаружение обрыва термопары (только термопары)

Что такое термопара? Типы термопар, их применение и др.

Что такое термопара?


Американское общество испытаний и материалов (ASTM) определило термин термопара следующим образом:

Thermocouple, n.- в термометрии датчик термоэлектрического термометра, состоящий из электропроводящих элементов схемы. двух разных термоэлектрических характеристик, соединенных в стыке. [Том. 14.03, E 344 — 02 3.1 (2007).]

Другими словами, термопара возникает, когда любые два разных типа металлов, соединенных в месте соединения, подвергаются температурному градиенту. Когда два разных металла подвергаются температурному градиенту, они генерируют очень небольшой электрический заряд, обычно измеряемый в милливольтах, который коррелирует с температурой, которой подвергаются элементы.Это явление иногда называют эффектом Зеебека.

Термопары могут быть изготовлены из очень распространенных материалов, таких как железо и никель. Термопары также могут быть изготовлены из редких и дорогих материалов, таких как как платина и родий.

Какие типы термопар признаны надежными?
Хотя любые два разных металла можно соединить в термопару, ученые и специалисты по температуре признали, что предпочтительнее использовать определенные комбинации металлов, чтобы надежно измерить температуру.Эти надежные комбинации металлов называются типами термопар (они также неофициально упоминаются время от времени). время как калибровка термопары).

ASTM определил термин тип термопары следующим образом:

Тип термопары, n. — номинальный термоэлектрический класс материалов термоэлементов, которые при использовании в паре имеют стандартизованное соотношение и допуск между относительной ЭДС Зеебека и температурой, физическими характеристиками и присвоенным буквенным обозначением типа и цветовым кодом.[Том. 14.03, E 344 — 02 3.2 (2007).]

В Соединенных Штатах в стандарте ANSI / ASTM E 230 для каждого типа термопары определены разные буквенные и цветовые обозначения. Европейский Стандарты устанавливаются МЭК, который использует разные цветовые обозначения для термопар, но в основном придерживается тех же буквенных обозначений.

Итак, как мне узнать, какие типы термопар для чего используются?
ASTM и IEC признали следующие типы термопар.Типичный использование этих типов термопар изложено ниже.

1. Термопара типа J (наиболее распространенная): Эта термопара состоит из железной и константановой ножек и, возможно, является самой распространенной термопарой в использование в США. Термопара типа J без оболочки может использоваться в вакууме, восстановительной, окислительной и инертной атмосфере. Более тяжелый калибр — проволока рекомендуется использовать выше 1000 град. F, поскольку железная ветвь этой термопары быстро окисляется при высоких температурах.

2. Термопара типа K (наиболее распространенная, очень горячая): Эта термопара состоит из хромеля и алюмелевой ножки. Эта термопара рекомендуется для окислительная или инертная атмосфера до 2300 град. F. Езда на велосипеде выше и ниже 1800 град. F не рекомендуется из-за изменения ЭДС из-за гистерезиса. Этот Термопара достаточно точна и устойчива при высоких температурах.

3. Термопара типа N (новый, лучший тип K): Эта термопара состоит из Nicrosil и ножки Nisil.Эта термопара рекомендуется для того же диапазона, что и тип K. Он имеет лучшую устойчивость к разрушению из-за температурных циклов, зеленой гнили и гистерезиса, чем тип K и обычно очень конкурентоспособна по стоимости с типом K.

4. Термопара типа T (наиболее часто встречающаяся в реальных условиях холода): Эта термопара состоит из медной и константановой ножек. Может использоваться в вакууме, окислительная, восстановительная и инертная атмосферы. Он сохраняет хорошую устойчивость к коррозии в большинстве атмосфер и высокую стабильность при минусовых температурах.

5. Термопара типа E (наиболее распространенное силовое приложение): Эта термопара состоит из одной хромированной и одной константановой ножек. Эта термопара не подвержен коррозии в большинстве атмосфер. Тип E также имеет самую высокую ЭДС на градус среди всех стандартных термопар. Однако это термопару необходимо защищать от сернистой атмосферы.
6. Термопары типа B, R&S (наиболее распространенные настоящие, очень горячие): платиновые и родиевые термопары.Рекомендуется использовать в окислительных или инертных атмосферы. Уменьшение атмосферы может вызвать чрезмерный рост зерна и дрейф калибровки этих термопар. Типы R&S могут использоваться до 1480 C. Тип B может использоваться при температуре до 1700 C.

7. Термопара типа C (для самых жарких сред): Термопара из вольфрама и рения. Рекомендуется для использования в вакууме, высокой чистоты водород или чистая инертная атмосфера.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *