Характеристики термопара – ГОСТ Р 8.585-2001 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования, ГОСТ Р от 21 ноября 2001 года №8.585-2001

Содержание

особенности, описание, виды и принцип работы термоэлектрических датчиков

Термопара типа КТермопара — это термоэлектрический преобразователь. Иными словами – это прибор, используемый для измерения температур в разных областях: в медицине, в промышленности, науке, в системах автоматики, а также в быту. В настоящее время термопары широко распространены и применяются практически повсюду. На практике чаще всего ис­пользуются термопары K типа, а также J и Т. С их помощью измеряют температуры воды, воздуха, газов, смазочных материалов и так далее.

Классификация по типам

При желании возможно создать такой прибор даже самостоятельно. Однако следует все же знать некоторые особенности таких преобразователей, их различие по типу применяемых материалов. А классифицируются виды термопар так:

  1. Термопара типа ЕТип E. Используется сплав хромель – константан. Эти датчики обладают высокой чувствительностью – до 68 мкВ/°C. Подходят для криогенного использования. Температуры, при которых возможно применение, колеблются от -50 °C до +740 °C.
  2. Тип J. Здесь применяют состав железо – константан. Используются для условий в температурных диапазонах от -40 °C до +750 °C. Имеет повышенную производительность –50 мкВ / °С.
  3. Термопары типа K выполняются на основе сплава хромеля и алюминия. Это, несомненно, самые популярные датчики широкого назначения. Обладают производительностью до 41 мкВ/°C. Применяются в температурных диапазонах от -200 °С до +1350 °C. В неокисляющих и инертных условиях датчики типа K используются до 1260 °C.
  4. Тип M. Эти термопары применяются в основном в вакуумных печах. Используются при температурах до +1400 °C.
  5. Термопара типа JРегуляторы типа N — никросил-нисиловые. Они стабильны и стойки к окислению, имеют производительность 39 мкВ/ °C. Поэтому их используют при температурах от -270 °C до +1300 °C.
  6. Устройства типов B, R и S выпускаются из сплава родия и платины. Класс B, R и S — датчики довольно дорогие и имеют низкую производительность: всего 10 мкВ/° C. Используются благодаря высокой надежности исключительно для измерения высоких температур.
  7. Датчики на основе сплавов рения и вольфрама. В основном они работают в автоматике промышленных процессов, в производстве водорода и так далее. Не рекомендуется применять в кислотных средах.

Технические характеристики прибора

Примечательно, что термопарам не нужны никакие дополнительные источники питания. Они применяются для измерения температур достаточно большого диапазона: от -200 °C до +2000 °C. При этом они обладают меняющимися параметрами. Проблематично еще и то, что надо учитывать влияние температуры свободных концов

на заключительные результаты измерений. Помимо этого, низкое выходное напряжение требует достаточно точных усилителей.

Цифровой термометрЯрким примером использования приборов, созданных по принципу термопар, служат компактные цифровые термометры. В настоящее время — это основной и, пожалуй, самый массовый прибор для осуществления статических и динамических измерений.

Выходным сигналом термопары является постоянное напряжение. Он достаточно просто преобразуется в цифровой код. А затем его можно измерить с помощью простейших приборов. Для этих целей можно взять, к примеру, малогабаритный цифровой мультиметр.

Измерительные приборы на основе термопар отличает высокая точность и чувствительность, а также правильность характеристик преобразования. Обычно напряжение на выходе колеблется от 0 до 50 мВ, а типичная производительность — от 10 до 50 мкВ/°C. Все зависит от используемых в датчике материалов.

Основной принцип работы

В основу принципа работы термопары положен термоэлектрический эффект, называемый иначе эффект Зеебека. Он гласит, что когда проводник подвергается воздействию, соответственно изменяется его сопротивление и напряжение.

Принцип действия термопары состоит в том, что если соединить последовательно два разнородных металлических проводника, то при этом образуется замкнутая электрическая цепь. Если затем нагреть это соединение, то в цепи возникнет электродвижущая сила (термо-ЭДС). Под ее воздействием в замкнутой цепи и возникает электрический ток.

Принцип работы термопары

Место нагрева, как правило, называют горячим спаем, соответственно холодный спай не нагревается. Значение термо-ЭДС измеряется путем подключения в разрыв электрической цепи гальванометра или микровольтметра. То есть она напрямую зависит от разности температур между холодным и горячим спаем.

Вследствие нагревания места соединения проводников термопары между свободными концами образуется разность потенциалов. Она легко преобразовывается в цифровой код. Возникает возможность определения температуры нагрева на месте соединения проводников.

Для точности проведения измерений холодный спай должен всегда иметь неизменную температуру. Поскольку этого довольно сложно добиться, применяются компенсационные схемы.

Достоинства и недостатки

Термопары обладают многими достоинствами в сравнении с аналогичными термоэлектрическими датчиками температуры.

К плюсам, например, относят:

  • простая конструкция;
  • прочность;
  • надёжность;
  • универсальность;
  • низкая стоимость;
  • можно пользоваться в самых разных условиях;
  • можно измерять самые разные температуры;
  • точность произведенных измерений.

Однако, как и любой другой прибор, эти датчики имеют свои недостатки:

  • довольно низкое напряжение на выходе;
  • нелинейность.

Измерение температур с использованием термопар, изобретенное еще в XIX веке, достаточно широко применяется в современном производстве. Кроме того, существуют такие сферы деятельности, где применение этих датчиков становится порой единственным возможным способом получения необходимых измерений.

Все, что нужно знать о термопарах

WS/O – Компактная метеостанция
НОВИНКА!

WS/O – Компактная метеостанция

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики для измерения температуры. Термопара (термоэлектрический преобразователь) — это два проводника из разных материалов, спаянных с одной стороны (горячий спай) и свободных с другой стороны (холодный спай- условный спай). Приспособление несложное, и принцип действия тоже – когда термопара нагревается или охлаждается, разные металлы меняют температуру с разной скоростью, и разница позволяет возникнуть термоэлектродвижущей силе (ЭДС), или, говоря другими словами, происходит эффект Зеебека. Благодаря этому удается измерить температуру.

Непосредственное участие в измерении ложится на горячий спай, а свободные концы подключаются к измерительному прибору. Главной характеристикой термопар, является их Тип, который определяется разновидностью спаянных металлов.

На прибор от термопары поступает напряжение в милливольтах, которое он сопоставляет с таблицей напряжений (согласно типу термопары), таблица заложена в памяти прибора и отражает текущее значение измерения.

Таблица для Тип K (NiCr-Ni)

Typ K

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70
-80
-90
-200.00 -5,891 -6,035 -6,158 -6,262 -6,344 -6,404 -6,441 -6,458    
-100.00 -3,553 -3,852 -4,138 -4,410 -4,669 -4,912 -5,141 -5,354 -5,550 -5,730
0   -0,392 -0,777 -1,156 -1,527 -1,889 -2,243 -2,586 -2,920 -3,242
  0 10 20 30
40
50 60 70 80 90
0   0,397 0,796 1,203 1,611 2,022 2,436 2,850 3,266 3,681
100 4,095 5,549 4,919 5,327 5,733 6,137 6,539 6,939 7,338 7,737
200 8,137 8,537 8,938 9,341 9,745 10,151 10,560 10,969 11,381 11,793
300 12,207 12,623 13,039 13,456 13,874 14,292 14,712 15,132 15,552 15,974
400 16,395 16,818 17,241 17,664 18,088 18,513 18,938 19,363 19,788 20,214
500 20,640 21,066 21,493 21,911 22,346 22,772 23,198 23,624 24,050 24,476
600 24,902 25,327 25,751 26,176 26,599 27,022 27,445 27,867 28,288 28,709
700 29,128 29,547 29,965 30,383 30,799 31,214 31,629 32,042 32,455 32,866
800 33,277 33,686 34,095 34,502 34,909 35,314 35,718 36,121 36,524 36,925
900 37,325 37,724 38,122 38,519 38,915 39,310 39,703 40,096 40,488 40,879
1000 41,269 41,657 42,045 42,432 42,817 43,202 43,585 43,968 44,349 44,729
1100 45,108 45,486 45,863 46,238 46,612 46,985 47,356 47,726 48,095 48,462
1200 48,828 49,192 49,555 49,916 50,276 50,633 50,990 51,344 51,697 52,049
1300 52,398 52,747 53,093 53,439 53,782 54,125 54,466 54,807    
Таблица для Тип J (Fe-CuNi)

Typ J

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -7,890 -8,096                
-100,00 -4,632 -5,016 -5,426 -5,801 -6,159 -6,499 -6,821 -7,122 -7,402 -7,659
0 0,000 -0,501 -0,995 -1,481 -1,960 -2,431 -2,892 -3,344 -3,785 -4,215
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 0,507 1,190 1,536 2,058 2,585 3,115 3,649 4,186 4,725
100 5,269 5,812 6,590 6,907 7,457 8,008 8,560 9,113 9,667 10,222
200 10,777 11,332 11,887 12,442 12,998 13,553 14,108 14,663 15,217 15,771
300 16,325 16,879 17,432 17,984 18,537 19,089 19,640 20,192 20,743 21,295
400 21,846 22,397 22,949 23,501 24,054 24,607 25,161 25,716 26,272 26,829
500 27,388 27,949 28,511 29,075 29,642 30,210 30,782 31,356 31,933 32,513
600 33,096 33,683 34,273 34,867 35,464 36,066 36,671 37,280 37,893 38,510
700 39,130 39,754 40,382 41,013 41,647 42,283 42,922 43,563 44,207 44,852
800 45,498 46,144 46,790 47,434 48,076 48,716 49,354 49,989 50,621 51,249
900 51,875 52,496 53,115 53,729 54,341 54,948 55,553 50,155 56,753 57,349
1000 57,942 58,533 59,121 59,708 60,293 60,876 61,459 62,039 62,619 63,199
1100 63,777 64,355 64,933 65,510 66,087 66,664 67,240 67,815 68,390 68,964
1200 69,536                  
Таблица для Тип L (Fe-CuNi)

Typ L

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -8,15                  
-100,00 -4,75 -5,15 -5,53 -5,9 -6,26 -6,6 -6,93 -7,25 -7,56 -7,86
0 0 -0,51 -1,02 -1,53 -2,03 -2,51 -2,98 -3,44 -3,89 -4,33
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 -0,52 -1,05 -1,58 -2,11 -2,65 -3,19 -3,73 -4,27 -4,82
100 5,37 5,92 6,47 7,03 7,59 8,15 8,71 9,27 9,83 10,39
200 10,95 11,51 12,07 12,63 13,19 13,75 14,31 14,88 15,44 16
300 16,56 17,12 17,68 18,24 18,8 19,36 19,92 20,48 21,04 21,6
400 22,16 22,72 23,29 23,86 24,43 25 25,57 26,14 26,71 27,28
500 27,85 28,43 29,01 29,59 30,17 30,75 31,33 31,91 32,49 33,08
600 33,67 34,26 34,85 35,44 36,04 36,64 37,25 37,85 38,47 39,09
700 39,72 40,35 40,98 41,62 42,27 42,92 43,57 44,23 44,89 45,55
800 46,22 46,89 47,57 48,25 48,94 49,63 50,32 51,02 51,72 52,43

Периодически у многих клиентов возникают проблемы с определением типа термопары, когда нет описательных характеристик и необходимо подобрать замену или аналог. Решить ее довольно просто, главное знать принципы классификации термопар. В системе классификации термоэлементов есть цветовая маркировка изоляции проводников.

Например, европейская классификация по сплавам для термопар Тип L (Fe-CuNi) и Тип J (Fe-CuNi) одинаковая, очень важно понимать что они не взаимозаменяемые и напряжение на выходе при одной и той же температуре у этих термопар будет разное. Таблица стандартов по цветовой маркировке изоляции проводов будет очень полезна в определении типа термопары, если нет никакой маркировки.

WS/O – Компактная метеостанция

Также необходимо отметить разновидность исполнения сенсорной части (горячего спая) термопар. Они бывают с изолированным и неизолированным рабочим спаем.

WS/O – Компактная метеостанция

Показатель быстродействия при измерении температуры у неизолированной термопары выше, чем у изолированной. Но при этом усложняется схема подключения и требуются изолированные модули ввода. Поскольку разница в быстродействии не столь существенна, в основном используются термопары с изолированным спаем.

Как и все измерители температуры, термопары имеют классификацию по точности.

Для примера классы точности Тип K и Тип J, самых распространенных в использовании термопар

Класс 1: ±1.5 °C или ±0.004 x T (Тип K: -40 до +1000 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Класс 2: ±2.5 °C или ±0.0075 x T (Тип K: -40 до +1200 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Технические характеристики наиболее популярных термоэлектрических преобразователей (термопар) в соответствии с ГОСТ 3044 приведены в таблице:

Тип термопары НСХ термопары Материал положительного термоэлектрода Материал отрицательного термоэлектрода Диапазон измеряемых температур, °C Рабочий диапазон температур, °C

ТХК

Тип L

XK (L) Сплав хромель НХ9,5 (90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав копель МНМц 43-0,5 (56% Cu + 44% Ni) -200…800 -200…600

ТХA

Тип K

ХА (K) Сплав хромель НХ9,5(90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав алюмель НМц АК 2-2-1 (94,5% Ni + 5,5% Al, Si, Mn, Co) -200…1300 -200…1000

ТЖК

Тип J

ЖК (J) Железо (Fe) Сплав константан (55% Cu + 45% Ni, Mn, Fe) -200…900 -200…700

ТПП

Тип S

ПП (S) Сплав платинородий ПР-10 (90% Pt + 10% Rh) Платина (Pt) 0…1600 0…1300

ТПР

Тип B

ПР (B) Сплав платинородий ПР-30 (70% Pt + 30% Rh) Сплав платинородий ПР-6 (94% Pt + 4% Rh) 300…1800 300…1600

Многие клиенты заблуждаются в том, что если типу термопары соответствует рабочий диапазон, например, 1200оС, то все модели термопары с этим типом будут работать в данном диапазоне. Незащищенный спай термопары быстро выгорит, и термопара выйдет из строя. Именно поэтому, сообразно задачам в измерении и рабочим диапазонам, есть разные по конструктиву и степени защиты модели термопар. Самой распространенной защитой для спая/термопары является металлический чехол или гильза из сплава Инконель 600 (2.4816, жаропрочный сплав на никелевой основе). Изоляцией для спая служит окись магния (MgO), сжатая под давлением. Такая защита делает термопару устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации (повышенное давление, вибрация, сотрясения), позволяет выдерживать высокие механические нагрузки и обеспечивает долгий срок службы термопары, а также в зависимости от диаметра позволяет термопаре быть гибкой.

Ярким примером такой термопары, которая достаточно универсальна в своем прикладном характере, является термопара в жаропрочной оболочке MKG/E:

Поскольку сферы применения термопар очень многогранны, то и модификации термопар имеют достаточное многообразие.

Например, для измерения температуры вязких веществ в экструдерах или измерении температуры подшипников, часто используются байонетные термопары. Такие, как BF1/T или BF2/T.

В пищевой промышленности часто используются прокалывающие термопары, для измерения температуры продукта. Это может быть просто необходимым условием, чтобы соблюдать технологический процесс.

Обращаем ваше внимание на то, что очень часто для сохранения точности в измерении температуры посредством термопар, требуются особые компоненты для их подключения, это коннекторы и компенсационный кабель.

Коннектор для термопар Тип K, J

Модель: ST/E

Коннектор для термопар
  • TE-разъем папа/мама
  • размер Мини/Стандарт
Предназначены для быстрого и надежного подсоединения термопар к измерительным приборам большинства производителей измерительной техники. Подсоединение имеет полярность.читать подробнее…
Компенсационный кабель для термопар

Модель: ALK/E

Коннектор для термопар
  • для термопар Тип К, J, L
  • силиконовая изоляция (-50…+200°C)
  • стекловолоконная изоляция (-50…+400°C)
  • ПВХ изоляция (-30…+105°C)
Подключение термопар (термоэлектрических преобразователей) к функциональным и вторичным приборам происходит посредством компенсационных проводов.читать подробнее…

Термопары самых различных модификаций Вы сможете найти в нашем каталоге, это позволит решить вам задачи по измерению температуры с уверенностью в надежности и качестве.

Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас термопары по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, небольшими партиями, ведь ни для кого не секрет, что термопары очень часто требуется подобрать под индивидуальные нужды клиента.

Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам.

 Коннектор для термопар

Область применения термопар очень широка, и, как правило, заменить их нельзя никаким другим прибором. Вот лишь некоторые из способов использования термопар:

  • промышленность и наука: с помощью термопар измеряется температура печи, выхлопных газов, дизельных двигателей, газотурбинных и паротурбинных установках и прочих промышленных процессов, в том числе автоматизированных; многие термопары подходят даже для работы в агрессивных средах, а также для использования при очень высоких температурах, например, с их помощью можно измерить температуру расплавленного металла;
  • быт: температура газовых котлов, водонагревателей, других отопительных приборов, паяльников, электроутюгов, электрокаминов;
  • наука и медицина: измерение температуры органов и тканей человека или животного.

Почти каждый и нас в той или иной степени сталкивается с применением термопар, поэтому полезно иметь о них хотя бы общее представление. Надеемся , что данная статья была полезна для вас, но если у вас остались вопросы, то мы с радостью ответим на них по телефонам по телефонам 8 (800) 500-09-67 и 8 (812) 340-00-57.

классификация, как работает, особенности применения

Термопары 3 Термопа́ра — устройство основанное на преобразовании электрического сигнала в показатель температуры при изменении физических параметров веществ, из которых состоит прибор. Термопары широко распространены в промышленности, коммунальном хозяйстве, используются в массе бытовых приборов и автомобилях. От самых простых приборов (которые можно встретить в обычных утюгах) до сложных и дорогих (жаростойкие термопластины для измерения температуры на газовых турбинах) их можно встретить везде, где стоит задача измерения температуры.

Как работает термопара?

Термопара состоит из пары проводников из отличающихся материалов, соединенных между собой только с одной стороны.

Регистрирующие приборы (аналоговые, цифровые) измеряют разницу термо-ЭДС возникающих в местах спайки и на концах проводников.

Действие прибора построено на эффекте Зеебека(термоэлектрической эффект). Представьте две проволоки соединенные между собой двумя спайками. Если нагревать/охлаждать одну спайку, то по кольцу потечет ток. Его вызывает термо-ЭДС, которая возникает за счет разности потенциалов между спайками.

Интересное видео о термопарах от НИЯУ МИФИ смотрите ниже:

Термопары 2

При одинаковой температуре спаек сума токов в цепи равна нулю – ток не течет. При отличающихся температурах возникает разность потенциалов между спайками. От интенсивности нагревания/охлаждения зависит и разность потенциалов.

Термо-ЭДС можно измерить. Она пропорциональна изменению разности температур на спайках. Самый простой способ измерения параметров тока в таких условиях – гальванометр (применяется для демонстрации эффекта Зеебека).

В современных сложных термопарах применяются электронные средства преобразования сигнала.

Особенности работы с термопарами для точных и высокоточных измерений

  1. Недостаток большинства термопар – это необходимость градуировки каждого прибора в отдельности.

    Для точных измерений на предприятиях-изготовителях каждая термопара проходит отдельные испытания.

  2. Необходимо вносить поправку на температуру среды измерительных устройств.
  3. Термопара должна находиться в одинаковых условиях по всей длине измерительного участка.
  4. Для определения наиболее точного результата можно использовать рядом с основной термопарой контрольные термопары.
  5. Для точных измерений используют провода с экранами, для уменьшения наводок: токи, вызываемые термо-ЭДС, незначительны по своей величине.

Ещё одно интересное видео о термопарах смотрите ниже:

Классификация термопар, их свойства и сферы применения

В российском ГОСТе применяется трехбуквенное обозначение кириллицей групп термопар, в международной классификации (МЭК) приняты латинские однобуквенные обозначения.

В большинстве случаев группы термопар соответствуют обеим системам классификации.

В таблице даны обозначения по ГОСТу, в скобках приведены аналоги по МЭК:

Тип термопары Материал Свойства
ТХА (К) Вольфрам + родий Для работы в нещелочных средах. Измеряет в пределах −250…+2500°С
ТНН (N) Никросил+ нисил Диапазон температур — 0…1230°С, относится к группе универсальных термопар
ТЖК (J) Железо + константан -200 до +750°С дешевый и надежный вариант для промышленности.
ТМК (Т) Медь + константан -250…+ 400°Снедорогие термопары
ТХК (L) Хромель+ копель наибольшая чувствительностью, но ограничены по диапазону измерений – до 600 °С и очень хрупкие.
ТПП (R, S) Платинородий + платина Для работы в газовых средах, окисленных средах. Недостаток – чувствительны к примесям, нагарам, требуют стерильных условий производства.
ТВР (А-1, А-2, А-3) Вольфрам + рений Диапазон измерений -22О0°С в нормальных средах. Сложны в производстве и эксплуатации.

В таблице приведены наиболее часто встречаемые в сети интернет термопары.

Также существуют другие виды термопар для редких условий работы. Как правило, это штучные приборы, разрабатываемые только под заказ.

Принцип работы термопары, определение, типы и виды термопар, схемы работы термопары, способы подключения

Термопара — термоэлектрический преобразователь — это два разных сплава металла (проводники) которые образуют замкнутую цепь (термоэлемент). Термопара — один из наиболее распространенных в промышленности температурный датчик. Применяется в любых сферах промышленности, автоматики, научных исследованиях, медицине — везде, где нужно измерять температуру. Так же применяется в термоэлектрических генераторах для преобразования тепловой энергии в электрическую.

Действие термопары основано на эффекте, который впервые был открыт и описан Томасам Зеебеком в 1822 г. — термоэлектрический эффект или эффект Зеебека. В замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термоэлектрический эффект (термо-ЭДС), если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.), термопара образует термоэлектрический термометр.

Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них. В среду, которую контролируют, помещают рабочий спай, а свободные концы подсоединяются к измерительному прибору. Чем больше различие между свойствами проводников и тепловой перепад на концах, тем выше термо-ЭДС.

По-простому — термопара это две проволоки из разнородных металлов (например, Хромель и Копель), сваренных или скрученных между собой. Место сварки (скрутки) называется рабочий спай Т1, а места соединения с измерительным прибором Т2 называют холодными спаями. То есть рабочий спай помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а холодные спаи подключают к приборам (милливольтметр). Но надо знать прибор — например, ИРТ 7710 не меряет температуру рабочего спая, он меряет разницу температур холодного и рабочего спаев. Это значит простым милливольтметром (тестером) мы можем узнать, поступает ли сигнал с рабочего спая (есть обрыв или нет), узнать где у термопары плюс (+) а где (-), примерно узнать какой тип термопары (но для этого нужен точный милливольтметр).

Типы, виды термопар

Типы российских термопар приведены в ГОСТ 6616-94.

Почему российские термопары? Термопара ТХК, то есть Хромель-Копель была придумана в СССР и сейчас выпускается только у нас и в странах СНГ. Не известно почему, но везде пишут ХК (L) — в скобках подразумевается международный тип, но это не так — на западе тип L это (Fe-CuNi). Может быть, они чем то и похожи по названию металлов входящих в сплав, но самое главное — у них разные таблицы НСХ. Мы с этим столкнулись, заказывая термопару из Италии. Наш совет — когда закупаете термопарный провод или кабель, сравнивайте таблицы НСХ, т.е. номинальные статические характеристики преобразователя ГОСТ Р 8.585-2001.

Таблица соответствия типов отечественных и импортных термопар

Тип температурного датчика

Сплав элемента

Российская маркировка температурных датчиков

Температурный диапазон

 

Термопара типа ТХК — хромель, копель (производства СССР или РФ)

хромель, копель

-200 … 800 °C

Термопара типа U

медь-медьникелевые

 

-200 … 500 °C

Термопара типа L

хромель, копель

ТХК

-200 … 850 °C

Термопара типа B

платинородий — платинородиевые

ТПР

100 … 1800 °C

Термопара типа S

платинородий — платиновые

ТПП

0 … 1700 °C

Термопара типа R

платинородий — платиновые

ТПП

0 … 1700 °C

Термопара типа N

нихросил нисил

ТНН

-200 … 1300 °C

Термопара типа E

хромель-константановые

ТХКн

0 … 600 °C

Термопара типа T

медь — константановые

ТМК

-200 … 400 °C

Термопара типа J

железо — константановые

ТЖК

-100 … 1200 °C

Термопара типа K

хромель, алюмель

ТХА

-200 … 1300 °C


Таблица ANSI Code (Американский национальный институт стандартов) и IEC Code (Международная электротехническая комиссия — МЭК)

В настоящее время в её состав входят более 76 стран (наша в том числе).

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)

КИП и Я — записки киповца » Архив блога » Таблица термо-ЭДС стандартных термопар

Автор: admin в рубриках: датчик, калибровка термопар, полезное, термопара

Основные значения термо-ЭДС стандартных термопар.

Градуировочные характеристики преобразователей (свободные концы ТП при 0°С)

Номинальные статические характеристики преобразования, термо-ЭДС, мВ

Стан-   ДСТУ ДСТУ ДСТУ ДСТУ ДСТУ ГОСТ   ДСТУ ГОСТ
дарт ANSI IEC IEC IEC IEC IEC,D   ANSI IEC  
ТП   ТМК ТМКн ТЖК ТХКн ТХК ТХК68   ТХА ТХА68
Т°С M M Т J E L   P K  
-200   -6,151 -5,603 -7,890 -8,825 -9,488 -9,488   -5,891 -5,892
-150   -5,112 -4,648 -6,500 -7,279 -7,831 -7,831   -4,913 -4,914
-100   -3,718 -3,379 -4,633 -5,237 -5,641 -5,641   -3,554 -3,553
-50 -1,732 -2,002 -1,819 -2,431 -2,787 -3,004 -3,004   -1,889 -1,889
0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
50 1,951 2,254 2,036 2,585 3,048 3,306 3,350 1,575 2,023 2,022
100 4,091 4,725 4,279 5,269 6,319 6,861 6,898 3,300 4,096 4,095
150 6,381   6,704 8,010 9,789 10,624 10,624 5,154 6,138 6,137
200 8,777   9,288 10,779 13,421 14,561 14,570 7,115 8,138 8,137
250 11,225   12,013 13,555 17,181 18,643 18,690 9,163 10,153 10,151
300 13,663   14,862 16,327 21,036 22,843 22,880 11,281 12,209 12,207
350 16,002   17,819 19,090 24,964 27,135 27,130 13,454 14,293 14,292
400 18,181   20,872 21,848 28,946 31,491 31,480 15,667 16,397 16,395
450 20,399     24,610 32,965 35,888 35,870 17,905 18,516 18,513
500 22,703     27,393 37,005 40,300 40,270 20,158 20,644 20,640
550 25,095     30,216 41,053 44,710 44,670 22,414 22,776 22,772
600 27,574     33,102 45,093 49,107 49,090 24,663 24,905 24,902
650 30,135     36,071 49,116 53,485 53,480 26,895 27,025 27,022
700 32,769     39,132 53,112 57,841 57,820 29,101 29,129 29,128
750 35,470     42,281 57,080 62,169 62,120 31,272 31,213 31,214
800 38,228     45,494 61,017 66,442 66,420 33,406 33,275 33,277
850 41,036     48,715 64,922     35,502 35,313 35,314
900 43,884     51,877 68,787     37,556 37,326 37,325
950 46,768     54,956 72,603     39,565 39,314 39,310
1000 49,680     57,953 76,373     41,529 41,276 41,269
1050 52,617     60,890       43,443 43,211 43,202
1100 55,574     63,792       45,308 45,119 45,108
1150 58,549     66,679       47,123 46,995 46,985
1200 61,537     69,553       48,887 48,838 48,828
1250 64,530             50,599 50,644 50,633
1300 67,523             52,258 52,410 52,398
1350 70,511             53,863 54,138  
1400 73,503                  

1. P — Platinel 5355 — Platinel 7674. C — Tungsten 5% Rhenium — Tungsten 26% Rhenium

2. НСХ ТСС(I) близка к ТХА(К), с диап. 0-800 С. НСХ ВР(А)-1 находится между (А)-3 и (А)-2 для диап. 0-1800 С, отличие 0,3%.

3. Термопары R, S, ТПП13, ТПП10 и ТПП68 не требуют компенсации свободных концов.

4. Стандарты: IEC — IEC584, DIN IEC584, ANSI — ANSI/ASTM, D — DIN43710, ДСТУ — ДСТУ2837-94, ДСТУ2857-94, ГОСТ — ГОСТ6616-68.

Оставьте отзыв

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

1 termopara chto eto princip raboty kharakteristiki vidy kak sdelat vybrat dlya ehlektropechi 1

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

1 termopara chto eto princip raboty kharakteristiki vidy kak sdelat vybrat dlya ehlektropechi 2

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

1 termopara chto eto princip raboty kharakteristiki vidy kak sdelat vybrat dlya ehlektropechi 3

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

1 termopara chto eto princip raboty kharakteristiki vidy kak sdelat vybrat dlya ehlektropechi 4

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

1 termopara chto eto princip raboty kharakteristiki vidy kak sdelat vybrat dlya ehlektropechi 5

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

1 termopara chto eto princip raboty kharakteristiki vidy kak sdelat vybrat dlya ehlektropechi 6

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!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *