Что представляет собой термопара: Термопара — WIKA Россия

Термопара — WIKA Россия

Термопара – это температурный датчик, который передает напряжение электрического тока, зависящее от температуры. По сути термопара представляет собой два провода, изготовленных из разных материалов (металлов) и скрепленных или сваренных вместе.  Место соединения образует спай. При воздействии на спай изменяющейся температуры термопара реагирует, генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры. В отличие от терморезисторов термопара подходит для измерения более высоких температур (до 1 700 °C). Другим преимуществом является минимальный диаметр зонда термопары. Использование без защитной гильзы обеспечивает максимально короткое время отклика. Такие температурные датчики реагируют быстрее терморезисторов.

Термопара преимущества:

• широкий диапазон температур
• спай термопары может быть заземлен или изолирован
• надежность и прочность конструкции, простота изготовления

Термопара недостатки:

• необходимость контроля температуры холодных спаев. В современных конструкциях измерителей на основе прибора термопара используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС
• возникновение термоэлектрической неоднородности в проводниках, и, как следствие, изменение градуировочной характеристики из-за изменения состава сплава в результате коррозии и других химические процессов
• материал электородов не является химически инертным и при недостаточной герметичность корпуса термопары может подвергаться влиянию агрессивных сред, атмосферы и т.д.
• на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей
• зависимость ТЭДС от температуры существенно нелинейна. Это создает трудности при разработке втоничных преобразователей сигнала

В линейке датчиков WIKA вы можете подобрать подходящую модель термопары для каждого типа применения:

Термопара со встроенной защитной гильзой

Защитная гильза не допускает контакта агрессивных сред с температурным датчиком, а также воздействия других вредных факторов на него. Таким образом, обеспечивается защита персонала и окружающей среды.

Фланцевые модели защитных гильз из нержавеющей стали предназначены для установки в емкости и трубы. Резьбовые модели подходят для прямого присоединения к технологическому процессу посредством вкручивания их в резьбовые фитинги. У датчиков для измерения высоких температур термоэлектрические проводники встроены в защитную гильзу. Это позволяет осуществлять измерение очень высоких температур. Приборы для измерения температуры дымовых газов подходят для измерения температуры газообразных сред при низком диапазоне давления (до 1 бара).

Термопара для монтажа в имеющуюся защитную гильзу

Данная термопара может использоваться в сочетании с большим количеством конструкций защитных гильз. Благодаря специальному исполнению соединительной головки, датчика, длине штока и т. д. вы можете подобрать температурный датчик, который подходит для защитных гильз любого размера и применения.

Термопара для непосредственной установки в процесс

Эти приборы используются в случаях, когда необходимо измерить температуру технологического процесса. Термопара устанавливается непосредственно в сам процесс. Температурный датчик без защитных гильз подходит для применения в условиях отсутствия агрессивных и абразивных сред.

Термопара для измерение температуры поверхности

В линейке продукции WIKA вы можете найти

термопару с зондом для измерения температуры поверхности. Различные исполнения позволяют осуществлять замеры на плоских поверхностях, в том числе внутри печей для подогрева сырья и температуру поверхности труб промышленного и лабораторного назначения. Данный температурный датчик также может устанавливаться прямо в просверленное отверстие.

Термопара для использования в производстве пластмасс

Эти горячеканальная термопара специально разработаны для использования при производстве пластмасс.  Термопара подходит для таких задач измерения температуры, при которых происходит ее запрессовка в канал с пазами вместе с обработанными деталями или когда металлический наконечник датчика устанавливается непосредственно в просверленное отверстие.

Индивидуальные решения

В портфолио продукции WIKA представлено огромное количество моделей, изготавливаемых по индивидуальному заказу. Например, для применения в условиях высокого давления, при производстве и переработке полиэтилена или использовании в многозонных элементах в химической промышленности.

Наиболее точная термопара  — с термоэлектродами из благородных металлов:

• платинородий — платиновые ПП
• платинородий — платонородиевые ПР

Преимуществом является значительно меньшая термоэлектрическая неоднородность, чем у термопар из неблагородных металлов, устойчивость к окислению, высокая стабильность.

Термопара WIKA имеет широкий диапазон температур окружающего воздуха (рабочих температур) от -60 до +80°C. Согласно обновленному свидетельству об утверждении типа средств измерений термопара WIKA имеет расширенный межповерочный интервал 4 года.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

ТЕРМОПАРА — это… Что такое ТЕРМОПАРА?

термопара — термопара …   Орфографический словарь-справочник

Термопара — – первичный измерительный преобразователь в цепи электрического термометра, представляющий собой два разнородных проводника, спаянных концами, для получения элек­трического тока при тепловом воздействии на спай. Применяют для измерения… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ТЕРМОПАРА — датчик темп ры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно из металлич. проводников, реже из ПП). Действие Т. основано на эффекте Зеебека (см. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ). Если контакты (обычно спаи) …   Физическая энциклопедия

ТЕРМОПАРА — ТЕРМОПАРА, смотри в статье Термоэлемент …   Современная энциклопедия

ТЕРМОПАРА — термочувствительный элемент в устройствах для измерения температуры, системах управления и контроля. Состоит из двух последовательно соединенных (спаянных) между собой разнородных проводников или (реже) полупроводников. Если спаи находятся при… …   Большой Энциклопедический словарь

термопара — сущ., кол во синонимов: 3 • гипертермопара (1) • хромель алюмель (1) • элемент (159) …   Словарь синонимов

термопара — Чувствительный элемент авиационного датчика температуры в виде двух разнородных электрических проводников, в котором развивается термоэлектродвижущая сила при разности температур между рабочими и свободными концами. [ …   Справочник технического переводчика

термопара — 1.

3.1.8 термопара: Термоэлектрический чувствительный элемент, в котором под воздействием температуры контролируемого пламени вырабатывается электродвижущая сила (ЭДС). Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Термопара — Схема термопары. При температуре спая нихрома и алюминий никеля равной 300 °C термоэдс составляет 12,2 мВ …   Википедия

Термопара — [thermocouple] термо электрический датчик, состоящий из двух соединенных разнородных электропров. элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие термопары основано на эффекте Зеебека. Если контакты (обычно спаи)… …   Энциклопедический словарь по металлургии

классификация, как работает, особенности применения

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:

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 действия, схемы, таблица типов термопар и т.д.

Термопары — это наиболее распространенное устройство для измерения температуры. Термопары генерируют напряжение при нагревании и возникающий ток позволяет проводить измерения температуры. Отличается своей простотой, невысокой стоимостью, но внушительной долговечностью. Благодаря своим преимуществам, термопара используется повсеместно.

Стандартная термопара

Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Принцип работы термопары

Термопара представляет собой два провода, изготовленных из различных металлов. Эти два провода скреплены или сварены вместе и образуют спай. Когда на этот спай оказывают воздействие изменения температуры, то термопара реагирует на них генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры.

Если термопара подсоединена к электрической цепи, то величина генерируемого напряжения будет отображаться на шкале измерительного прибора. Затем показания прибора могут быть преобразованы в температурные показания с помощью таблицы. На некоторых приборах шкала откалибрована непосредственно в градусах.

Термопара в электрической цепи

Спай термопары

В конструкции большинства термопар предусмотрен только один спай. Однако, когда термопара подсоединяется к электрической цепи, то в точках ее подсоединения может образовываться еще один спай.

Цепь термопары

Цепь, показанная на рисунке, состоит из трех проводов, помеченных как А, В и С. Провода скручены между собой и помечены как D и Е. Спай представляет собой дополнительный спай, который образуется, когда термопара подсоединяется к цепи. Этот спай называется свободным (холодным) спаем термопары. Спай Е — это рабочий (горячий) спай. В цепи находится измерительный прибор, который измеряет разницу величин напряжения на двух спаях.

Два спая соединены таким образом, что их напряжение противодействует друг другу. Таким образом, на обоих спаях генерируется одна и та же величина напряжения и показания прибора будут равны нулю. Так как существует прямо пропорциональная зависимость между температурой и величиной напряжения, генерируемой спаем термопары, то два спая будут генерировать одни и те же величины напряжения, когда температура на них будет одинаковой.

Воздействие нагрева одного спая термопары

Когда спай термопары нагревается, величина напряжения повышается прямо пропорционально. Поток электронов от нагретого спая протекает через другой спай, через измерительный прибор и возвращается обратно на горячий спай. Прибор показывает разницу напряжения между двумя спаями. Разность напряжения между двумя спаями. Разность напряжения, показываемая прибором, преобразуется в температурные показания либо с помощью таблицы, либо прямо отображается на шкале, которая откалибрована в градусах.

Холодный спай термопары

Холодный спай часто представляет собой точку, где свободные концы проводов термопары подсоединяются к измерительному прибору.

В силу того, что измерительный прибор в цепи термопары в действительности измеряет разность напряжения между двумя спаями, то напряжение холодного спая должно поддерживаться на неизменном уровне, насколько это возможно. Поддерживая напряжение на холодном спае на неизменном уровне мы тем самым гарантируем, что отклонение в показаниях измерительного прибора свидетельствует о изменении температуры на рабочем спае.

Если температура вокруг холодного спая меняется, то величина напряжения на холодном спае также изменится. В результате изменится напряжение на холодном спае. И как следствие разница в напряжении на двух спаях тоже изменится, что в конечном итоге приведет к неточным показаниям температуры.

Для того, чтобы сохранить температуру на холодном спае на неизменном уровне во многих термопарах используются компенсирующие резисторы. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, так что температура воздействует на спай и резистор одновременно.

Цепь термопары с компенсирующим резистором

Рабочий спай термопары (горячий)

Рабочий спай — это спай, который подвержен воздействию технологического процесса, чья температура измеряется. Ввиду того, что напряжение, генерируемое термопарой прямо пропорционально ее температуре, то при нагревании рабочего спая, он генерирует больше напряжения, а при охлаждении — меньше.

Рабочий спай и холодный спай

Типы термопары

Термопары конструируются с учетом диапазона измеряемых температур и могут изготавливаться из комбинаций различных металлов. Комбинация используемых металлов определяет диапазон температур, измеряемых термопарой. По этой причине была разработана маркировка с помощью букв для обозначения различных типов термопар. Каждому типу присвоено соответствующее буквенное обозначение, и это буквенное обозначение указывает на комбинацию используемых металлов в данной термопаре.

Типы термопар и диапазон их температур

Когда термопара подключается к электрической цепи, то она не будет работать нормально пока не будет соблюдена полярность при подключении. Плюсовые провода должны быть соединены вместе и подсоединены к плюсовому выводу цепи, а минусовые к минусовому. Если провода перепутать, то рабочий спай и холодный спай не будут в противофазе и показания температуры будут неточными. Одним из способов определения полярности проводов термопары -это определение по цвету изоляции на проводах. Помните, что минусовой провод во всех термопарах — красный.

Цвет изоляции проводов термопар

Во многих случаях приходится использовать провода для удлинения протяженности цепи термопары. Цвет изоляции соединительных проводов также несет в себе информацию. Цвет внешней изоляции соединительных проводов — разный, в зависимости от производителя, однако цвет первичной изоляции проводов обычно соответствует кодировке, указанной в таблице выше.

Неисправности термопары

Если термопара выдает неточные показания температуры, и было проверено, что нет ослабленных соединений, то причина может крыться либо в регистрирующем приборе, либо в самой термопаре, первым обычно проверяется регистрирующий прибор, так как приборы чаще выходят из строя, чем термопары.

Более того, если прибор показывает хоть какие-нибудь показания, пусть даже неточные, то, скорей всего, дело не в термопаре. Если термопара неисправна, то обычно она не выдает вообще никакого напряжения, и прибор не будет выдавать никаких показаний. Если показаний на приборе нет совсем, то вероятно дело в термопаре.

Если Вы подозреваете, что термопара вышла из строя, то проверьте ее сигнал на выходе с помощью прибора, который называется милливольтный потенциометр, который используется для измерения малых величин напряжения.

Потенциометр

Термопары в составе цифровых датчиков температуры

Преобразователи термоэлектрические (термопары, ТП) типа ТХА и ТХК предназначены для измерения и контроля температуры жидких, твердых, газообразных и сыпучих сред в различных отраслях промышленности. Термопары применяются в составе цифровых датчиков температуры ZET 7020 TermoTC-485 и ZET 7120 TermoTC-CAN.

Цифровой датчик температуры ZET 7020

Цифровой датчик температуры ZET 7120

Термопары преобразуют воздействующую на них температуру в электрический сигнал, который еще требуется измерить для определения значения температуры. Термопара в составе с измерительным модулем является цифровым датчиком температуры, поскольку пользователь получает готовые данные, не требующие дополнительной обработки. Результаты измерений передаются в цифровом виде по интерфейсу RS-485 (с использованием модуля ZET 7020 TermoTC-485) или CAN (с использованием модуля ZET 7120 TermoTC-CAN) и могут использоваться для автоматического регулирования температуры, записываться регистратором температуры или отображаться на индикаторе — цифровом или виртуальном (на ПК).

Как купить цифровой датчик температуры?

1. Выбрать подходящую термопару, исходя из технических характеристик, представленных ниже, а также на страницах описания термопар.

2. Выбрать измерительный модуль ZET 7020 с интерфейсом RS-485 или ZET 7120 с интерфейсом CAN.

3. Добавить в корзину преобразователь интерфейса 7070 для измерительной линии RS-485, или выбрать подходящий модуль для подключения измерительной сети к компьютеру по USB, Ethernet, радиоканалу, GSM.

4. Если требуется работа в автономном режиме, добавить в корзину опцию «Автономные регистратор» (опция для ZET 7174 и ZET 7176).

5. Для отображения результатов измерений на индикаторе выбрать ZET 7176.

6. Указать в комментарии к заказу требуемую длину кабелей.

Типовые схемы измерительных сетей

Дополнительная информация по выбору устройств ZETSENSOR и построению измерительных систем представлена в разделе Помощь в настройке.

Технические характеристики преобразователей термоэлектрических типа ТХА, ТХК

По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающей среды термопары соответствуют группе исполнения С2 по ГОСТ Р 52931 — −40…+70 ºС. По устойчивости к механическим воздействиям термометры соответствуют группе N3 по ГОСТ Р 52931. Климатическое исполнение — У3, ТВ. Возможно изготовление ТП в климатическом исполнении УХЛ2 для работы при температурах от −60 до +70 ºС. Термопары, имеющие тропическое исполнение имеют в обозначении дополнительно ТВ (например, ТХА-1-3 ТВ).

Диапазон измеряемых температур для выпускаемых термопар соответствует ГОСТ 6616-94 и составляет:

— для ТП типа ТХА — от минус 40 до 1200 °С;

— для ТП типа ТХК — от минус 40 до 600 °С.

Номинальные статические характеристики (НСХ), их обозначения, материал термоэлектродов согласно ГОСТ 6616-94 приведены ниже:

Тип термопары	НСХ	Материал термоэлектродов
		положительный	отрицательный
ТХА	XA(K)	хромель	алюмель
ТХК	XK(L)	хромель	копель

Положительный термоэлектрод маркируется красным цветом. Термопары выпускаются по классу допуска 1 или 2 согласно ГОСТ 6616-94.

Ниже приведены значения допусков по температуре для соответствующих классов термопар типа ТХА и ТХК (ГОСТ 6616-94):

Тип термопары	Класс	Диапазон температур, °С	Предел допускаемого отклонения от НСХ, °С
ТХА	1	от −40 до 375	1,5
		свыше 375 до 1000	0,004·|t|
	2	от −40 до 333	2,5
		свыше 333 до 1200	0,0075•|t|
ТХК	2	от −40 до 300	2,5
		свыше 300 до 800	0,0075•|t|

где |t| — абсолютное значение температуры, °С

Преобразователь термоэлектрический (термопара) ТХК, ТХА конструктивно представляет собой два разнородных термоэлектрода (хромель-алюмель для ТХА, хромель-копель для ТХК), изолированных термостойкой изоляцией и сваренных с одного конца в рабочий спай. Защитная арматура выполняется из жаростойких и коррозионностойких сталей или из керамики (для измерения температуры в особо агрессивных высокотемпературных средах). Свободные концы термоэлектродов присоединяются к монтажной головке или выводятся при помощи кабеля. Рабочий спай может быть изолирован (И) или неизолирован (Н) от защитного корпуса. Изготавливаются преобразователи, имеющие два рабочих спая — две термопары одного типа, размещенные в одном корпусе (при обозначении указывается количество спаев −2). Головка преобразователей из прессматериала АГ-4В применяется в неагрессивной среде при окружающей температуре до 120°С; из полиамида — до 80°С. Максимальный диаметр выводного кабеля 10 мм. Каждая жила (провод) кабеля крепится на винт гайкой М4×0,7. Головка металлическая из сплава алюминия АК-12 (АЛ-2) (силумин) применяется в неагрессивной среде при окружающей температуре до 300°С. Максимальный диаметр выводного кабеля 12 мм. Каждая жила (провод) кабеля диаметром до 1,2 мм крепится на винт гайкой М4×0,7.

Технические характеристики преобразователей (термопар) платиновых типа ТТПП, ТТПР

Обозначение НСХ

Тип термопары	Обозначение НСХ
ТТПП — термопара ПП (платинородий 10 — платина)	S
ТТПП — термопара ПП (платинородий 13 — платина)	R
ТТПР — термопара ПР (платинородий 30 — платинородий 6)	B

Допускаемые отклонения от НСХ

Обозначение НСХ	Класс допуска	Рабочий диапазон температур, °С	Пределы допускаемых отклонений от НСХ, °С
ПП (S)	1	0…1100	± 1,0
ПП ®	2	1100…1300	± 1,0 +0,003(t-1100)
		0…600	± 1,5
		600…1300	0,0025•t
ПР (В)	2	600…1700	± 0,0025•t
	3	600…800	± 4,0
		800…1700	± 0,0050•t

Диаметр термоэлектродов

Тип термопары	Диаметр термоэлектродов, мм
ТТПП	0,4 (0,5) для ПР-10 (+) и 0,5 для ПлТ (-) 0,4 (0,5) для ПР-13 (+) и 0,5 для ПлТ (-)
ТТПР	0,4 (0,5) для ПР-30 (+) и 0,5 ПР-6 (-)

Принципы работы и устройство термопары — radiohlam.

ru

Если соединить два разнородных металла, то между разомкнутыми концами появится разность потенциалов (рис.1). Эта разность потенциалов называется термо-ЭДС, поскольку ее величина зависит от температуры. Соединим эти два проводника с обоих сторон и рассмотрим образовавшийся контур (рис.2). За положительное направление обхода контура примем направление по часовой стрелке.

При равенстве температур обоих мест соединения (т.1 и т.2) термо-ЭДС обоих мест соединений (Е1 и Е2) будут равны по величине, но противоположны по знаку (Е1=-Е2, т.к. при обходе контура в т.1 совершается переход из металла Б в металл А, а в т.2 — из металла А в металл Б). Если каким-либо образом сделать температуру мест соединения различной (например, нагреть или охладить т.2), то величины термо-ЭДС т.1 и т.2 станут различны и в цепи потечет ток, который будет определяться Еобщ=Е1+Е2 и сопротивлением контура. Это явление было открыто Зеебеком в 1921 году и в настоящее время широко используется для измерения температуры.

Если разорвать такой контур в каком либо месте (рис.3), то разность потенциалов между образовавшимися концами будет равна общей термо-ЭДС контура. Если известна температура одного из мест соединений (например, температура т.1), то по величине общей термо-ЭДС можно судить о температуре другого места соединения (о температуре т.2). То есть по величине общей термо-ЭДС можно судить о разнице температур мест соединений.

Если заменить часть провода из металла А (или из металла Б) куском другого провода (провода С), то общая термо-ЭДС не изменится при условии равенства температур т.3 и т.4 (рис.4). Это свойство называется законом промежуточных металлов, или законом Магнуса.

Рассмотрим цепи, изображенные на рис.5. При равенстве температур Т1=Т2=Т общие термо-ЭДС таких цепей равны между собой. Это очень важное свойство, позволяющее измерять общую термо-ЭДС, т.к. оно означает, что подключая между проводами металла А и металла Б измерительный прибор с обычными медными проводами (металл С) сумма термо-ЭДС, образованных контактами металл А — медь и медь — металл Б равна термо-ЭДС спая металл А — металл Б при той же температуре.

Термопара — это прибор, состоящий из двух сваренных между собой разнородных проводников (рис.6). Для измерения температуры с помощью термопары, одно место соединения (называемое рабочим спаем, т.1) помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а температуру двух других мест соединения (мест соединения с измерительным прибором, называемых холодными спаями, т.2 и т.3) измеряют с помощью других приборов и методов (например, с помощью термосопротивлений).

Термопары — это компактные, относительно грубые и относительно недорогие сенсоры, но они работают в самом широком из всех сенсоров диапазоне температур. В связи с этим, термопары, в основном, применяются для измерения экстремально высоких температур (до 2300 ⁰С). Термопары, в отличие от других сенсоров, не нуждаются в источнике тока, но для обработки сигнала термопар требуются прецезионные усилители. Также термопары более линейны, чем многие другие сенсоры и их нелинейность хорошо описывается математически.

Наиболее широко распространенные термопары — это ХК (хромель — капель) и ХА (хромель — алюмель). Вольт-температурные зависимости для различных термопар приводятся в ГОСТе в виде таблиц. Выходное значение напряжения в таблицах обычно приводится при температуре холодных спаев равной 0 ⁰С.

Термопары требуют для своего применения методов компенсации температуры холодных спаев. В промышленности применяют два основных метода.

1) Первый метод заключается в том, что провода от термопары до ЦПУ, к измерительному прибору, выполняют из тех же материалов, что и термопару (рис.5). В этом случае они называются компенсационными проводами.

Этот метод позволяет перенести места холодных спаев от термопары — в ЦПУ, где и измеряется их температура (обычно термосопротивлением, встроенным либо в специальную клеммную коробку, куда подключаются компенсационные провода, либо термосопротивлением, расположенным прямо на плате измерительного прибора, рядом с контактами, к которым подключаются компенсационные провода).

Недостатком этого метода является необходимость прокладывания дорогостоящих и неудобных для укладки и монтажа (они очень плохо гнуться) компенсационных проводов от объекта до ЦПУ. Этого недостатка лишен второй метод.

2) Смысл второго метода заключается в том, что в данном случае измерительный преобразователь, который измеряет температуру холодных спаев, вносит соответствующую компенсацию, усиливает и преобразует выходной сигнал в стандартный токовый, встраивается прямо в головку термопары. При этом стоимость измерительной системы уменьшается за счет отказа от компенсационных проводов (токовый сигнал в ЦПУ можно передавать по обычным медным проводам), но добавляются затраты на встраиваемый измерительный преобразователь. Кроме того, такому преобразователю требуется внешнее питание.

Развитие электроники приводит к постоянному уменьшению размеров и стоимости электронных компонентов, а также к повышению их качества, что делает второй метод наиболее перспективным. Возможно скоро появятся недорогие преобразователи, преобразующие сигнал термопары не только в токовый сигнал, но и в цифровой, что позволит подключать термопары к различным полевым шинам.

По конструкции различают термопары с изолированным и неизолированным спаем. У термопар с изолированным спаем рабочий спай электрически изолирован от земли, а у термопар с неизолированным спаем — нет. Термопары с неизолированным спаем можно подключать только к измерительным приборам с изолированными от земли входами, иначе образуются еще два замкнутых контура (через землю) и показания прибора будут неправильными. Для термопар с изолированным спаем неважно изолирован вход измерительного прибора от земли или нет.

Еще раз подчеркну, что величина измеренной термо-ЭДС термопары позволяет судить не о температуре рабочего спая, а о разнице температур рабочего и холодных спаев термопары. Это очень важное замечание, т.к. очень часто по измеренной мультиметром величине термо-ЭДС, не зная температуры холодных спаев пытаются судить о температуре рабочего спая, что является ошибкой!

В соответствии с законом Магнуса при обрыве термопары место разрыва можно соединить обычными медными проводами (но вставка не должна быть длинной, т.к. для исключения влияния такой вставки необходимо обеспечить как можно более точное равенство температур обоих ее концов).

Конструкция термопар. Статьи. Поддержка. ТД Эталон

В производственных процессах, где температурный контроль имеет решающее значение, широкое применение нашли термоэлектрические термометры, в основе которых лежат термопары. Они являются одними из самых распространенных средств измерения температуры. Об этом свидетельствует большое количество типов термопар, а также наличие стандартов, регламентирующих требования и характеристики.

Конструкции термоэлектрических преобразователей разнообразны. В целом, термопара представляет собой две проволоки из разнородных материалов, нагреваемые концы которых скручиваются, а затем свариваются или реже, в специальных случаях — спаиваются. Для предохранения от воздействия среды, термоэлектроды помещаются в защитную арматуру.

Один из вариантов конструктивного исполнения термопары:

1 – чувствительный элемент, состоящий из двух разнородных термоэлектродов, сваренных между собой на конце 2 (горячий спай). Термоэлектроды армируют изоляцией* 3 по всей длине и размещают в защитную арматуру 4. * В качестве изоляции применяются одно- или двухканальные трубки, или бусы из фарфора (при температуре до 1300°С) и окислы алюминия, магния или бериллия (свыше 1300°С.) В головке 5, снабженной крышкой 6, штуцером под кабель 7, находится розетка с клеммами 8 для присоединения к измерительному прибору посредством удлиняющего кабеля. 9 – неподвижный штуцер* *Возможны варианты исполнения с передвижным штуцером. L – длина монтажной (рабочей) части термоэлектрического преобразователя, которая погружается в среду измерения, различна для каждого конкретного типа термопары.

Термопары различаются:

• По способу контакта с измеряемой средой: погружаемые, поверхностные

 

• По условиям эксплуатации: стационарные, переносные, разового применения, многократного применения, кратковременного применения

 

• По защищенности от воздействия окружающей среды: обыкновенные, водозащищенные, защищенные от агрессивных сред, взрывозащищенные, защищенные от других механических воздействий

 

• По герметичности к измеряемой среде: негерметичные, герметичные

 

• По степени тепловой инерционности*: малой МИ (до 40 сек.), средней СИ (до 1 минуты), большой БИ (до 3,5 минут), ненормированной НИ

ТПП-0201 – показатель тепловой инерции 7 с	ТХА-9626 — показатель тепловой инерции 300 с	ТСП-9201 — показатель тепловой инерции, в зависимости от исполнения: 6,5 с; 20 с; 40 с

*Свойство, определяющее, как быстро термопара реагирует на изменение температуры среды, в которой осуществляются измерения, называется тепловой инерционностью.

 

• По устойчивости к механическим воздействиям: обыкновенные, виброустойчивые

ТХА-9204 – устойчивость к вибрации группа N3*

* Группа N3 — места, подверженные вибрации от работающих механизмов. Типовое размещение на промышленных объектах.

 

• По числу зон: однозонные, многозонные

 

• По наличию контакта термопары с металлической частью защитной арматуры: с открытой термопарой, с закрытой изолированной термопарой, с закрытой неизолированной термопарой

 

Конструкцию термопары определяют многие факторы. Учитываются условия эксплуатации, агрегатное состояние вещества, температуру которого требуется измерять, агрессивность внешней среды, диапазон измеряемых температур, тепловая инерционность и многие другие. На сайте ТД Эталон представлены термопары различных конструктивных исполнений, наши специалисты с готовностью помогут вам определиться с выбором того или иного конструктивного решения термопары, подходящего под ваши нужды.

Ступица для термопар

Термопара — это датчик, измеряющий температуру. Он состоит из двух разных типов металлов, соединенных одним концом. Когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температурой. Термопара — это простой, надежный и экономичный датчик температуры, используемый в широком диапазоне процессов измерения температуры.

Термопары производятся в различных стилях, например, зонды термопар, зонды термопар с соединителями, зонды термопар с переходным соединением, инфракрасные термопары, термопары с неизолированным проводом или даже просто термопары.

Термопары обычно используются в широком диапазоне приложений. Из-за широкого диапазона моделей и технических характеристик, но чрезвычайно важно понимать его основную структуру, функции и диапазоны, чтобы лучше определить правильный тип термопары и материал термопары для применения.

Как работает термопара?

Когда два провода, состоящие из разнородных металлов, соединяются на обоих концах и один из концов нагревается, в термоэлектрической цепи протекает постоянный ток.

Если эта цепь разорвана в центре, чистое напряжение холостого хода (напряжение Зеебека) является функцией температуры перехода и состава двух металлов. Это означает, что когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температурой.

Узнать больше

Зонды термопары против провода термопары?

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок.Наиболее распространены термопары из «неблагородных металлов», 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 термопаре.

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

Термопары типа

K известны как термопары общего назначения из-за их низкой стоимости и температурного диапазона.

Узнать больше

Как выбрать термопару? Поскольку термопара может принимать разные формы и формы, важно понимать, как правильно выбрать правильный датчик.
Наиболее распространенными критериями, используемыми для выбора, являются температурный диапазон, химическая стойкость, стойкость к истиранию и вибрации, а также требования к установке.Требования к установке также будут определять ваш выбор датчика термопары.

Существуют разные типы термопар, и их применение может отличаться. Открытая термопара будет работать лучше всего, когда требуется большое время отклика, но незаземленная термопара лучше в агрессивных средах.

Узнать больше

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.

Продукты OMEGA, используемые в этом приложении

Какова точность и температурный диапазон различных термопар?

Важно помнить, что как точность, так и диапазон зависят от таких факторов, как сплавы термопары, измеряемая температура, конструкция датчика, материал оболочки, измеряемая среда, состояние среды (жидкая, твердая , или газ) и диаметром либо провода термопары (если он оголен), либо диаметра оболочки (если провод термопары не обнажен, но в оболочке).

Узнать больше

Зонды термопары против провода термопары?

Важно помнить, что датчик температуры измеряет только его собственную температуру. Тем не менее, выбор датчика типа зонда по сравнению с датчиком проводного типа — это вопрос того, как лучше всего довести температуру спая термопары до температуры процесса, которую вы пытаетесь измерить.

Использование датчика проволочного типа может быть приемлемым, если жидкость не воздействует на изоляцию или материалы проводника, если жидкость находится в состоянии покоя или почти в этом состоянии, а температура находится в пределах возможностей материалов.Но если предположить, что жидкость коррозионная, высокотемпературная, находится под высоким давлением или течет по трубе, тогда датчик типа зонда, возможно, даже с защитной гильзой, будет лучшим выбором.

Все сводится к тому, как лучше всего довести соединение термопары до той же температуры, что и технологический процесс или материал, температуру которого вы пытаетесь измерить, чтобы получить необходимую информацию.

Узнать больше

Статьи по теме

Как работает термопара и какие типы термопар?

Для многих из нас, кто работает в области автоматизации, особенно в области автоматизации процессов, такие вопросы, как что такое термопара, как работает термопара или какие типы термопар могут показаться очень простыми вопросами.Большинство из них просто скажут, что это градусник, и оставят все как есть.

Когда мы спрашиваем о термодинамике, лежащей в основе этого, люди на самом деле не говорят об этом. В статье вы узнаете, что такое термопара, и все остальное, что вам нужно знать о термопарах.

Чтобы узнать больше о разнице между RTD, термопарами и термисторами, вы можете прочитать нашу статью о RTD, термопаре и термисторе

Что такое термопара?

Термопары — это электрические устройства, состоящие из двух разнородных электрических проводников, образующих разные электрические соединения при различных температурах.

Основываясь на термоэлектрическом эффекте, термопара вырабатывает зависящее от температуры напряжение, которое можно использовать для измерения температуры.

Помимо термопар, на рынке представлен широкий спектр датчиков температуры — резистивные датчики температуры (RTD), инфракрасные датчики, термисторы, кремниевые диоды — и это лишь некоторые из них. Плюсы и минусы каждого из них делают их более подходящими для одних приложений и менее идеальными для других.

Чтобы узнать больше о датчиках температуры, вы можете ознакомиться с нашей статьей о типах и применении датчиков температуры

Но прежде чем мы начнем говорить о различных типах термопар, давайте разберемся, как именно они работают.

Как работает термопара?

Принцип работы термопары основан на законе физики. Мы называем это эффектом Зеебека в честь Томаса Иоганна Зеебека. Этот французский ученый обнаружил, что если мы соединим два разных металла и нагреем их на одном конце, разница температур между двумя концами создаст электродвижущую силу (ЭДС). Давайте посмотрим на картинку ниже, чтобы лучше понять это:

Предоставлено termopares.com.br

Эта ЭДС зависит от типа используемых металлов и температуры.Следовательно, если мы знаем характеристики обоих металлов, мы можем рассчитать изменение температуры, измерив создаваемое милливольтное напряжение. Чтобы связать напряжение с изменением температуры, нам понадобится таблица термопар.

Чтобы узнать больше о таблице термопар, вы можете прочитать нашу статью о чтении таблицы термопар

Для каждого типа термопары будет своя справочная таблица, которая подводит нас к следующей теме. В следующем разделе обсуждаются типы термопар, доступных на рынке.

Типы термопар

Термопара состоит из двух металлов, которые создают ЭДС при изменении температуры на одном конце. Однако одна термопара не может работать во всех диапазонах температур, поэтому мы используем разные металлы для измерения всех необходимых нам диапазонов. Типы термопар можно отличить по цветам кабелей.

Но нужно быть осторожным, потому что эти цвета меняются в зависимости от страны и стандарта. Эта таблица даст вам представление о наиболее распространенных типах термопар, их диапазонах температур в некоторых из наиболее распространенных стандартов.

Схема подключения термопары

Любезно предоставлено температурными датчиками

Замена термопары

Термопары

имеют очень широкий диапазон температур, поэтому их часто используют в экстремальных условиях. Это делает замену термопары ключевым аспектом технического обслуживания. К счастью, интеллектуальные передатчики могут отслеживать состояние вашего основного элемента, а также его собственное здоровье. Эти устройства могут предоставить вам достаточно данных о вашем процессе для планирования профилактического обслуживания на основе прогнозного анализа.

Кроме того, они также могут предоставить вам данные о производительности различных датчиков, чтобы вы могли выбрать датчики с лучшими характеристиками и сроком службы для вашего процесса.

Если вам нужна помощь в выборе подходящего датчика температуры для вашего приложения, обратите внимание на наш новый интеллектуальный помощник по температуре.

Найдите и купите термопару, подходящую для вашего применения

Чтобы узнать больше о термопарах и измерении температуры, вы можете посмотреть наше видео по Измерение температуры или свяжитесь с нашими инженерами!

Как работает термопара?

Термопара — это тип датчика температуры.По сути, термопара работает, создавая электрический ток, который используется для измерения температуры.

Что такое термопара?

Чтобы иметь полное представление о том, как работает термопара, важно знать, что такое термопара. Термопара — это тип датчика температуры, который состоит из двух проводов из разнородных металлов. Он измеряет температуру с помощью эффекта Зеебека.

Существует много различных типов термопар, каждая из которых имеет свои уникальные характеристики в отношении диапазона температур, вибростойкости, долговечности, химической стойкости и совместимости с областями применения.Типы J, K, T и E известны как термопары из основного металла, которые являются наиболее распространенными типами термопар. Термопары типов R, S и B являются термопарами из «благородных металлов», они обычно используются в высокотемпературных приложениях.

Как работает термопара? Подробнее

Когда металл вступает в контакт с теплом, тепло передается через металл заряженными атомами — электронами. Томас Зеебек, немецкий физик, обнаружил, что когда металл нагревается, и температура передается от одного конца к другому, электричество также генерируется и проводится.Однако создать электрическую цепь из этого электричества невозможно. Как только металл соединяется в петлю, металл становится той же температуры, теряя электрический ток.

Разные металлы проводят тепло и электричество с разной скоростью и производят разные токи друг от друга при нагревании до одинаковой температуры. Взяв две полосы разнородных металлов одинакового размера и соединив их на каждом конце, создается петля. Если сделать одно соединение в металле очень горячим, а другое — очень холодным, электрический ток будет течь через петлю, создавая электрическую цепь.

Величина тока зависит от разницы температур между двумя концами. Поэтому можно создать формулу, которая преобразует ток в показания температуры.

Так работает термопара. Каждый тип содержит два разных металла и измеряет температуру чего-либо, вычисляя электрический ток, который затем вводится в формулу.

Зачем нужна термопара?

Термопара может измерять как более высокие, так и более низкие температуры, чем стандартный датчик температуры.Как правило, они дешевы и долговечны, что делает их хорошо подходящими для промышленных применений, включая OEM, нефть и газ, биотехнологии, фармацевтику и многие другие. Они также присутствуют во многих бытовых приборах, таких как тостеры, плиты и печи.

Мы можем предложить широкий выбор термопар для многих областей применения. Взгляните на наши универсальные термопары , миниатюрные термопары и термопары с минеральной изоляцией . Если вам нужна дополнительная информация, свяжитесь с нами, используя указанную выше информацию.

термопара | Определение и факты

Термопара , также называемая термопаром , термоэлектрический термометр или термометр , устройство для измерения температуры, состоящее из двух проводов из разных металлов, соединенных на каждом конце. Один спай находится там, где должна быть измерена температура, а другой поддерживается при постоянной более низкой температуре. В цепь включен измеритель.Разница температур вызывает развитие электродвижущей силы (известной как эффект Зеебека), которая приблизительно пропорциональна разнице между температурами двух переходов. Температура может быть считана из стандартных таблиц, или измерительный прибор может быть откалиброван для непосредственного считывания температуры.

Термопара

Мультиметр с подключенной термопарой для считывания температуры окружающей среды в градусах Цельсия.

Sovxx

Британская викторина

История повседневных технологий в 68 вопросах викторины

Вы когда-нибудь хотели получить нехронологическую историю технологий, которая в ту или иную эпоху стала частью повседневного опыта? А вы хотели эту историю в форме викторины? Тебе повезло! Проверьте свои знания.Пройдите эту викторину.

Любые два разных металла или металлических сплавов проявляют термоэлектрический эффект, но только некоторые из них используются в качестве термопар, например, сурьма и висмут, медь и железо или медь и константан (медно-никелевый сплав). Обычно платина с родием или сплав платины с родием используется в высокотемпературных термопарах. Типы термопар называются (например, тип E [никель, хром и константан], J [железо и константан], N [два сплава никель-кремний, один из которых содержит хром и магний], или B [сплав платины с родием] ]) в зависимости от металла, из которого сделаны провода.Наиболее распространенным типом является K (никель-алюминиевая и никель-хромовая проволока) из-за его широкого диапазона температур (от -200 до 1260 ° C [от -300 до 2300 ° F]) и низкой стоимости.

Термобатарея — это несколько последовательно соединенных термопар. Его результаты сопоставимы со средним значением нескольких показаний температуры. Последовательная схема также дает более высокую чувствительность, а также большую выходную мощность, которую можно использовать для управления таким устройством, как предохранительный клапан в газовой плите, без использования внешнего источника питания.

Что такое термопара и как она работает?

Что такое термопара?

Термопара — это датчик, используемый для измерения температуры. Термопары состоят из двух проводов из разных металлов. Ножки проволоки свариваются на одном конце, образуя стык. В этом переходе измеряется температура. Когда соединение испытывает изменение температуры, создается напряжение. Затем напряжение можно интерпретировать, рассчитав температуру.

Существуют ли разные типы термопар?
Существует множество типов термопар, каждый из которых имеет разные характеристики с точки зрения температурного диапазона, долговечности, вибростойкости, химической стойкости и совместимости с областями применения. Тип J K, T Термопары из основного металла, наиболее распространенные типы термопар. Термопары типов R и S — это термопары из «редких металлов», которые используются в высокотемпературных приложениях.

Где используются термопары?
Термопары используются во многих промышленных и научных приложениях.Их можно найти практически на всех промышленных рынках: электроэнергетика, горнодобывающая промышленность, нефть и газ, фармацевтика, биотехнологии, цемент, бумага, стекло и многие другие. Термопары также используются в бытовых приборах, таких как печи, печи, печи для обжига пиццы и печи для пиццы.
W Зачем нужна термопара?

Термопары обычно выбирают из-за их низкой стоимости, пределов высоких температур, широкого диапазона температур и долговечности.

Итак, когда возникла термопара?

История термопары

Еще в 1821 году немецкий физик Томас Иоганн Зеебек исследовал понятие различных металлов, когда они соединяются вместе.Он обнаружил, что наблюдались изменения температуры между суставами и магнитное поле — это известно как эффект Зеебака.

Отсюда позже было обнаружено, что магнитное поле является частью термоэлектрического тока. Напряжение, генерируемое двумя типами проводов, используется для измерения температуры от очень высокой до низкой.

Порог измерения температуры зависит от типа используемого материала провода, и, хотя при очень низком токе, мощность может генерироваться от спая термопары.

Ученые Майкл Фарадей и Георг Ом использовали эффект Зеебека для проведения экспериментов, помогающих лучше понять влияние удара и измерение температуры.

Благодаря этому открытию и дальнейшим исследованиям ученых на протяжении всей истории в начале 1900-х годов были произведены термопары. С тех пор технология развивалась и достигла того, чем она является сегодня. В настоящее время они используются во многих различных устройствах — от приготовления пищи до фармацевтического производства.

Производство термопары

С момента открытия измерения температуры изготовление устройства остается простым, но эффективным.Два металлических сплава соединяются вместе, образуя соединение.

Одна часть спая размещается на источнике, где необходимо измерить температуру. Вторая точка стыка поддерживается при постоянной температуре источника.

Диапазон температур зависит от типа металла, используемого при производстве термопары. Никель и никель имеют диапазон температур от -50 до 1410 градусов, а рений и рений — от 0 до 2315 градусов.

Конструкция термопары проста, и производители собирают датчики температуры из пары проводов.Эти провода обычно покрывают защитным слоем изолированной трубки.

Производители термопар определяют комбинацию металлов и калибровку, используемую для сборки. Использование термопары зависит от окружающей среды. Различные диаметры и материалы являются факторами, принимаемыми во внимание при изготовлении термопары конкретного типа.

В других случаях установка термопары в уже существующую систему может изменить конструкцию устройства производителем.

Типы термопар

Различные термопары изготавливаются для различных целей с использованием различных металлов.

Различные типы популярных термопар включают:

• Тип K: самый распространенный тип термопары, он недорогой, надежный и точный
• Тип J: также очень распространен, но имеет меньший размер диапазон температур, а также более короткий срок службы при более высоких температурах, чем тип K
• Тип T: стабильная термопара и используется для более низких температур
• Тип E: имеет более сильный сигнал и более высокую точность
• Тип N: имеет ту же точность и пределы, что и K, но немного дороже
• Тип S: для очень высоких температур и используется в основном в фармацевтической промышленности
• Тип R: аналогичен типу S с точки зрения производительности и часто используется при более низких температурах из-за своей точности и стабильности.
• Тип B: имеет самый высокий температурный диапазон из всех термопар. es

Различные типы термопар сгруппированы вместе, включая промышленные, универсальные и многоточечные.

Промышленные термопары — популярный тип. Производители предлагают эти термопары в диапазоне от «IS A — M». Термопары общего назначения подходят для большинства применений и имеют невысокую стоимость. Чаще всего производятся термопары общего назначения типа K.

Наконец, многоточечные термопары являются наиболее точным способом измерения температуры. Они используются там, где важны правильное измерение и управление температурой. Они производятся как типы E, K, J, N и T, которые изготавливаются из разных материалов.

Заключительные мысли о производстве термопары

Производство термопары зависит от различных потребностей измерения температуры. От низкого к высокому — разные металлы и материалы, используемые для создания термопары правильного типа для любого поддержания температуры.

Когда дело доходит до выбора подходящего, все зависит от исследований и знаний вашего производителя. Правильная температура любого элемента имеет решающее значение для производства всех продуктов, связанных с температурой.

Зачем нужны термопары? | Thermoworks

Все еще решаете, подходит ли термопара для вас или вашей организации? Ниже мы описали, что такое термопара и какие технические преимущества вы можете ожидать от определенных типов датчиков. В частности, мы сравнили датчики термопары и датчики термистора, чтобы вы могли лучше понять, почему вы можете использовать термопары.

Что такое термопара?

Есть несколько типов электронных датчиков температуры.Каждый из них имеет свои технические преимущества и недостатки в зависимости от предполагаемого назначения или применения датчика. Обычным выбором для коммерческих и профессиональных приборов является термопара . Термопара сделана из двух проволок из разных сплавов. Они свариваются вместе, образуя «термопару». Этот набор проводов создает напряжение, которое изменяется с температурой. Это напряжение можно измерить, обработать и отобразить как температуру. Разные сплавы работают по-разному.На протяжении десятилетий промышленность остановилась на нескольких конкретных «типах» термопар, в каждом из которых используется определенная комбинация определенных сплавов. Наиболее распространенной является термопара «типа K» (см. Термопары типа K от Thermoworks), которая изготовлена ​​из двух металлов: хромеля и алюминия. Это наиболее часто используемый тип в общепромышленном использовании, науке, пищевой промышленности и общественном питании.

На практике и с правильным датчиком и электронной технологией термопара дает несколько преимуществ по сравнению с другими распространенными датчиками, такими как термистор .Термисторы можно найти во многих недорогих цифровых термометрах. Их можно производить дешево, а электронику, необходимую для преобразования их сигналов в температуру, можно сделать очень недорого. Однако у недорогих термисторов есть некоторые ограничения, которые можно преодолеть с помощью термопар.

Диапазон температур
В зависимости от конструкции и материалов датчика температуры, в котором используется термопара типа K, диапазон температур может быть очень широким. Некоторые датчики могут измерять температуру до 2200 ° F (см. Высокотемпературные термопары типа K).Даже с изоляцией проводов, предназначенной для более низких температур, такой как ПТФЭ, диапазоны зондов часто могут охватывать от -58 ° F до 572 ° F. Многие датчики и термометры термисторного типа имеют более узкий диапазон. Хотя сейчас доступны некоторые термисторы с верхним пределом 572 ° F, их точность значительно ухудшается примерно на 300 ° F. Кроме того, термистор быстрее и необратимо повреждается при температурах выше установленного предела.

Скорость
Быстрый отклик важен во многих приложениях.На скорость датчика температуры напрямую влияет его масса или размер. Чем больше размер сенсора или зонда в сборе, тем медленнее будет считывание. Термистор сделан из бусинки углерода с двумя прикрепленными проводами. Затем его покрывают эпоксидной смолой или стеклом. Хотя большинство термисторов несколько большие (подходят для трубки зонда 1/8 дюйма или больше), современные технологии привели к появлению термисторов, которые могут быть довольно маленькими. Однако термопару все же можно сделать меньше даже самых крошечных термисторов. В конце концов, термопара состоит из двух проводов, тогда как термистор добавляет немного углерода и покрытие.При использовании тонкой проволоки для термопары чувствительный валик или сварной шов можно также поместить внутрь трубок очень узкого диаметра, таких как иглы для подкожных инъекций. Даже в трубке немного большего размера, скажем, диаметром 1/16 дюйма (в которую может поместиться усовершенствованный термистор) можно разместить шарик термопары дальше в заостренном конце зонда, чем термистор. Это способствует способности термопары уравновешиваться до заданной температуры несколько быстрее, чем термистор.

Конструкция зонда
Поскольку термопара сделана из соединения двух разных металлов, возможности для различных механических конструкций больше, чем для других сенсоров.Для крошечных датчиков в сборе можно использовать проволоку очень тонкого сечения. Плоская проволока часто используется для поверхностных термопар. Проволока большого сечения может использоваться для очень высокотемпературных датчиков или для чрезвычайно прочных сборок. Бусины термопар также подходят для датчиков воздуха или газа с быстрым откликом. Другие типы датчиков обычно имеют более ограниченные конструктивные ограничения.

Точность
В промышленности и науке термопары не всегда ассоциировались с высокой точностью. Многие производители термопар используют проволоку и методы, обеспечивающие только уровни точности, аналогичные тем, которые имеют недорогие термисторы.Тем не менее, ThermoWorks использует специальный провод для термопар, который обеспечивает точность сменных датчиков лучше, чем ± 0,9 ° F в диапазоне от 32 ° F до 212 ° F. Это лучше, чем у большинства термисторов того же диапазона. Точность термопары можно еще больше повысить, если узел зонда термопары будет постоянно прикреплен к электронной схеме, а затем откалиброван вместе с электроникой в ​​«калибровке системы». Этот процесс устраняет ошибку взаимозаменяемости отдельных термопар и способствует общей точности измерения всего в несколько десятых градуса.Усовершенствованная конструкция схем позволяет ThermoWorks обеспечивать точность некоторых термопар с точностью выше ± 0,5 ° F.

Стоимость
При сравнении типичных цен на промышленные датчики температуры термопары обычно считаются менее дорогими, чем некоторые типы научных или коммерческих датчиков и датчиков. По сравнению с датчиками массового производства недорогих потребительских товаров, термопара может быть несколько дороже, чем некоторые термисторы. Обычно это связано с более высокими затратами, связанными с более прочными материалами зондов промышленного класса.Не все термопары одинаковы. Некоторые производители датчиков заменяют низкокачественные провода термопар в своих сборках, чтобы указать более низкие цены. Результат — более низкая точность и более быстрый износ проволоки даже при нормальном использовании.

Прочие соображения
Термопары иногда избегают, когда общая стоимость термометра очень ограничена. Электроника, необходимая для считывания показаний термопары, сложнее и дороже, чем требуется для термистора. Некоторые производители сокращают здесь углы и поставляют электронику, которая не решает проблем с точностью, присущих термопарам.Многие термопары, производимые на Дальнем Востоке, дают измерения с точностью до нескольких градусов вместо нескольких десятых. Требования к спецификации следует внимательно прочитать.

---

Типы термопар типа K

---

Все датчики температуры ThermoWorks

Что такое термопары и как они работают? — Омега Инжиниринг

Узнать больше о типах термопар, зондах и проводе
Опубликовано 22 августа 2018 г.

Термопара — это датчик, измеряющий температуру.Он состоит из двух разных типов металлов, соединенных одним концом. Когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температурой. Термопара — это простой, надежный и экономичный датчик температуры, используемый в широком диапазоне процессов измерения температуры.

В этой статье более подробно объясняется принцип работы термопар.

ЭФФЕКТ ЗЕМБЕКА В 1821 году Томас Зеебек обнаружил непрерывный ток в термоэлектрической цепи, когда два провода из разнородных металлов соединяются на обоих концах и один из концов нагревается.Термопары производятся в различных стилях, например, зонды термопар, зонды термопар с разъемами, зонды термопар с переходным соединением, инфракрасные термопары, термопары с неизолированным проводом или даже просто термопары.

Термопары обычно используются в широком диапазоне приложений. Из-за широкого диапазона моделей и технических характеристик, но чрезвычайно важно понимать его основную структуру, функции и диапазоны, чтобы лучше определить правильный тип термопары и материал термопары для применения.

Каковы элементы общей конструкции термопары? Датчики термопары

состоят из проводов, часто называемых термоэлементами, изоляции, оболочки, торцевого уплотнения и средств соединения (удлинительные провода, соединители и т. Д.). Провода соединяются на одном конце, образуя «измерительный» или «горячий» спай.

Датчик должен быть подключен к считывающему устройству, которое компенсирует эталонную температуру. Если используется считывающее устройство термопары, оно будет содержать необходимую схему.Если используется милливольтметр, то необходима либо правильно подготовленная ледяная баня, либо другая компенсация холодного спая.

Какой диапазон напряжения у термопары?

Выход термопары зависит от типа термопары. Обычные категории термопар включают типы J, K, T, E и N, которые называются термопарами из основного металла, типы R, S и B, которые называются термопарами из благородных металлов, и типы C и D, которые называются термопарами из «благородных металлов». Термопары из тугоплавкого металла ».

Характеристики выходной мощности в зависимости от температуры для каждого типа определены в двух стандартах: ANSI / ASTM E230 и IEC 60584. Копии выходных таблиц также можно найти здесь.

Выходные данные термопары или таблицы температуры часто называют «кривыми термопар». Выход термопары не является линейным по температуре, это причина того, что уравнения термопары содержат ряд довольно длинных коэффициентов для их правильного определения.

Постоянная времени термопары

Постоянная времени определяется как время, необходимое датчику температуры 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 меньше время отклика термопары, но максимальная температура может быть ниже. Однако имейте в виду, что иногда оболочка зонда не может выдерживать полный температурный диапазон типа термопары. Типы термопар

Термопары

доступны в различных комбинациях металлов или калибровок.Наиболее распространены термопары из «неблагородных металлов», 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 термопаре.

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

Термопары типа

K известны как термопары общего назначения из-за их низкой стоимости и температурного диапазона.

Распространенные типы термопар Температурные диапазоны
Калибровка	Температура	Стандартный	Специальный
Дж	от 0 до 750 ° C (от 32 до 1382 ° F)	Больше из 2.2 ° C или 0,75%	Более 1,1 ° C или 0,4%
К	от -200 до 1250 ° C (от -328 до 2282 ° F)	Более 2,2 ° C или 0,75%	Более 1,1 ° C или 0,4%
E	от -200 до 900 ° C (от -328 до 1652 ° F)	Более 1,7 ° C или 0,5%	Более 1,0 ° C или 0,4%
т	от -250 до 350 ° C (от -418 до 662 ° F)	Больше 1.0 ° C или 0,75%	Более 0,5 ° C или 0,4%

Информация о продукте Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе .