Применение термопары: Термопары и их применение — RadioRadar

Содержание

Области применения термопар | Очерки развития термоэлектричества

Страница 19 из 36

Подбор наиболее подходящих материалов термоэлектродов для различных температурных диапазонов (от сверхнизких до сверхвысоких температур) явился одним из основных направлений развития термоэлектрической термометрии. Не менее важной тенденцией разработки термопреобразователей были поиски конструктивных усовершенствований защитных чехлов, арматуры, удлинительных проводов, компенсационных схем, наконечников и др. На рис. 6.2—6.5 показаны конструктивные схемы термопар для различных практических целей: для определения температуры расплавленного металла, контроля температуры вращающихся деталей и объектов, тепловых двигателей, измерения температур жидкости и газа под высоким давлением.

Рис. 6.2. Термопара конструкции Воллрата для расплавленных металлов [130]:
1 — токовыводы; 2 — рукоятка; 3 — средство для крепления головки термопары к рукоятке; 4 — защитный кожух; 5 — термопарные провода; 6 — головка термопары; 7 — открытые концы.
Рис. 6.3. Термопара конструкции Босомворта для измерения температур вращающихся деталей [101]: 1 — металлический корпус с термопарой; 2 — ось вращения; 3 — токовыводы; 4 — держатель.


Термопара оказалась удобным прибором для измерения температуры внутри и на поверхности обмоток трансформаторов и электрических машин. Для этой цели в нашей стране была разработана гибкая термопара из медного и константанового проводов, которые наматывались на специальную розетку (рис. 6.6).


Рис. 6.4. Термопара Ледерера для измерения температуры двигателя [115]: 1,2 — термоэлектроды; 3 — спай; 4 — полая заклепка; 5 — оболочка.

Для измерения температуры кожи служила разработанная американскими исследователями термобатарея в виде спирали из Константиновой проволоки, намотанной на изоляционную основу, на половину каждого витка которой методом электроосаждения наносилось
серебро. Термобатарея из 200 витков развивала достаточное для регистрации напряжение даже при относительно небольшой разнице между температурой кожи и температурой окружающей среды [108].
Термоэлектрические термометры для проведения биофизических и агрономических исследований разрабатывали Э. Шреве, Э. Мюллер и А. Сандерс, О. Куртис, Г. Гаузен, В. Нуссельт. Теоретический анализ работы термопар для этих целей, особенностью которых была возможность измерения температуры в объектах очень малых объемов, был проведен советскими исследователями А. П. Володиным, Е. В. Половниковой, Л. С. Эйгенсоном и В. П. Кисловым. На основе разработанной расчетной модели создана термопара, получившая маркировку «термоигла Т-Ш», которая отличалась от обычных медь- константановых термопар тем, что ее рабочий конец длиной 10— 20 мм состоял не из двух проволок, а только из одной — константановой. Погрешность измерений такой термопарой составляла 0,2— 0,5 % [40].

Параллельно с усовершенствованием конструкций термопар развивались технологические методы их изготовления. Наиболее распространенными способами создания надежных и прочных контактов проволочных ветвей была пайка и сварка. Метод сварки тонких термоэлектродов описан Г. П. Кульбушем (1932 г.), О. Здралеком и И. Врана (1935 г.), Л. Вруне (1938 г.) [21]. Установка для изготовления термоэлектрических термометров методом сварки разработана Η. П. Куриным [47].
Метрологическое обеспечение температурных измерений широкого круга объектов осуществлялось стандартными термопарами. Наиболее интенсивное развитие стандартизация и унификация термопар получила в нашей стране в конце 40-х годов. Работа была сосредоточена во ВНИИМ им. Д. И. Менделеева. В США это направление

явилось одним из аспектов деятельности Национального бюро стандартов США [125].

Рис. 6.5. Термопара конструкции Клейпула для измерения температуры жидкости, находящейся под воздействием высокого давления [102|:

  1. — токовывод в виде константанового провода;
  2. — штепсельный разъем; 3 — токовывод от железной проволоки; 4 — продольный паз; 5 — металлический корпус; 6 — стальной блок; 7 слюдяная прокладка; 8 — резьбовой выступ; 9 — канавка; 10 -спай константановой и железной проволок.

Термопара платина — платинородий — одна из первых стандартных термопар, которая градуировалась по международной температурной шкале, принятой в СССР в 1929 г. Уточненные интерполяционные формулы платинородий-платиновой термопары получены в 1949 г. Б. И. Пилипчуком [62]. В лаборатории высоких температур ВНИИМ им. Д. И. Менделеева в 1954 г. были изготовлены и отградуированы более пятидесяти образцовых термопар 1-го разряда, которые эксплуатировались в течение трех лет. Оказалось, что изменение их. градуировочных характеристик находилось в пределах нормы и составляло при температуре порядка 1000 °С не более 6 мкВ.

Таким образом, исследования показали, что платинородий платиновые термопары, как правило, могут использоваться в качестве термопар 1-го разряда в диапазоне температур 300—1100 °С в течение трех лет [94].
Разработка стандартных термопар была одним из основополагающих направлений развития термоэлектрической термометрии. Большая работа по расширению советского класса стандартных термопар была проведена в Институте металлургии им. А. А. Байкова и Институте общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова. Здесь под руководством А. А. Рудницкого изучалась возможность создания стандартных термопар из благородных металлов [67]. В то же время широкое распространение в практике температурных измерений получили и термопары из неблагородных металлов и сплавов: хромель — алюминий, хромель — копель, медь — константан, железо — константан.

Значительное внимание уделялось развитию нестандартных термопар.
Это направление термоэлектрической термометрии подразумевает широкий поиск конструктивных решений и материалов термопар для тех случаев, где применение стандартных термопар нецелесообразно либо по точности измерения, либо вследствие сложности условий, при которых проводятся эти измерения.


Рис. 6.6. Термопара для измерения температуры в электрических машинах [85].
Для измерения низких температур (в диапазоне 2— 30 К) предлагались термопары из чистой меди и меди с примесью 0,005 % олова. Можно было также использовать термопары из чистой меди и сплавов меди с индием, галлием, кремнием, германием, свинцом, висмутом, кобальтом и железом. Термо- ЭДС таких пар достигали 6 мкВ·К-1 [122].

В 50-х годах в Институте физической химии АН СССР разработана новая конструкция термопары из вольфрам — графита. Применяющиеся ранее термопары из этих материалов обладали двумя существенными недостатками: быстрым выгоранием рабочего конца и узким температурным диапазоном измерения (1500 °С) вследствие фарфоровой изоляции. В новой конструкции применялся сменный графитовый наконечник и изоляция из порошкообразной окиси алюминия. До 1650 °С термопара градуировалась сличением с платино-платинородиевой термопарой, а выше — по точкам плавления платины (1773 °С) и родия (1966 °С) [86]. Термопара вольфрам — графит применялась для измерения температуры в плавильной криптоловой печи. Испытания показали, что термопара такой конструкции может использоваться для продолжительных измерений температур до 2000 °С.


Для изготовления высокотемпературных термопар П. С. Кислый и Г. В. Самсонов в 1959 г. предложили использовать полупроводниковые сплавы. Они показали, что сплавы карбида бора и силицида хрома с металлоподобными соединениями (карбидами, боридами) обладают линейной температурной зависимостью ЭДС в диапазоне температур от 300 до 2200 °С [41].
Ряд работ советских и зарубежных физиков посвящен разработке теории термопар. В частности, расчет инерционности термопар проведен Р. Моффатом [ 121 [; динамические характеристики малоинерционных термопар вычислены Ю. И. Ситницким [75]; точный анализ систематических погрешностей термопар в динамическом режиме, предназначенный для градуировки термопар путем сличения одноименных термоэлектродов, проведен В. Паком [60]; анализ погрешностей погружаемых термопар определялся Дж. Бауэрлем [99],

В ЭИИНе им. Г. М. Кржижановского разработана теория термоэлектрических измерений температуры потока газа большой скорости и предложены конструкции датчиков, созданных по этой методике: трубчато-угловой датчик, датчик продольного обтекания, датчик температуры полного торможения и т. п. [46]. Г. А. Семенов на основе теории индукционного метода нагрева доказал возможность применения термопар для измерения температур газов и твердых тел в переменном магнитном ноле [71].

Условия применения термопар - Техноавтоматика

Термопары из неблагородных металлов 

  • Термопара типа K. Хромель — алюмель. ТХА

Термопары NiCr-NiAl предназначены для работы в окисляющих средах или инертных газах при температуре до 1200 °C (ASTM E230: 1260 °C) с максимальной длиной провода. Эти термопары требуют защиты от сернистых сред. Поскольку такие термопары менее подвержены окислению по сравнению с термопарами из других материалов, они как правило используются для работы при температурах выше 550 °С до максимального рабочего давления термопары.

  • Термопара типа J. Железо — константан. ТЖК

Термопары Fe-CuNi предназначены для работы в условиях вакуума, в окисляющих или восстановительных средах или инертных газах. Эти устройства применяются для измерения температур до 750 °C (ASTM E230: 760 °C)  с максимальной длиной провода.

  • Термопара типа N. Нихросил нисил. ТНН

Термопары NiCrSi-NiSi предназначены для работы в окисляющих средах, инертных газах или сухих восстановительных средах с температурой до 1200 °C (ASTM E230: 1260 °C). Эти термопары требуют защиты от сернистых сред. Данные термопары характеризуются значительной точностью при измерении высокой температуры. Напряжение источника (электродвижущая сила) и температурный диапазон почти полностью идентичны термопарам типа К. Эти устройства разработаны для работы в условиях, требующих более продолжительного срока службы и большей стабильности параметров.

  • Термопара типа E. Хромель-константановые. ТХКн

Термопары NiCr-CuNi предназначены для работы в окисляющих средах или инертных газах температурой до 900 °C (ASTM E230: 870 °C)  с максимальной длиной провода. Среди всех наиболее распространенных термопар устройства типа Е характеризуются наиболее высоким напряжением источника (электродвижущей силой) на градус Цельсия.

  • Термопара типа T. Медь — константан. ТМК

Термопары Cu-CuNi могут функционировать при температуре ниже 0 °C и имеют верхний температурный предел 350 °C (ASTM E230: 370 °C) , эти устройства разработаны для работы в окисляющих, восстановительных средах и инертных газах . Они не подвержены коррозии в условиях высокой влажности.

Термопары из неблагородных металлов благодаря своей универсальности и отличным характеристикам, пользуются популярностью у широкого круга потребителей. Наш каталог термопар ХА, ХК, НН, ЖК содержит термопары различной комплектации для разных условий эксплуатации.

Термопары из благородных металлов

Для более высоких температур применяются термопары типа ТППТ и ТПРТ

  • Термопара типа S, R. Платинородий — платиновые. ТПП

Термопары типа S предназначены для непрерывной работы в окисляющих средах или инертных газах температурой до 1600 °C. Эти термопары не предназначены для установки в металлические защитные трубки. Следует принять во внимание риск охрупчивания, вызываемый загрязнением материала термопар. 

  • Термопара типа B. Платинородий — платинородиевые. ТПР

Термопары типа В предназначены для непрерывной работы в окисляющих средах или инертных газах, а также для непродолжительной работы в условиях вакуума при температурах до 1600 °C. Эти термопары не предназначены для установки в металлические защитные трубки. Следует принять во внимание риск охрупчивания, вызываемый загрязнением материала термопар.

Термопары типов R, S и B обычно оснащены керамической закрытой защитной трубкой. Для металлических гильз или защитных трубок требуется внутренняя закрытая защитная трубка. Термопары, выполненные из благородных металлов, восприимчивы к загрязнению. Настоятельно рекомендуется оснастить эти термопары внешней защитой.

Термопара выбирается в зависимости от настройки устройства, к которому будет подключаться, диапазона измерения температур и среды использования. Будьте внимательны, потому как при несовпадении характеристик, данные, которые будет показывать измерительный прибор, будут неверными. Правильно подобрать термопару по типу или НСХ (номинально статистической характеристике) поможет менеджер компании «Техноавтоматика». Наш телефон +7 (831) 218-05-61.

Принцип действия термопар

Термопары самое известное средство измерения для многих сфер деятельности, таких как, промышленность, медицинские лаборатории, жилые дома и научные лаборатории. Применяются они для измерения температуры. Это связано с тем, что термопары имеют высоким диапазон измерения(от -270 до + 2500С), отличную точность, высокую надежность, низкую цену и свободную заменяемость. Для корректного применения нужно понимать ее принцип действия и структуру.

Принцип действия и структура термопар

Состоит термопара из двух проводников и трубки, которая служит защитой для термоэлектродов. Термоэлектроды состоят из неблагородных и благородных металлов, чаще всего из сплавов, закрепленные друг с другом на одном конце(рабочий конец или горячий спай), таким образом они образуют одну из частей устройства. Другие концы термопары (свободные концы или холодный спай) соединены с прибором измерения напряжения. Посередине двух несоединенными выводами возникает ЭДС, величина зависит от температуры рабочего конца.

Одинаковые термопреобразователи объединенные параллельно замыкают цепь, по правилу Зеебека, мы рассмотрим далее это правило, между ними образуется контактная разность потенциалов или термоэлектрический эффект, при соприкосновении на проводниках появляются электрические заряды, между их свободными концами возникает различие потенциалов, и он зависит от разности температур. Только тогда, когда температура между термоэлектродами одинакова, разница потенциалов приравнивается к нулю.

Например: Помещая спай с различными от нуля коэффициентами, в две кипящие кастрюли с жидкостью, температура первой 50, а второй 45, то разность потенциалов будет равна 5.

Разность потенциалов определяется разностью температур источников. Так же зависит материал из которого сделаны электроды термопары. Пример: У термопары Хромель-Алюмель температурный коэффициент равен 41, а у Хромель-Константан коэффициент равен 68.

Явление Зеебека

Состоит в следующем. Если в замкнутом контуре из двух разнородных проводников, а лучше полупроводников так, как эффект сильнее выражен для полупроводников, поддерживать места соединения этих проводников, обще принято называть, спаи, при разных температурах, то в такой цепи пойдет ток. Направление тока зависит от того какая из температур, какого спая выше. При одной разности в одном направлении, при другой разности в другом.

Это устройство, будучи разрезанным в одном из мест используется в качестве термопары, датчика температуры. В схеме 2, далее, будет показано спай 1, мы будем нагревать или охлаждать, а другой спай внутри гальванометра, который находится при комнатной температуре. В зависимости от того какая будет температура спая Т1 выше комнатной или ниже, стрелка гальванометра, будет отклоняться либо в одну, либо в другую сторону.

Если в цепи термопары обе проволоки из одного материала то ничего происходить не будет. Проверить это очень просто, возьмите две медные проволоки с изоляцией, меры безопасности никто не отменял, подсоедините их одними концами к гальванометру, а другими скрутите вместе (но лучше спаять), и начните нагревать, так же можно опустить в воду с кусочками льда. Если вы взяли одинаковые проволоки, то стрелка прибора останется на нуле. Но если вы возьмете разные проволоки и точно так же подсоедините их к прибору, а другие концы скрутите. И после этого будете нагревать или охлаждать, оголенные концы проводов, то вы сможете наблюдать, как и в какую сторону будет отклоняться стрелка гальванометра.

Методы подключения

Есть несколько методов включения преобразователя, но мы рассмотрим самые распространенные: простой и дифференциальный. Простой - измерительный прибор включается напрямую к двум термопарам. Дифференцированный - применяются проводники с разными соотношениями термо-ЭДС, соединённые в двух концах, а измерительный прибор подключается в разрыв одного из проводников.

Во время дистанционного включения, ставятся удлинительные либо компенсационные провода. Удлинительные провода создаются из тех же металлов, что и термоэлектроды, но с разными размерами. Компенсационные - изготовляются из благородных металлов, но их состав, отличается от состава термоэлектродов.

Термопара и принципы ее применения

Термопара (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации.

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары:

Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу (см. рисунок). Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

Принцип действия

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Когда концы проводника находятся при разных температурах, между ними возникает разность потенциалов, пропорциональная разности температур. Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом термоэдс. У разных металлов коэффициент термоэдс разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термоэдс в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

Принципиальная схема включения двух термопар

Способы подключения

Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термоэдс, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.

Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик :

  • Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
  • Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
  • При использовании длинных удлинительных проводов, во избежании наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
  • По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
  • Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
  • Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;
  • Для дополнительного контроля и диагностики измерений температуры применяют специальные термопары с четырьмя термоэлектродами, которые позволяют проводить дополнительные измерения сопротивления цепи для контроля целостности и надежности термопар.

Применение термопар

Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а так же в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

Преимущество термопар

  • Большой температурный диапазон измерения: от 200 °C до 1800—2500 °C
  • Простота
  • Дешевизна
  • Надежность

Недостатки

  • Точность более 1 °C труднодостижима, необходимо использовать термометры сопротивления или термисторы.
  • На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
  • Эффект Пельтье (в момент снятия показаний, необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный
  • Зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
  • Возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.
  • На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

Типы термопар

Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

  1. платинородий-платиновые — ТПП13 — Тип R
  2. платинородий-платиновые — ТПП10 — Тип S
  3. платинородий-платинородиевые — ТПР — Тип B
  4. железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК — Тип J
  5. медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн — Тип Т нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН — Тип N.
  6. хромель-алюмелевые — ТХА — Тип K
  7. хромель-константановые ТХКн — Тип E
  8. хромель-копелевые — ТХК — Тип L
  9. медь-копелевые — ТМК — Тип М
  10. сильх-силиновые — ТСС — Тип I
  11. вольфрам и рений — вольфрамрениевые — ТВР — Тип А-1, А-2, А-3

Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001.

В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. Тип L установлен только в немецком стандарте DIN и стандартные таблицы отличаются от таблиц для термопар ТХК. В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать отечественным стандартам, и типа С по стандарту АСТМ - ASTM International - (American Society for Testing and Materials).

Термопара - принцип работы | Сиб Контролс

Принцип работы термопар

Если два провода из разнородных металлов соединены друг с другом на одном конце, на другом конце данной конструкции, за счет контактной разницы потенциалов, появляется напряжение (ЭДС), которое зависит от температуры. Иными словами, соединение двух разных металлов ведет себя как гальванический элемент, чувствительный к изменению температуры. Такой вид температурного сенсора называется термопарой:

 

Данное явление предоставляет нам простой путь для нахождения электрического эквивалента температуры: необходимо просто измерить напряжение и Вы можете определить температуру этого места соединения двух металлов. И это было бы просто, если бы не следующее условие: когда Вы присоедините любой вид измерительного прибора к проводам термопары, то неизбежно сделаете второе место соединения разнородных металлов.

Следующая схема показывает, что железо - медное соединение J1 обязательно дополняется вторым железо - медным соединением J2 противоположной полярности:

Соединение J1 железа и меди (двух разнородных металлов) будет генерировать напряжение, зависящее от измеряемой температуры. Соединение J2, которое фактически необходимо , что мы каким-то образом подключили наши медные входные провода вольтметра к железной проволоке термопары, также соединение разнородных металлов, которое тоже будет генерировать напряжение, зависящее от температуры. Далее необходимо отметить, что полярность соединения J2 противоположна полярности соединения J1 (железный провод положительный; медный - отрицательный). В данное схеме имеется так же третье соединение (J3), но оно не оказавает влияние, потому что это соединение двух идентичных металлов, которое не создает ЭДС. Генерация второго напряжения соединением J2 помогает объяснить, почему вольтметр регистрирует 0 вольт, когда вся система будет при комнатной температуре: любые напряжения созданные точками соединения разнородных металлов будут равны по величине и противоположны по полярности, что и приведет к нулевым показаниям. Только тогда, когда два соединения J1 и J2 находятся при разных температурах, вольтметр зарегистрирует какое-то напряжение.

Мы можем выразить эту связь математически следующим образом:

Vmeter = VJ1 − VJ2

Понятно, что вольтметр «видит» только разницу между этими двумя напряжениями, генерируемыми в точках соединения.

Таким образом, термопары – это исключительно дифференциальные температурные сенсоры. Они формируют электрический сигнал, пропорциональный разнице температур между двумя различными точками. Поэтому, место соединения (спай), которое мы используем,чтобы измерить необходимую температуру, называют «горячим» спаем, в то время как другое место соединения (от которого мы никак не можем избежать) называется «холодным» спаем. Такое название произошло от того, что обычно, измеряемая температура выше температуры, в которой находится измерительный прибор. Большая часть сложностей применения термопар связана с именно напряжением «холодного» спая и необходимости иметь дело с этим (нежелательным) потенциалом. Для большинства применений необходимо измерять температуру в одной определённой точке, а не разницу температур между двумя точками, что делает термопара по определению.

Существует несколько методов, чтобы заставить датчик температуры на базе термопары измерять температуру в нужной точке, и они будут рассмотрены ниже.

Студенты и профессионалы очень часто находят общий принцип влияния «холодного» спая и его эффектов невероятно запутанным. Чтобы разобраться в данном вопросе, необходимо вернуться к простому контуру с железо - медными проводами, показанному ранее как «отправная точка», а затем вывести поведение данного контура, применяя первый закон Кирхгоффа: алгебраическая сумма напряжений в любом контуре должна быть равна нулю. Мы знаем, что соединение разнородных металлов создает напряжение, если его температура выше абсолютного нуля. Мы также знаем, что с тем, чтобы сделать полный контур из железного и медного провода, мы должны сформировать второе соединение железа и меди, полярность напряжения этого второго соединения будет обязательно противоположной полярности первого. Если мы обозначим первое соединение железа и меди как J1, а J2 второе, мы абсолютно уверенны в том, что напряжение, измеренное вольтметром в этой схеме, будет VJ1 − VJ2.

Все контуры термопары – независимо от того, простые они или сложные – демонстрируют эту фундаментальную особенность. Необходимо мысленно представить простой контур из двух разнородных металлических проводов и затем, выполняя «мысленный эксперимент», определить, как этот контур будет вести себя в местах соединения при одинаковой температуре и при различных температурах. Это - лучший способ для любого человека понять, как работают термопары.

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).

что это такое, принцип действия термопары, подключение преобразователя

В повседневной жизни каждого человека встречались приборы и устройства, одним из определяющих факторов работы которых была температура. Начиная от температуры в системах отопления и заканчивая промышленными предприятиями, процесс выпуска продукции которых связан со строгим соблюдением температуры, процедура контроля данного параметра очень важна как для жизнедеятельности, так и для энергосбережения. Одним из устройств по контролю температуры является термопара, или термоэлектрический преобразователь. Термопара – что это такое?

 

Термопара газового котла

Назначение

Термоэлектрический преобразователь, или термопара, является приспособлением, используемым для контроля температуры на промышленных предприятиях, в процессе научных исследований, при эксплуатации автоматики и в медицинских учреждениях.

Физическая величина, численно определяющая размер энергии тела, получаемой за счет движения молекул веществ, в зависимости от теплоты, называется температурой. Поскольку непосредственно температуру вещества измерить невозможно, то ее величину определяют, благодаря трансформации иных физических параметров вещества. В качестве таких физических параметров могут выступать давление, электрическое сопротивление, объем, интенсивность излучения, температурная электродвижущая сила, коэффициент расширения вещества и ряд других.

Существует два способа контроля температуры:

  • При непосредственном контакте с объектом с помощью термопар;
  • При отсутствии непосредственного контакта с объектом – пирометрия либо термометрия излучения используется при необходимости измерения очень больших температур.

Принцип действия термопары

Особенностью работы термопары является наличие термоэлектрического эффекта, или эффекта Зеебека, названного в честь ученого, открывшего данное явление в 19 веке. Сущностью такого эффекта является наличие контактной разности потенциалов между разнородными проводниками. Соответственно, принцип работы термопары заключается в следующем.

При скрутке двух концов разнородных проводников или сплавов таким способом, чтобы они представляли собой закольцованную электрическую цепь, и если далее поддерживать противоположные окончания проводов при разной температуре, то в данной цепи сформируется термоэлектродвижущая сила, величина которой будет пропорциональна разности температур между скрутками проводников. Соответственно, цепь, состоящая из двух разнородных проводников либо сплавов, является термопарой, или термоэлементом.

Эффект термоэлектричества

Величина тока работающих термопар зависит от:

  1. Материала проводников;
  2. Разности температур на противоположных спайках.

Проводник термоэлектрического преобразователя, по которому электрический ток направлен от горячей спайки к холодной, является положительным, при обратном направлении электрического тока термоэлектрод является отрицательным. Маркировка термопары осуществляется в следующем порядке:

  1. Принадлежность самого устройства;
  2. Материал положительного проводника;
  3. Материал отрицательного проводника.

Разновидности и конструктивные особенности

Виды термопар

Термопары ввиду своих структурных особенностей подразделяются на такие виды:

  1. По специфике применения:
  • Наружное;
  • Погружаемое.
  1. По особенностям предохраняющего кожуха:
  • без кожуха;
  • со стальным кожухом – устройство эксплуатируется для контроля температур до 600оС;
  • со стальным кожухом из специфического сплава – устройство необходимо для измерения температур до 1100оС;
  • с кожухом из фарфора – устройство применяется для контроля температур до 1300оС;
  • со стальным кожухом из тугоплавких сплавов – устройство эксплуатируется при температурах более 2000оС.
  1. По методу фиксации термопреобразователей:
  • С неподвижным чувствительным элементом;
  • С подвижным чувствительным элементом;
  • С подвижным креплением.
  1. По герметичности клемм:
  • С простой верхушкой;
  • С водонепроницаемой верхушкой;
  • Без колпачка, со специфической герметизацией выводных клемм.
  1. По изолированности:
  • Изолированные от влияния активных или неагрессивных сред;
  • Не изолированные.
  1. По герметизации от большого давления:
  • Не герметичные;
  • Герметичные.
  1. По стойкости к механическому влиянию:
  • Устойчивые к вибрации;
  • Ударостойкие;
  • Простые.
  1. По количеству контролируемых зон:
  • Рассчитанные на одну зону;
  • Рассчитанные на несколько зон.
  1. По скорости реакции на изменение температуры:
  • С высокой инерционностью. Скорость реагирования составляет до 210 секунд;
  • С посредственной собственной инерцией. Скорость реакции составляет до 60 секунд;
  • С малой инерционностью. Скорость реакции составляет до 40 секунд;
  • С ненормированной скоростью реакции.
  1. По длине функционирующей части:
  • Длиной от 120 мм до 1580 мм. Находят свое применение в однозонных термопарах;
  • Длиной до 20000 мм. Используются в многозонных термопарах.

К конструктивным особенностям термопар относятся:

  1. Рабочий спай двух проводников в основном образовывается путем электродуговой сварки предварительно скрученных термоэлектродов. Одним из способов соединения является пайка, однако подключение термопары вольфрам-рениевой или вольфрам-молибденовой обходится обычным скручиванием без дополнительной сварки;
  2. Проводники соединяются только в активной части. Остальная часть проводов строго изолируется;
  3. Изоляционным материалом может быть любой источник, вплоть до воздуха, однако температура измеряемой среды должна быть ниже 120оС. При температурах вещества до 1300оС применяются фарфоровые изоляторы. Поскольку при t> 2000оС фарфор теряет свои физические свойства и размягчается, то применяются трубки из окиси алюминия, магния, бериллия, тория, циркония;
  4. Для предотвращения механического влияния на термопару ее помещают в предохранительную трубку-кожух с герметизированным концом. Этот кожух должен обеспечивать изоляцию от внешней среды, предотвращать механические натяжения и обеспечивать хорошую теплопроводность. Выдерживание предельной температуры термопары в течение длительного времени и стойкость к активной среде контролируемого вещества являются основополагающими требованиями к трубке-кожуху.

Типы термопар и их характеристики

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Термопара хромель-алюмель ТП6

Термоэлектрический преобразователь хромель-алюмель предназначен для эксплуатации в агрессивных и благородных средах, а также допускается использовать в сухом водороде и вакууме, однако на короткое время. Отличительной особенностью ТХА является максимальная устойчивость к облучению внутри ядерного реактора. К недостаткам устройства относятся сравнительно высокая восприимчивость к механическим воздействиям и непостоянство температурной электродвижущей силы. Такие типы термопар применимы для измерения температуры вещества от -200оС до 1100оС и эксплуатируются  в основном в сталеварных печах, энергосиловой аппаратуре, отопительных приборах и научной работе.

В качестве положительного электрода выступает проводник никелевого сплава хромель НХ9,5, а роль отрицательного электрода занимает проволока никелевого сплава алюмель НМцАК2-2-1.

Термопара хромель-копель (ТХК)

Термопара хромель-копель ТХК 1199

Основными областями по применению термопар хромель-копель являются промышленные, производственные предприятия и сфера научных исследований. Наряду с остальными термопарами, устройство работает в основном для длительных измерений температуры до 600оС, хотя граничные пределы по температуре составляют от -253оС до 1100оС. Имеется максимальная восприимчивость из всех выпускаемых термопар, также присутствует паразитная большая восприимчивость к механическому воздействию на термодатчик. В качестве проводника для позитивного щупа используется никелевый сплав хромель НХ9,5, проволокой же для негативного щупа является медно-никелевый сплав копель МНМц43-0,5.

Термопара железо-константан (ТЖК)

Термопара железо-константан

Термоэлемент ЖК нашел применение в научных испытаниях и производственных предприятиях в агрессивных, благородных, восстановительных веществах и вакууме при -203оС<t<1100оС. Кроме высокой восприимчивости, к достоинствам ТЖК относится низкая себестоимость. Большая восприимчивость к механическому воздействию на электроды и маленькая коррозийная устойчивость металлического щупа являются негативными сторонами ТЖК. Сырьем для позитивного электрода термопары является малоуглеродистая сталь, отрицательный электрод состоит из медно-никелевого сплава константан МНМц40-1,5.

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Термопара вольфрам-рений

В производстве керамики, тугоплавких металлов, твердых сплавов, разливке стали, контроле температуры газовых потоков, низкотемпературной плазмы применяется термопара вольфрам-рений. Эти типы термопар считаются наилучшими термопарами в промышленности с рабочей t>1800оС. Веществами, с которыми эксплуатируется термопара, являются  сухой водород, азот, гелий, аргон и вакуум при температуре 1300оС<t<3000оС.

К достоинствам прибора ВР относятся:

  • Наилучшая механическая устойчивость при высоких температурах;
  • Стабильная работа при знакочередующихся нагрузках;
  • Устойчивость к многократным и стремительным теплосменам.
  • Простота в производстве и не восприимчивость к загрязнениям.

Отрицательными свойствами являются недостаточная воспроизводимость температурной электродвижущей силы, нестабильность работы при облучении.

Материалами позитивного и негативного проводников, соответственно, являются:

  1. ВР5 и ВР20;
  2. ВАР5 и ВР20;
  3. ВР10 и ВР20.

Термопара вольфрам-молибден (ТВМ)

Будучи очень дешевыми термопарами, эти типы термопар массово эксплуатируются для

измерения температуры в благородных средах, водороде, вакууме, при 1400оС<t<1800оС. К дополнительным преимуществам относятся большая механическая устойчивость и отсутствие суровых правил к химической чистоте от момента производства до установки и работы. Недостатками являются хрупкость элемента при больших температурах, низкое значение электродвижущей силы и восприимчивости, смена полюсов при t>1400оС.

Позитивные и негативные электроды изготавливаются из вольфрамовой и молибденовой проволоки, которые являются металлами технической чистоты.

Термопара платинородий-платина (ТПП)

Термопара платинородий-платина

Функциональность ТПП характеризуется максимальной достоверностью и устойчивостью, потому широко применяется в научных опытах и технике. Также за счет своих физических особенностей ТПП стала эталоном температурной шкалы МПТШ-68. Комфортный температурный диапазон – до 1600оС. Слабой стороной ТПП является повышенная восприимчивость к загрязнениям, очень высокая цена, нестабильная работа при облучении. В качестве материалов щупов выступают сплавы платинородия ПР10 или ПР13 для позитивного щупа и платина для негативного щупа.

Термопара платинородий-платинородий (ТПР)

Эти типы термопар, прежде всего, эксплуатируются при производстве цемента, стали и стекла, огнеупоров, ввиду возможности длительное время контролировать температуру более 1400оС. Помимо возможности применения в вакуумной среде, к дополнительным преимуществам ТПР относятся сравнительно большая устойчивость при очень больших температурах, лучшая механическая прочность, практически отсутствие хрупкости и минимальная восприимчивость к загрязнению. Проводник электропозитивного щупа изготовлен из платинородия ПР30, негативный щуп выполнен на платинородия ПР6.

Изложенный материал объясняет, что такое термопара, их разнообразие, специфические особенности и сферы использования. Становится понятен физический смысл и порядок определения температуры в той или иной среде.

Видео

Оцените статью:

Функция, типы, выбор и применение

Термопары - это датчики, измеряющие температуру. Их области применения варьируются от промышленного производства и экспериментальных установок до термометров для мяса, которые вы используете дома. Их часто используют везде, где важно иметь возможность надежно отслеживать или записывать данные о температуре. Я написал этот блог, чтобы дать вам представление о функциях, типах, выборе и применении термопар.

В этом посте мы рассмотрим:

В заключение мы расскажем о выборе, установке и использовании термопар в инженерных лабораториях.

Для тех, кто хочет быстро оторваться от земли, вот три основных шага по настройке системы контроля температуры:


Краткое руководство пользователя Шаг первый Приобретите следующее:

- Термопара зонда K-типа
- Разъемы для термопар
- Ручной измеритель термопары

Часто термопары зонда K-типа достаточно для общих измерительных задач. Портативное устройство Omega HH800 является хорошим выбором благодаря своей базовой функциональности и способности одновременно работать с двумя термопарами разных типов.

Шаг второй - Подключите провода термопары к разъему термопары с помощью небольшой отвертки и отложите это в сторону.

- На портативном измерителе выберите в меню термопару K-типа.

- Вставьте разъем термопары в измеритель и включите его.

- Выберите желаемые единицы (° F или ° C) в меню портативного измерителя.

- Убедитесь, что температура соответствует температуре окружающей среды.

Примечание. Если измеритель показывает температуру, отличную от окружающей, проверьте тип термопары в настройках портативного измерителя.

Шаг третий

Когда портативный измеритель правильно отображает комнатную температуру, готово! Теперь вы можете установить зонд в свой эксперимент с уверенностью, что он будет считывать правильную температуру.



Что такое термопара?

Как они работают?

Сердечник термопары обычного термоэлементного зонда состоит из двух разнородных металлов, соединенных в одной точке. Когда эта точка подвергается изменению температуры ( ΔT ), между двумя разнородными металлами внутри точки создается температурный градиент.Из-за термоэлектрического эффекта , также известного как эффект Пельтье-Зеебака , электрический потенциал В, образуется поперек этого температурного градиента. Калибровка между этим электрическим потенциалом и известными температурами позволяет определять неизвестные температуры на конце термопары. Схема стандартной термопары К-типа показана ниже в , рис. 1 .

Рисунок 1: Базовая схема термопары типа К ( Источник )

Это поведение можно описать следующим упрощенным термоэлектрическим уравнением, полученным из уравнений, управляющих эффектами Зеебака, Пельтье и Томсона.Более подробную информацию об этом можно найти здесь.


Типы датчиков термопар и их соответствующие свойства

Так же, как существует множество разнообразных применений термопар, существует множество типов термопар, которые им соответствуют. Здесь мы обсудим два наиболее распространенных типа термопар, используемых в промышленности: зонды и термопары для поверхностного монтажа. Вы можете найти ссылки на подробные ресурсы в конце этого раздела.

Зонд Термопары

используются в любое время, когда вам нужно контролировать или записывать температуру жидкости или газа внутри замкнутого объема, трубы или сосуда под давлением.Пример термопары зонда показан ниже в Рис. 2 .

Рисунок 2: Термопара обычного зондового типа с удлинителем и разъемом (Источник)

Датчики термопары зондового типа бывают различных типов, наиболее распространенными из них являются датчики термоэлементов (разнородных металлов), описанные выше, за которыми следуют платиновые датчики сопротивления, в которых используются либо резисторы с платиновой проволокой, либо плоские пленочные резисторы и датчики термисторного типа. в которых используется керамика (оксиды металлов).Последние два типа, хотя и более дорогие, обычно имеют точность от 0,1 ° C до 1,5 ° C, что значительно выше, чем у традиционных датчиков термоэлементов, точность которых находится в диапазоне от 0,5 ° C до 5,0 ° C. Прежняя термопара термоэлементного типа, хотя и менее точна, часто подходит для большинства общих применений. Полная таблица сходств и различий приведена ниже в Таблице 1.

Таблица 1: Типы датчиков термопар и их соответствующие характеристики (Источник)

Следует отметить, что при использовании датчиков зондового типа в среде, где оболочка и наконечник зонда погружены в жидкость, может возникнуть некоторая ошибка из-за теплопроводности вдоль оболочки термопары в систему или из нее.

Все эти типы термопар можно найти с удлинителями различной длины с разъемами или без них, с резьбовыми или безрезьбовыми вставками, а также с оболочкой различной длины для различных потенциальных применений.

Различные измерительные узлы и их применение

В дополнение к типам датчиков, описанным выше, существуют также различные материалы оболочки, используемые для защиты термоэлементов в различных областях применения. Здесь мы кратко коснемся трех переходов, которые доступны в качестве опций, имеющихся в продаже: открытый, изолированный и заземленный (заземленный).Каждый из этих типов показан в таблице ниже в Рисунок 3 .

Открытое соединение: Используется в основном для измерения температуры некоррозионного газа, когда предпочтительно более быстрое время отклика.
Изолированный переход: Для использования в приложениях, где измеряемая жидкость или газ являются коррозионными или иным образом вредны для термоэлемента. Из-за изоляции время отклика меньше, чем у открытого перехода.

Заземленный переход: Вариант изолированного перехода, который рассчитан на приложения с более высоким давлением и имеет более быстрое время отклика. Этот тип также подходит для применения в агрессивных средах.

Рисунок 3: Три типа измерительных переходов (Источник)

Поверхностный монтаж

Термопары для поверхностного монтажа аналогичны обычным термопарам, однако они отличаются тем, что вместо датчика, устанавливаемого на конце оболочки, датчик монтируется заподлицо с плоским материалом, который может быть прикреплен к поверхности.Плоский монтаж предназначен для устранения ошибок, которые могут возникнуть, если весь датчик не соприкасается с измеряемой поверхностью. По этой причине термопары для поверхностного монтажа часто встречаются с кольцевым датчиком, что упрощает установку с помощью различных распространенных креплений. Они также бывают самоклеящимися или цементными для применения при более низких температурах. Их примеры показаны ниже: , рис. 4, и , рис. 5, соответственно.

Рисунок 4: Термопара для поверхностного монтажа с монтажным кольцом (Источник)

Рисунок 5: Термопара для поверхностного монтажа с липкой накладкой (Источник)


Как выбрать настройку термопары

Чтобы правильно выбрать термопару для вашего проекта, необходимо обязательно ответить на несколько основных вопросов:

          • Какую среду вы будете контролировать?
          • Каков ваш прогнозируемый диапазон температур?
          • Какова ваша желаемая частота дискретизации?
          • Вы хотите записывать или просто отслеживать данные о температуре

Информация, касающаяся вашей операционной среды, содержит информацию о вариантах выбора типа оболочки.Температурный диапазон и чувствительность термопар определяются комбинацией сплавов, из которых состоит датчик (например, J-типа, K-типа и т. Д.). В таблице 2 приведен список наиболее распространенных типов термопар.

Таблица 2: Типы и свойства термопар (Источник)

Примечание: Различные типы датчиков термопар были упомянуты до этого момента в образовательных целях, однако в этом разделе и вообще вне контекста этого сообщения в блоге, когда кто-то ссылается на тип термопары, они обычно имеют в виду J-образный, K-образный и т. Д.а не тип датчика, который используется внутри самой термопары. Для получения дополнительной информации о типах термопар вы можете посетить Omega.

Желаемая частота дискретизации определяется вашей потребностью или отсутствием необходимости наблюдать тенденции за малый или большой временной шаг. Если событие короткое или происходит периодически в течение небольшого временного шага, датчик с более высокой частотой дискретизации, вероятно, будет иметь больше смысла, поскольку он будет фиксировать детали этого события. Если вы хотите, как правило, контролировать температуру с течением времени, то, вероятно, будет достаточно менее дорогостоящего датчика с более низкой частотой дискретизации.

Наконец, что наиболее просто, необходимо определить, хотите ли вы отслеживать и отображать свои данные в реальном времени или записывать их для экспорта для анализа. Если вы хотите контролировать свою температуру и устанавливать предупреждения в режиме реального времени, вы можете подключить провода от термопар к специализированным разъемам для термопар, которые показаны ниже на рис. 6 , а затем использовать портативный цифровой термометр, предназначенный для подключения разъемов термопар. пример которого показан ниже на Рис. 7 .

Рисунок 6: Разъем термопары (источник)

Рисунок 7: Обычная модель портативного цифрового термометра (Omega HH800) (Источник)

Если ваш проект требует мониторинга и записи данных, термопары должны быть подключены к карте сбора данных, которая затем вставляется в шасси National Instruments (NI) и взаимодействует с программным обеспечением NI LabView . Мы не будем вдаваться в подробности настройки для этого здесь, поскольку это сложный и трудоемкий процесс.

Где купить

Все компоненты, обсуждаемые в этом блоге, являются коммерческими готовыми компонентами, которые можно найти в McMaster-Carr или у вашего предпочтительного авторизованного дилера контрольно-измерительных приборов.


Пример использования

Объединив все это вместе, мы можем пошагово изучить процесс создания пользовательского высокотемпературного теплового колодца с низкими тепловыми потерями, созданного для целей проверки прототипа двигателя Стирлинга бета-типа.

Рис. 8: Схема термопары типа K, установленной для контроля высокотемпературного теплового колодца в специальной электрической духовке.

Общая идея этого проекта заключалась в создании теплообменника с постоянной температурой, в который можно было бы поместить горячий конец двигателя Стирлинга. Поскольку количество электричества, которое нагревательный элемент подавал в систему, и характеристики тепловых потерь системы в диапазоне температур были известны, энергия, передаваемая в двигатель Стирлинга, могла быть определена путем сравнения установившегося состояния печи с без прилагаемого Стирлинга. Учитывая, что выходная мощность двигателя Стирлинга также была известна, тогда можно было определить эффективность двигателя Стирлинга.

Чтобы выбрать правильную термопару для этого приложения, мы рассмотрели среду, которую нам нужно было контролировать; Поскольку это была внутренняя часть того, что представляет собой духовку, а в качестве рабочего тела мы использовали горячий воздух, был выбран термометр зондового типа.

Тип термопары зонда зависел от диапазона температур, который мы ожидали увидеть в камере, и, поскольку температура внутри камеры известна - в данном случае она составляла 1100 ° C, мы смогли вернуться к таблице термопар, чтобы найдите термопару, диапазон температур которой включает эту температуру.В данном случае мы выбрали термопару К-типа.

В этом случае частота дискретизации не вызывала беспокойства, поскольку мы отслеживали температуру через нечастые промежутки времени, чтобы убедиться, что регулятор температуры по-прежнему функционирует правильно.

Установить термопару было так же просто, как вставить зонд в предварительно просверленное и нарезанное резьбой отверстие сбоку высокотемпературного нагревательного колодца. После закрепления концы проводов были подключены к разъему для термопары, который затем был подключен к переносному термометру, который принимает разъемы для термопар - в нашем случае мы использовали измеритель Omega модели HH800.

С помощью термопары, подключенной к портативному измерителю, мы смогли контролировать температуру высокотемпературного тепла в режиме реального времени.


Заключение

Я надеюсь, что этот блог дал вам хороший обзор функций, типов, выбора и применения термопар. Если у вас есть другие вопросы, не стесняйтесь оставлять комментарии или связываться с нами напрямую. И не забудьте подписаться на наш блог, чтобы получать больше полезных статей о сборе данных, датчиках и анализе.

Похожие сообщения:

Рекомендации по применению термопар от Pico Technology

Типы термопар

Термопары

доступны либо в виде «шариковых» термопар с неизолированным проводом, которые предлагают низкую стоимость и быстрое время отклика, либо встроены в датчики. Доступен широкий спектр датчиков, подходящих для различных приложений измерения (промышленных, научных, температуры пищевых продуктов, медицинских исследований и т. Д.). Одно предупреждение: выбирая датчики, убедитесь, что у них правильный тип разъема.Два распространенных типа разъемов - «стандартные» с круглыми контактами и «миниатюрные» с плоскими контактами. Это вызывает некоторую путаницу, поскольку «миниатюрные» разъемы более популярны, чем «стандартные» типы.

При выборе термопары следует учитывать тип термопары, изоляцию и конструкцию зонда. Все это повлияет на диапазон измеряемых температур, точность и надежность показаний. Ниже приводится наше (несколько субъективное) руководство по типам термопар.

Тип K (хромель / алюмель)

Тип K - термопара «общего назначения». Это дешево и, благодаря своей популярности, доступно с широким спектром пробников. Термопары доступны в диапазоне от –200 ° C до +1200 ° C. Чувствительность около 41 мкВ / ° C. Используйте тип K, если у вас нет веской причины не делать этого.

Тип E (хромель / константан)

Тип E имеет высокую выходную мощность (68 мкВ / ° C), что делает его хорошо подходящим для низкотемпературного (криогенного) использования. Он также немагнитен.

Тип J (железо / константан)

Ограниченный диапазон (от –40 до +750 ° C) делает тип J менее популярным, чем тип K. Основное применение - старое оборудование, которое не поддерживает «современные» термопары. Типы J не следует использовать при температуре выше 760 ° C, так как резкое магнитное преобразование приведет к необратимой декалибровке.

Тип N (никросил / нисил)

Высокая стабильность и устойчивость к высокотемпературному окислению делают тип N подходящим для высокотемпературных измерений без затрат на платиновые (B, R, S) типы.Разработанный как «улучшенный» тип K, он становится все более популярным.

Термопары типов B, R и S представляют собой термопары из «благородных» металлов и обладают схожими характеристиками. Они являются наиболее стабильными из всех термопар, но из-за их низкой чувствительности (около 10 мкВ / ° C) обычно используются только для измерения высоких температур (> 300 ° C).

Тип B (платина / родий)

Подходит для высокотемпературных измерений до 1800 ° C. Необычно, что термопары типа B (из-за формы их кривой температуры / напряжения) дают одинаковый выход при 0 ° C и 42 ° C.Это делает их бесполезными при температуре ниже 50 ° C.

Тип R (платина / родий)

Подходит для измерений при высоких температурах до 1600 ° C. Низкая чувствительность (10 мкВ / ° C) и высокая стоимость делают их непригодными для универсального использования.

Тип S (платина / родий)

Подходит для высокотемпературных измерений до 1600 ° C. Низкая чувствительность (10 мкВ / ° C) и высокая стоимость делают их непригодными для универсального использования. Из-за своей высокой стабильности тип S используется в качестве эталона для калибровки температуры плавления золота (1064.43 ° С).

Применение термопар

: типы K, J, T и N

Следующие ниже примеры приложений являются типичными, но не эксклюзивно для каждого типа термопары.

Примечание: диапазоны температур, указанные в этом разделе, являются диапазоны, поддерживаемые Tinytag Ultra 2 термопарный логгер. Датчики термопары от разных поставщики могут иметь более узкий диапазон для данного типа, чем цифры, указанные ниже.

Тип K (от -270 до + 1370 ° C / от -454 до + 2498 ° F)

Тип K - это термопара общего назначения с широким диапазон температур.Доступны различные типы датчиков, подходит для использования во многих отраслях и процессах.

  • Температурные испытания, связанные с технологическими установками, например химическое производство и нефтеперерабатывающие заводы
  • Проверка безопасности отопительных приборов
Тип J (от -210 до + 1200 ° C / от -346 до + 2192 ° F)

Тип J - это популярная термопара, которая обычно используется для контролировать температуру инертных материалов и в вакууме. Эта термопара подвержена окислению, поэтому не рекомендуется для влажных условий или мониторинга низких температур.(Учтите, что точность этого датчика может быть необратимо снижена, если используется выше 760 ° C.)

  • Контроль в вакууме и для инертных металлов
  • Горячие процессы, включая производство пластмасс и смол
Тип T (от -270 до + 400 ° C / от -454 до + 752 ° F)

Тип T широко используется в пищевой промышленности, в основном из-за высокий уровень точности, который он обеспечивает, и поскольку он хорошо работает в присутствии влаги без окисления. Если в целом требуется измерение температуры в более низком диапазоне, тип T популярный выбор.

  • Мониторинг в пищевой промышленности и производстве для выявления потенциальные угрозы безопасности пищевых продуктов и соблюдение HACCP регламент
  • Подходит для низкотемпературных и криогенных приложений
Тип N (от -270 до + 1300 ° C / от -454 до + 2372 ° F)

Тип N также имеет широкий температурный диапазон, но лучше подходит для контроля высоких температур, чем тип K, потому что он более стабильный и устойчивый к окислению.

  • Температурное профилирование в печах, печах и обжиговых печах
  • Измерение температуры выхлопных газов газовых турбин и двигателей
  • Контроль температуры на всем производстве и процесс плавки в сталелитейной, черной и алюминиевой промышленности

Пример применения датчика термопары

Быстрое и точное измерение термопар

Этот пример приложения основан на коммерческом HTST (High Температура, кратковременная) пастеризационная обработка молока.Мы будет охватывать только аспекты измерения температуры. Основа Процесс HTST должен выполнять следующие действия:

  1. Быстро нагреть молоко от температуры выдержки до необходимой температуры для уничтожения микробов и вредные ферменты (например 72 градуса С).
  2. Удерживая молоко при этой температуре, пропустите его через длина трубки при строго контролируемой скорости потока.
  3. Молоко выходит из процесса на дальнем конце трубки, через необходимый промежуток времени (например, 22 секунды).
  4. Если молоко все еще имеет требуемую температуру при точка выхода, разрешено продолжать движение обработка.


Рисунок 1 - Процесс пастеризации HTST

Обработка критична к температуре. Если температура слишком низко, есть общественная безопасность и качество продукции обеспокоенность. Если температура слишком высока, энергия будет потрачена впустую и продукт может быть поврежден. Если инструменты реагируют слишком медленно, некоторое количество неправильно обработанного молока могло пройти через выпускной клапан до того, как обнаружена проблема.

Основные прикладные требования к температуре размеры:

  1. Рабочий диапазон от 55 градусов до 85 градусов C.
  2. Отсутствие физических повреждений от температур, выходящих за пределы допустимого диапазона.
  3. Общая погрешность измерения + - 0,5 ° C.
  4. Длительный дрейф + - 0,2 ° C.
  5. Максимальное время установления 4 секунды.

Выбор датчика

Выбран высококачественный зонд термопары типа T.Термисторы имеют хорошие характеристики отклика, но уязвимы к влаге и повреждению. RTD имеют лучшую стабильность и линейность, но медленное время отклика - возможно, это потому, что весь Перед считыванием RTD должен прийти в состояние теплового равновесия. является точным, в то время как только наконечник зонда термопары должен довести до температуры.

Высококачественные зонды термопар типа T могут быть откалиброваны точность около 0,1 градуса C. Они используют очень точный датчик провода, которые могут быстро достичь теплового равновесия.Предотвращать химическое взаимодействие с молочными продуктами должно быть защитное покрытие. Это снизит скорость теплового отклика. значительно, но если результирующая постоянная времени остается ниже 0,5 секунды, требование времени установления выполняется легко.

Основная проблема с датчиком термопары заключается в том, низкий уровень сигнала, трудно изолировать от фонового шума.

Холодные спаи термопары

У термопар

есть фундаментальное ограничение, заключающееся в том, что они измеряют разницу температур, а не абсолютную температуру.Чтобы узнать температуру молока, необходимо знать эталонную температуру холодного спая термопары. Обычный подход к измерению холодного спая с помощью твердотельного устройства, расположенного на монтажной плате рядом с выводами холодного спая, следующий: не подходит для этого приложения, потому что твердотельные датчики имеют погрешность базовой линии + - 0,5 ° C, что не оставляет места для ошибок калибровки устройства, шума измерения или любого другого источника ошибок.


Рисунок 2 - Измерение с помощью термопары без холодного спая

Вопрос о том, как получить точную Измерение холодного спая рассматривается в отдельном примечании.Мы просто предположим здесь, что есть отдельная температура измерения, и что абсолютный холодный спай температура известна в пределах + - 0,1 ° C.

Обработка и выборка сигналов


Рисунок 3 - Плата формирования сигнала MSXB 065

MSXB065 - преобразование и фильтрация дифференциальных сигналов. плата усиливает сигнал термопары низкого уровня, применяя усиление 25 и увеличение диапазона сигнала примерно до 0.1 вольт. Несмотря на все усилия по защите сигналов от шума, некоторый мешающий шум будет просачиваться и добавлять к собственно зашумленные показания термопары. Баттерворт четвертого порядка фильтр, настроенный на отсечку 500 Гц, удалит все высокие частотный случайный шум из измерений.

Приложения с менее строгими требованиями к точности и скорости требования могут направлять термопары непосредственно к оконечная плата со встроенной схемой CJC и местом для монтажа оконечных сетей.

Линии возбуждения и сигнальные линии, необходимые для термопара и дополнительные датчики холодного спая обеспечивается через 37-дюймовый панельный разъем MSXB 065. Сбалансированная оконечная сеть на плате обеспечивает опорное напряжение заземления, чтобы спай термопары не «плавает» до высокого синфазного напряжения.


Рисунок 4 - Плата DAP 5000a

Мы выберем DAP 5000a для выборки и обработки данных.DAP 5000a обеспечивает хорошую поддержку числовых операции фильтрации, а также возможности обработки для дополнительных функции мониторинга здесь не рассматриваются.

При менее строгих требованиях к измерениям вы бы наверное выберу DAP 840.

Для поддержки большего количества каналов и более сложных калибровочные кривые, вы, вероятно, выбрали бы DAP 5200a.

Уровень сигнала 100 милливольт все еще слишком мал для оцифровки с хорошей точностью.Настройте входную выборку данных Процессор получения, чтобы применить дополнительное усиление 40. Это повысит диапазон сигнала примерно до 4 вольт в пределах обычный входной диапазон +/- 5 вольт, используемый большинством сборщиков данных Конфигурации процессора. В конфигурации ввода ваш определение входного канала будет выглядеть примерно так:

НАБОР IP1 D1 40
 

В диапазоне температур от 55 до 85 градусов Уровни срабатывания термопары варьируются от 2.251 до 3,385 милливольт, поэтому диапазон изменений, видимых преобразователями составляют от 2,251 до 3,385 вольт. Это 1,134 вольт из полных 10 диапазон вольт - 1858 отсчетов преобразователя из 16384 отсчетов доступен с 14-битным преобразователем. Это дает разрешение по температуре 30/1858 = 0,02 градуса. Если предположить, что последние два бита конвертер скомпрометирован из-за дребезга конвертера и нелинейность, что по-прежнему дает лучшую точность измерения чем 0,08 градуса С.

Обработка и цифровая фильтрация

Выборка со скоростью 1500 выборок в секунду гарантирует, что любой сигнал, проходящий через фильтр нижних частот 500 Гц, точно представлены, в том числе низкочастотные шумы. Мы можем использовать следующая команда для сглаживания сигнала и уменьшения выборки скорость до более удобной для обработки 150 выборок в секунду.

FIRLOWPASS (IP1, 10, ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ)
 

После фильтрации все шумы за пределами 75% частоты Найквиста (75 выборок в секунду x 0.75) ушли. В частности, все Исчезли помехи 60 Гц от источников питания.

150 выборок в секунду все еще могут показывать остаточные случайные шум в диапазоне от 10 до 50 Гц. Мы можем применять цифровые фильтрация, чтобы удалить большую часть этого с осторожностью. В чем ниже частота среза, тем больше задержка в производстве полученные результаты. Частота отсечки 10 Гц выбрана для сохранения этой фильтрации. задержка относительно небольшая. Мы можем применить 4-й порядок обратный фильтр Чебышева с подавлением полосы задерживания 46 дБ для удаления высоких частот резко при сохранении низкочастотной температуры вариации точно.10 Гц - это 0,1333 частоты Найквиста. 75 Гц, поэтому мы указываем следующий цифровой фильтр.

ЧЕБЬОБР (ПРЕДУСМОТРЕН; 4; 0,1333; 0,005; ПФИЛЬТ)
 

Калибровка и преобразование

Поток данных PFILT выше будет иметь чистый измерения потенциала спая термопары, но эти результаты должны быть преобразованы в желаемую температуру измерения. Мы знаем, что для прецизионных термопар типа Т ответ почти линейный в ограниченном рабочем диапазоне.Если измеряем выходной потенциал термопары на пределе рабочего диапазона (55 градусов и 85 градусов C, назовите эти измеренные значения POT55 и POT85), следующие DAPL выражение может преобразовать измеренный потенциал перехода до соответствующей температуры в любом месте диапазона.

  LINTEMP = \
    ((POT85-PFILT) * 55.0 + (PFILT-POT55) * 85.0)) \
    / (POT85-POT55)
 

Выражения DAPL выглядят как простая арифметика, но на самом деле они определяют полные задачи обработки. которые применяют операции преобразования ко всему потоку данных.Учить больше.

Измерения, используемые для калибровки, включают любые эффекты от смещений и отклонений усиления в усилители. Так что помимо учета термопары отклика, калибровка выше также охватывает измерения аппаратное обеспечение. Обычный подход к применению стандартных кривых не учитывает погрешности измерения и отклонения датчика в учетная запись.

К сожалению, простое линейное отображение, описанное выше не вполне удовлетворительный.От стандартная характеристическая кривая типа T, мы можем узнать, что там это максимальное отклонение примерно -0,20 градуса от линейного кривая в этом диапазоне. Мы можем легко исправить этот эффект, используя дополнительное выражение DAPL.

   НАСТРОЙКА = LINTEMP + (-0,20 * 4,0 * \
     (PFILT-POT55) / (POT85-POT55) * \
     (POT85-PFILT) / (POT85-POT55))
 

Вы можете проверить, что поправка второго порядка равна нулю при на концах диапазонов, и равняется максимальному -0.20 в центр диапазона. Остаточная ошибка в исправленном показания температуры составляют всего несколько сотых градуса. Таким образом, ошибки конвертации практически невелики. Общее системная ошибка зависит почти исключительно от качества сигнал и калибровка.

Окончательные измерения температуры доступны 150 раз в секунду, с задержкой в ​​несколько миллисекунд после получения каждое обновление температуры. Общая задержка ответа зависит от почти исключительно на постоянной времени температурного датчика.

Список деталей (детали для термоэлементов и измерения холодного спая не включены)

DAP
Аналоговый кабель
Половина IE с объединительной платой
Плата формирования сигнала MSXB065
 

Термопары | Применение и технические данные

Информация о продукте и заказе

(информацию о термопарах в металлической оболочке см. В разделе 100 «Термопары Cerampak»)

Как выбрать элементы термопары

Материал, выбранный для термопары, будет определяться конкретными условиями, в которых она должна работать.

В этом каталоге предлагается ряд размеров элементов и типов защиты, желательных в общих, общих условиях. Однако для максимальной эффективности заказчик должен тщательно учитывать свои конкретные потребности и способы использования с точки зрения того, как долго элемент должен находиться в эксплуатации, температур, которым он будет подвергаться, атмосферы и желаемой скорости реакции.

Диапазоны температур для наиболее часто используемых элементов термопар показаны в таблице данных для выбора термопар.Если важна чувствительность к скорости реакции, выбирайте провода меньшего сечения. Если в первую очередь важен более длительный срок службы, особенно при повышенных температурах, выберите провод более толстого сечения.

При заказе сменного провода или элементов термопары убедитесь, что тип (K, S, R и т. Д.) Соответствует калибровке прибора, для которой он предназначен. Эту информацию обычно можно найти на лицевой стороне инструмента.

Ниже приведены типы доступных элементов и описание их общего использования:

Таблица 1

Данные для выбора термопары

Оголенный провод - керамические изоляторы
Тип термопары или провода и материал Калибр провода (AWG) Рекомендуемый диапазон температур ° F Рекомендуемые условия использования
° F ° С

Тип E

Хромель - Константин

8 калибр

калибр 14

20 калибра

24 калибра

1600

1200

1005

805

870

650

540

430

Хромель-константановая термопара, подходящая для использования при температурах до 1600 ° F в вакууме, инертной, умеренно окислительной или восстановительной атмосфере.Не подвержен коррозии при криогенных температурах. Имеет самый высокий выход ЭДС на градус среди всех обычно используемых термопар.

Тип J

Железо - Константин

8 калибр

калибр 14

20 калибра

24 калибра

1400

1100

900

700

760

590

480

370

Используется с защитной трубкой или без нее при недостатке свободного кислорода.Защитная трубка рекомендуется, но не обязательна, желательна для чистоты и более длительного срока службы. Поскольку проволока JP быстро окисляется при температуре выше 1000 ° F, для компенсации используйте проволоку большего сечения. Максимальная рекомендуемая рабочая температура: 1400 ° F.

Тип K

Хромель - Алюмель

8 калибр

калибр 14

20 калибра

24 калибра

2300

2000

1800

1600

1260

1080

980

820

Широко используется при температурах до 2300 ° F.Всегда рекомендуется использовать металлическую или керамическую защитную трубку, особенно в восстановительной атмосфере. В окислительной атмосфере защитная трубка не обязательна, но желательна для более длительного срока службы.

Тип N

Никросил - Нисил

8 калибр

калибр 14

20 калибра

24 калибра

2300

2000

1800

1600

1260

1080

980

820

Тип R

Платина - Платина

13% родий

калибр 24 к 2700 Для высокотемпературных применений в окислительной атмосфере, тип B снижает влияние химического загрязнения и миграции родия.Он обладает большей механической прочностью, чем типы S и R. Используйте керамическую защитную трубку для достижения максимальной надежности при температуре выше 1830 ° F в нейтральной атмосфере или в воздухе при температуре выше 2190 ° F.

Тип S

Платина - Платина

10% родий

калибр 24 к 2700

Тип B

Платина 6%

родий - платина

30% родий

калибр 24 до 3150

Тип T

Медь - Константин

калибр 14

20 калибра

24 калибра

700

500

400

370

260

204

Использование в окислительной или восстановительной атмосфере.Защитная трубка не обязательна, но рекомендуется для обеспечения чистоты и более длительного срока службы. Устойчив при более низких температурах. Превосходен для широкого спектра применений при низких криогенных температурах. Рабочий диапазон: от - 300 ° F до 700 ° F, но можно использовать до - 425 ° F (кипящий гелий).

Таблица 2 - Предел ошибки

Эталонный спай при 32 ° F

Термопара

Калибровка

Температура

Диапазон

Пределы ошибки

Стандартный

(что больше)

Особый

(что больше)

т

от -200 до 350 ° C

от -328 до 662 ° F

± 1 ° С

± 2 ° F

или 0.75% выше 0 ° C

или на 1,5 ° ниже 0 ° C

± 0,5 ° С

± 1 ° F

или ± 0,4%
Дж

от 0 до 750 ° C

от 32 до 1382 ° F

± 2,2 ° С

± 4 ° F

или ± 0,75%

± 1,1 ° С

± 2 ° F

или ± 0,4%
E

от -200 до 900 ° C

от -328 до 1652 ° F

± 1.7 ° С

± 3 ° F

или 0,5% выше 0 ° C

или на 1,0% ниже 0 ° C

± 1 ° С

± 2 ° F

или ± 0,4%
К

от -200 до 1250 ° C

от -328 до 2282 ° F

± 2,2 ° С

± 4 ° F

или 0,75% выше 0 ° C

или 2,0% ниже 0 ° C

± 1,1 ° С

± 2 ° F

или ±.4%
R, S

от 400 до 1400 ° C

от 752 до 2550 ° C

± 1,5 ° С

± 3 ° F

или ± 0,25% или ± 0,1%
В

от 800 до 1800 ° C

от 1475 до 3270 ° F

± 0,5%

свыше 800 ° C (1470 ° F)

или ± .50% или ± 0,25%

от 0 до 1250 ° C

от 32 до 2282 ° F

± 2.2 ° С

± 4,0 ° F

или ± 0,75% выше 0 ° C

или ± 2,0% ниже 0 ° C

± 1,1 ° С

± 2 ° F

или ± 0,4%

Таблица 3 Температура - Милливольтные кривые

Примечание. Значения ЭДС для других калибровок доступны по запросу.

Типы материалов T / C

E = CR / CN

Дж = I / C

К = К / А

T = CU / CN

R = Pt / Pt 13% Rh

S = Pt / Pt 10% относительной влажности

B = Pt 30% Rh / Pt 6% Rh

Все, что вам нужно знать о термопарах

Датчики

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

Общие сведения о конструкции датчиков термопар

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

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

Преимущества датчиков термопар

Существует множество причин, подтверждающих популярность датчиков термопар среди покупателей:

  • Автономный:

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

  • Просто и надежно:

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

  • Недорого: Известно, что термопары

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

  • Широкий диапазон температур:

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

Термопары - Промышленное применение

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

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

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

Каковы области применения термопар?

Термопары - наиболее широко используемые устройства для измерения температуры. Изучите наиболее популярные области применения защитных гильз в промышленности.

Типовые области применения термопар

  • Термопары типа R и B подходят для работы в окислительной атмосфере, легко загрязняются другими.
  • Тип
  • T может использоваться в окислительной или восстановительной атмосфере.
  • Тип
  • J может использоваться в восстановительной атмосфере. Наименее дорогой.
  • Тип
  • К может использоваться в окислительной атмосфере.
  • E-type самый чувствительный. Его можно использовать в окислительной атмосфере.

Преимущества термопары

  • Низкая стоимость
  • Малый размер
  • Прочный
  • Широкий диапазон применения
  • Разумный стол
  • Точность для больших темп. изменения
  • Быстрый ответ

Недостатки термопары

    • Слабая мощность, мВ
    • Ограниченная точность для небольших изменений темп.
    • Чувствительность к электрическим помехам
    • Нелинейное
    • Комплексное преобразование ЭДС в темп.
    • Небольшие изменения температуры означают небольшие очень небольшие изменения напряжения
    • восприимчив к шуму
    • Нелинейное
    • Калибровка меняется со временем
    • Не может использоваться без покрытия в проводящих жидкостях

Читайте также:

Обзор термопары

  • Термопары - самые экономичные элементы для измерения температуры, а также обеспечивают самые высокие диапазоны.
  • Генерируемая ЭДС не зависит от длины и диаметра провода, однако шум может иметь значение.
  • Термопары
  • не рекомендуются для измерения узких диапазонов или небольших перепадов температур.
  • Для измерения критической температуры необходимо точно измерить и компенсировать температуру холодного спая.
  • Контроллеры
  • имеют низкую стоимость, но их следует использовать только там, где другой элемент нецелесообразен.

Обнаружение неисправностей термопар

  • Короткое замыкание в удлинительных проводах может не обнаруживаться
  • Постоянно измеряйте сопротивление, чтобы отмечать любые изменения

Кривые напряжения термопар

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *