Έλεγχος θερμοκρασίας των θερμοστοιχείων

Το θερμοστοιχείο είναι ένας τύπος στοιχείου ανίχνευσης θερμοκρασίας. Μετρά άμεσα τη θερμοκρασία και μετατρέπει το σήμα θερμοκρασίας σε ένα σήμα θερμοηλεκτρικού δυναμικού, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε θερμοκρασία του μετρούμενου μέσου μέσω ηλεκτρικών οργάνων (δευτερογενή όργανα). Η βασική αρχή της μέτρησης της θερμοκρασίας είναι ότι δύο αγωγοί με διαφορετικές συνθέσεις σχηματίζουν ένα κλειστό κύκλωμα. Όταν υπάρχει κλίση θερμοκρασίας και στα δύο άκρα, το ρεύμα θα ρέει μέσω του κυκλώματος και θα υπάρχει μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη - θερμοηλεκτρική δύναμη - μεταξύ των δύο άκρων,
Αυτό είναι το λεγόμενο αποτέλεσμα Seebeck. Όταν ένα τρίτο μεταλλικό υλικό συνδέεται με ένα κύκλωμα θερμοστοιχείων, εφόσον η θερμοκρασία των δύο επαφών του υλικού είναι η ίδια, το θερμοηλεκτρικό δυναμικό που παράγεται από το θερμοστοιχείο θα παραμείνει αμετάβλητο και δεν θα επηρεαστεί από τη σύνδεση του τρίτου μετάλλου στο κύκλωμα. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε θερμοστοιχεία για μέτρηση θερμοκρασίας, μπορεί να συνδεθεί ένα όργανο μέτρησης για να μετρηθεί το θερμοηλεκτρικό δυναμικό και μπορεί να προσδιοριστεί η θερμοκρασία του μετρούμενου μέσου.
Δύο ομοιογενείς αγωγοί με διαφορετικές συνθέσεις είναι θερμοηλεκτρικά ηλεκτρόδια, με το άκρο υψηλότερης θερμοκρασίας ως άκρο εργασίας και το χαμηλότερο άκρο της θερμοκρασίας ως ελεύθερο άκρο, το οποίο συνήθως βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία. Δημιουργήστε έναν πίνακα βαθμονόμησης θερμοστοιχείων με βάση τη λειτουργική σχέση μεταξύ του θερμοηλεκτρικού δυναμικού και της θερμοκρασίας. Ο πίνακας βαθμονόμησης επιτυγχάνεται υπό την προϋπόθεση μιας ελεύθερης θερμοκρασίας άκρου 0 και διαφορετικά θερμοστοιχεία έχουν διαφορετικούς πίνακες βαθμονόμησης.

Αρχή λειτουργίας του αισθητήρα θερμοκρασίας θερμοστοιχείων

Δύο αγωγοί με διαφορετικές συνθέσεις (που ονομάζονται σύρματα θερμοστοιχείων ή θερμοηλεκτρικά ηλεκτρόδια) συνδέονται και στα δύο άκρα για να σχηματίσουν ένα κύκλωμα. Όταν η θερμοκρασία της διασταύρωσης είναι διαφορετική, παράγεται μια ηλεκτρομοϊκή δύναμη στο κύκλωμα, το οποίο ονομάζεται θερμοηλεκτρική επίδραση και αυτή η ηλεκτρομαγνητική δύναμη ονομάζεται θερμοηλεκτρικό δυναμικό. Τα θερμοστοιχεία χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, όπου το άκρο που χρησιμοποιείται άμεσα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του μέσου ονομάζεται άκρο εργασίας (επίσης γνωστό ως άκρο μέτρησης) και το άλλο άκρο ονομάζεται κρύο άκρο (επίσης γνωστό ως αντισταθμιστικό άκρο). Συνδέστε το κρύο άκρο στο όργανο οθόνης ή το όργανο αντιστοίχισης και το όργανο οθόνης θα υποδεικνύει το θερμοηλεκτρικό δυναμικό που παράγεται από το θερμοστοιχείο.

Τα θερμοστοιχεία είναι στην πραγματικότητα μετατροπείς ενέργειας που μετατρέπουν τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και μετρούν τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας το παραγόμενο θερμοηλεκτρικό δυναμικό. Όσον αφορά το θερμοηλεκτρικό δυναμικό των θερμοστοιχείων, πρέπει να σημειωθούν τα ακόλουθα ζητήματα:
1. Το μέγεθος του θερμοηλεκτρικού δυναμικού που παράγεται από ένα θερμοστοιχείο δεν σχετίζεται με το μήκος και τη διάμετρο του θερμοστοιχείου όταν το υλικό είναι ομοιόμορφο, αλλά μόνο με τη σύνθεση του υλικού του θερμοστοιχείου και τη διαφορά θερμοκρασίας και στα δύο άκρα.

2. Το θερμοηλεκτρικό δυναμικό ενός θερμοστοιχείου είναι η διαφορά στη λειτουργία θερμοκρασίας μεταξύ των δύο άκρων του άκρου εργασίας του θερμοστοιχείου, αντί της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του ψυχρού άκρου και του άκρου εργασίας του θερμοστοιχείου.

3. Μετά την προσδιορισμό της σύνθεσης των δύο καλωδίων θερμοστοιχείων, το μέγεθος του θερμοηλεκτρικού δυναμικού του θερμοστοιχείου σχετίζεται μόνο με τη διαφορά θερμοκρασίας του θερμοστοιχείου. Εάν η θερμοκρασία του κρύου άκρου του θερμοστοιχείου παραμένει σταθερή, το θερμοηλεκτρικό δυναμικό που εισέρχεται στο θερμοστοιχείο είναι μόνο μία συνάρτηση μεμονωμένης τιμής της θερμοκρασίας εργασίας.

Επιλογή της ακρίβειας μέτρησης θερμοστοιχείων και της θερμοκρασίας εύρος μέτρησης

Δύο διαφορετικά υλικά αγωγών ή ημιαγωγών Α και Β συγκολλούνται μαζί για να σχηματίσουν ένα κλειστό κύκλωμα, όπως φαίνεται στο σχήμα. Όταν υπάρχει μια διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο σημείων προσκόλλησης 1 και 2 των αγωγών Α και Β, παράγεται μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη μεταξύ τους, με αποτέλεσμα ένα ρεύμα ενός ορισμένου μεγέθους στο κύκλωμα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται θερμοηλεκτρικό αποτέλεσμα. Τα θερμοστοιχεία λειτουργούν χρησιμοποιώντας αυτό το αποτέλεσμα.

Η επιλογή των θερμοστοιχείων θα πρέπει να βασίζεται σε μια ολοκληρωμένη εξέταση του εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας, στην απαιτούμενη ακρίβεια, στην ατμόσφαιρα λειτουργίας, στην απόδοση του μετρούμενου αντικειμένου, του χρόνου απόκρισης και των οικονομικών παροχών.

1. Η επιλογή της ατμόσφαιρας για θερμοστοιχεία τύπου S και β-τύπου είναι κατάλληλη για ισχυρές οξειδωτικές και αδύναμες μειωμένες ατμόσφαιρες, ενώ τα θερμοστοιχεία τύπου J και Τ-τύπου είναι κατάλληλα για αδύναμες οξειδωτικές και αναγωγικές ατμόσφαιρες. Εάν χρησιμοποιείται προστατευτικός σωλήνας με καλή αεροστεγή, οι απαιτήσεις για την ατμόσφαιρα δεν είναι πολύ αυστηρές.

2. Η επιλογή της ακρίβειας μέτρησης και της περιοχής μέτρησης θερμοκρασίας βασίζεται γενικά στη χρήση θερμοστοιχείων τύπου Β όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ 1300 ~ 1800 βαθμού και η απαιτούμενη ακρίβεια είναι σχετικά υψηλή. Η απαίτηση για ακρίβεια δεν είναι υψηλή και η ατμόσφαιρα επιτρέπει τη χρήση θερμοστοιχείων βολφραμίου. Γενικά, επιλέγονται θερμοστοιχεία rhenium βολφραμίου για θερμοκρασίες άνω των 1800 βαθμών. Τα θερμοστοιχεία τύπου S και τα θερμοστοιχεία τύπου Ν είναι διαθέσιμα για χρήση σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 1000 έως 1300 βαθμούς, οι οποίες απαιτούν υψηλή ακρίβεια. Τα θερμοστοιχεία τύπου K και Ν τύπου χρησιμοποιούνται γενικά κάτω από 1000 βαθμούς, ενώ τα θερμοστοιχεία τύπου E χρησιμοποιούνται γενικά κάτω από 400 βαθμούς. Σε μετρήσεις 250 βαθμών και αρνητικής θερμοκρασίας, χρησιμοποιούνται γενικά θερμοστοιχεία τύπου Τ. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, τα θερμοστοιχεία τύπου Τ είναι σταθερές και έχουν υψηλή ακρίβεια.

3. Η επιλογή της ανθεκτικότητας και της θερμικής ανταπόκρισης: θερμοστοιχεία με μεγαλύτερες διαμέτρους καλωδίων έχουν καλύτερη ανθεκτικότητα, αλλά βραδύτερη απόκριση. Για θερμοστοιχεία με μεγαλύτερη θερμική χωρητικότητα, η απόκριση είναι πιο αργή. Κατά τη μέτρηση των θερμοκρασιών με μεγάλες κλίσεις, ο έλεγχος της θερμοκρασίας είναι κακός υπό τον έλεγχο της θερμοκρασίας. Απαιτείται να υπάρχει ένας γρήγορος χρόνος απόκρισης και ένας ορισμένος βαθμός ανθεκτικότητας, οπότε η επιλογή μιας θωρακισμένης μαριονέτας είναι πιο κατάλληλη.

4. Η επιλογή των θερμοστοιχείων με βάση τις ιδιότητες και τις καταστάσεις του μετρούμενου αντικειμένου

Η μέτρηση της θερμοκρασίας των δονητικών αντικειμένων, τα δονητικά αντικείμενα και τα δοχεία υψηλής πίεσης απαιτεί υψηλή μηχανική αντοχή, απαιτούνται προστατευτικοί σωλήνες για ατμόσφαιρες με χημική ρύπανση και απαιτείται υψηλή μόνωση παρουσία ηλεκτρικών παρεμβολών.

5. Προφυλάξεις

Το βάθος εισαγωγής του θερμοστοιχείου είναι πολύ μικρό: δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 8-10 φορές την εξωτερική διάμετρο του προστατευτικού μανικιού (εκτός από ειδικά προϊόντα)

◆ Θερμοσουλίου [1] Ονομαστική πίεση: Αναφέρεται γενικά στη στατική εξωτερική πίεση που ο προστατευτικός σωλήνας μπορεί να αντέξει και να ρήξει στη θερμοκρασία εργασίας.

◆ Αντίσταση μόνωσης: Όταν η θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος είναι {0}} βαθμός και η σχετική υγρασία είναι μικρότερη από 80%, η αντίσταση μόνωσης είναι μεγαλύτερη ή ίση με 5 meGOMS (τάση 100V). Τα θερμοστοιχεία με κιβώτια διασταύρωσης απόσπασης έχουν μια αντίσταση μόνωσης μεγαλύτερη ή ίση με 0,5 megohms (τάση 100V) όταν η σχετική θερμοκρασία είναι 93 ± 3 μοίρες

◆ Αντίσταση μόνωσης σε υψηλές θερμοκρασίες: Για θερμοστοιχεία, η αντίσταση μόνωσης (ανά μέτρο) μεταξύ του καυτού ηλεκτροδίου (συμπεριλαμβανομένου του διπλού τύπου κλάδου) και του προστατευτικού σωλήνα, καθώς και μεταξύ των ζεστών ηλεκτροδίων διπλού κλάδου, θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τις τιμές που καθορίζονται στον πίνακα παρακάτω.