Термоэлектрические датчики 2017 Подготовил студент группы М-3111 Лацепов Е.С. Проверила доцент, к.н.: Сальникова Е.Н. Владивосток

Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Широкому применению термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры. Они гораздо более линейны, чем многие другие датчики, а их нелинейность на сегодняшний день хорошо изучена и описана в специальной литературе. К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01 ° С. Они вырабатывают на выходе термоЭДС в диапазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки.

3 Термоэлектрические датчики 3 Термоэлектрический преобразователь: а-цепь из термо электродов А и В; б-устройство; 1-рабочий спай; 2-изолятор; 3- чехол; 4-выводы.

Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру (Т не равно Т2), то в цепи протекает электрический ток (рис. 1). Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Рис. 1 Явление Зеебека

Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов. Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр. Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор или электронную измерительную систему подключают либо к концам термо электродов (рис. 2,а), либо в разрыв одного из них (рис. 2,б).

Рис. 2 (а,б) Подключение термопары к измерительному прибору

Общий закон зависимости термоэдс от температуры а- чувствительность термоэлектрического преобразователя таблица 1

Отечественная промышленность выпускает электронные термометры для измерения температуры контактным способом. Так, например, одно из отечественных предприятий наладило производство серии измерителей температуры, каждый из которых состоит из электронного блока и набора сменных датчиков температуры, представляющих собой стандартные хромель- алюмелевые термопары (тип К) в различных конструктивных исполнениях. Серия состоит из трех приборов: ETI-2OO1, ETI-2OO2 и ETI-2OO3 (табл. 3). Прибор ETI-2001 имеет 2 диапазона температур, переключение между которыми выполняется кнопками на лицевой панели. Узкий диапазон температур характеризуется более высоким разрешением и точностью. Приборы ETI-2OO2 и ETI-2OO3 имеют только по одному диапазону. Приборы имеют кнопку HOLD, с помощью которой можно зафиксировать измеренное значение температуры на индикаторе.

Таблица 2 Тип прибораETI-2001ETI-2002ETI-2003 Число диапазонов 211 Диапазон измерений,°С -49, ,9 (1) (2) -49, , Разрешение 0,1 ° C (1) 0,1 ° С1°С1°С Точность ±0,5°С+1% (1) ) ±1 ° С ±0,5% (2) ±0,5 ° С ±1%±1 ° С ±0,5% Питаниебатарейка 9 В («Крона») Срок работы батареи 150 часов 175 часов Тип сенсораТХА термопара (К тип) Тип индикатораЖК, высота знака 13 мм Размеры 141x73x35 мм Вес 220 г 210 г

Рис 3. Внешний вид некоторых конструкций термоэлектрических датчиков

На рис. 7 показан внешний вид контактного термометра ЕТ , в комплект поставки которого входят термопары: поверхностная (для измерения температуры поверхности твердых тел - tmax = 1000°C, погружная (для измерения температуры в объеме сыпучих и жидких веществ tmax = 25О°С и бескорпусная (для измерения температуры воздуха и других газов tmax = 250°С. Рис. 4 Внешний вид контактного термометра ЕТ1-2001

На рис. 8 показан внешний вид миниатюрного термометра (Thermapen) широкого применения. Высоконадежный и удобный в обращении. Оснащен встроенным складывающимся зондом. Диапазоны измерения температуры: ~49, ,9°С. Существуют не только специализированные приборы с термодатчиками для измерения температуры, но и универсальные мультиметры с функцией измерения температуры. Рис. 5 Внешний вид миниатюрного термометра (Thermapen)

Контрольные вопросы: 1)Определение термина термопара. 2)Принцип действия термопар (эффект Зеебека). 3)Что понимается под термоэлектрическим эффектом. 4)Закон зависимости термоЭДС от температуры. 5)Области применения термоэлектрических датчиков.

Ответы на вопросы: 1)Термопара (термоэлектрический преобразователь) устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется в основном для измерения температуры. 2)Принцип действия термопар основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. 3)Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов. 4)Закон зависимости термоЭДС от температуры 5)П рименяются термопары в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики для измерения температур.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ