Sagor

Mätteknik. Bestämning av elektromotorisk kraft och specifik termo-emk för ett termoelement

9.1. Målet med arbetet

Bestämning av beroendet av den termoelektromotoriska kraften hos ett termoelement på temperaturskillnaden mellan korsningarna.

I en sluten krets (Fig. 9.1), bestående av olika ledare (eller halvledare) A och B, uppstår en elektromotorisk kraft (emf) E T och en ström flyter om kontakterna 1 och 2 hos dessa ledare hålls vid olika temperaturer T 1 och T 2. Denna e.m.f. kallas termo elektromotorisk kraft(termo-emf), och den elektriska kretsen för två olika ledare kallas ett termoelement. När tecknet på korsningstemperaturskillnaden ändras ändras termoelementströmmens riktning. Detta
fenomenet kallas Seebeck-fenomenet.

Det finns tre kända orsaker till uppkomsten av termo-EMF: bildandet av ett riktat flöde av laddningsbärare i en ledare i närvaro av en temperaturgradient, infångning av elektroner av fononer och en förändring i positionen för Fermi-nivån beroende på temperatur. Låt oss titta på dessa skäl mer i detalj.

I närvaro av en temperaturgradient dT / dl längs ledaren har elektroner i dess heta ände större kinetisk energi och därför en högre hastighet av kaotisk rörelse jämfört med elektroner i den kalla änden. Som ett resultat uppstår ett föredraget flöde av elektroner från den varma änden av ledaren till den kalla, en negativ laddning ackumuleras i den kalla änden och en okompenserad positiv laddning kvarstår i den varma änden.

Ackumuleringen fortsätter tills den resulterande potentialskillnaden orsakar ett lika stort flöde av elektroner. Den algebraiska summan av sådana potentialskillnader i kretsen skapar den volymetriska komponenten av termo-emf.

Dessutom leder den befintliga temperaturgradienten i ledaren till uppkomsten av en preferentiell rörelse (drift) av fononer (kvanta av vibrationsenergi för ledarens kristallgitter) från den varma änden till den kalla änden. Förekomsten av en sådan drift leder till det faktum att elektroner spridda av fononer själva börjar göra en riktad rörelse från den varma änden till den kalla. Ansamlingen av elektroner i den kalla änden av ledaren och utarmningen av elektroner i den heta änden leder till uppkomsten av en fononkomponent i termo-emf. Dessutom, vid låga temperaturer, är bidraget från denna komponent det viktigaste i förekomsten av termisk emf.

Som ett resultat av båda processerna uppstår ett elektriskt fält inuti ledaren, riktat mot temperaturgradienten. Styrkan i detta fält kan representeras som

E = -dφ / dl = (-dφ / dT)· (-dt / dl)=-β·(-dT / dl)

där β = dφ/dT.

Relation (9.1) relaterar den elektriska fältstyrkan E till temperaturgradienten dT/dl. Det resulterande fältet och temperaturgradienten har motsatta riktningar, så de har olika tecken.

Fältet som definieras av uttrycket (9.1) är fältet för yttre krafter. Efter att ha integrerat styrkan av detta fält över sektionen av krets AB (Figur 9.1) från korsning 2 till korsning 1 och anta att T 2 > T 1, får vi ett uttryck för den termiska emf som verkar i detta avsnitt:

(Tecknet ändrades när integrationsgränserna ändrades.) På samma sätt bestämmer vi den termiska emf som verkar i sektion B från korsning 1 till korsning 2.

Den tredje orsaken till förekomsten av termo-emf. beror på temperaturen för läget för Fermi-nivån, vilket motsvarar den högsta energinivån som upptas av elektroner. Ferminivån motsvarar den Fermienergi EF som elektroner kan ha på denna nivå.

Fermienergi är den maximala energi som ledningselektroner i en metall kan ha vid 0 K. Ju högre densitet elektrongasen har, desto högre blir Ferminivån. Till exempel (Fig. 9.2), E FA är Fermi-energin för metall A och E FB för metall B. Värdena på E PA och E PB är den högsta potentiella energin för elektroner i metallerna A respektive B. När två olika metaller A och B kommer i kontakt leder närvaron av en skillnad i Fermi-nivåer (E FA > E FB) till en övergång av elektroner från metall A (med mer hög nivå) till metall B (låg Fermi-nivå).

I detta fall blir metall A positivt laddad och metall B negativt. Uppkomsten av dessa laddningar orsakar en förskjutning energinivåer metaller, inklusive Fermi-nivåer. Så snart Fermi-nivåerna är utjämnade försvinner orsaken som orsakar den föredragna överföringen av elektroner från metall A till metall B, och en dynamisk jämvikt etableras mellan metallerna. Från fig. 9.2 är det tydligt att den potentiella energin för en elektron i metall A är mindre än i B med mängden E FA - E FB. Följaktligen är potentialen inuti metall A högre än inuti B med mängden)

U AB = (E FA - E FB) / l

Detta uttryck ger den interna kontaktpotentialskillnaden. Potentialen minskar med denna mängd under övergången från metall A till metall B. Om båda termoelementövergångarna (se fig. 9.1) har samma temperatur, så är kontaktpotentialskillnaderna lika och riktade i motsatta riktningar.

I det här fallet kompenserar de varandra. Det är känt att Fermi-nivån, även om den är svag, beror på temperaturen. Därför, om temperaturerna för förbindelserna 1 och 2 är olika, ger skillnaden U AB (T 1) - U AB (T 2) vid kontakterna sitt kontaktbidrag till termo-emf. Det kan jämföras med volymetrisk termisk emk. och är lika med:

E-kontakt = U AB (T 1) - U AB (T 2) = (1/l) · ( + )

Det sista uttrycket kan representeras på följande sätt:

Den resulterande termiska emf. (ε T) består av den emf som verkar i kontakterna 1 och 2 och den emf som verkar i sektionerna A och B.

E T = E 2A1 + E 1B2 + E-kontakt

Genom att ersätta uttryck (9.3) och (9.6) i (9.7) och utföra transformationer får vi

där α = β - ((1/l) (dEF/dT))

Storheten α kallas termo-emk-koefficienten. Eftersom både β och dEF/d T beror på temperaturen är koefficienten α också en funktion av T.

Med hänsyn till (9.9) kan uttrycket för termo-emf presenteras som:

Storheten α AB kallas differentiell eller vid effektiv termo-EMF givet par metaller. Den mäts i V/K och beror avsevärt på typen av kontaktmaterial, såväl som temperaturområdet, som når cirka 10 -5 ÷10 -4 V/K. I ett litet temperaturområde (0-100°C) kan den specifika termiska emf. beror svagt på temperaturen. Sedan kan formel (9.11) representeras med en tillräcklig grad av noggrannhet i formen:

ET = α (T 2 - T 1)

I halvledare är det, till skillnad från metaller, ett starkt beroende av koncentrationen av laddningsbärare och deras rörlighet på temperaturen. Därför är effekterna som diskuterats ovan, som leder till bildandet av termisk emk, mer uttalade i halvledare, den specifika termiska emk. mycket större och når värden i storleksordningen 10 -3 V/K.

9.3. Beskrivning av laboratorieuppställningen

Att studera beroendet av termo-emf. om temperaturskillnaden mellan korsningarna (kontakterna), i detta arbete använder vi ett termoelement av två stycken tråd, varav en är en krombaserad legering (chromel), och den andra en aluminiumbaserad legering (alumel). En koppling tillsammans med en termometer placeras i ett kärl med vatten, vars temperatur T 2 kan ändras genom uppvärmning på en elektrisk spis. Temperaturen på den andra korsningen T 1 hålls konstant (fig. 9.3). Den resulterande termiska emf. mäts med en digital voltmeter.

9.4. Experimentell procedur och resultatbearbetning
9.4.1. Experimentell teknik

Verket använder direkta mätningar av den emk som genereras i termoelementet. Temperaturen på korsningarna bestäms av temperaturen på vattnet i kärlen med hjälp av en termometer (se fig. 9.3)

9.4.2. Arbetsorder

Anslut voltmeterns nätsladd.
Tryck på strömbrytaren på frontpanelen på den digitala voltmetern. Låt enheten värmas upp i 20 minuter.
Lossa klämskruven på termoelementstativet, lyft upp det och fäst det. Häll kallt vatten i båda glasen. Släpp termoelementkopplingarna i glasen till ungefär halva vattnets djup.
Skriv ner det i tabellen. 9.1 värdet på starttemperaturen T 1 för övergångarna (vatten) enligt termometern (för den andra korsningen förblir den konstant under hela experimentet).
Slå på den elektriska spisen.
Registrera emf-värdena. och temperaturer T 2 i tabellen. 9,1 var tionde grad.
När vattnet kokar, stäng av den elektriska spisen och voltmätaren.

9.4.3. Bearbetning av mätresultat

Baserat på mätdata, konstruera en graf över emk. termoelement 8T (ordinataxel) från temperaturskillnaden mellan korsningarna ΔT = T 2 - T 1 (abskissaxel).
Använd den resulterande grafen över det linjära beroendet av E T på ∆T, bestäm den specifika termiska emf. enligt formeln: α = ΔE T / Δ(ΔT)

9.5. Checklista

Vad är essensen och vad är Seebeck-fenomenets natur?
Vad orsakar utseendet av den volumetriska komponenten av termo-emf?
Vad orsakar utseendet av fononkomponenten i termo-emf?
Vad orsakar uppkomsten av en kontaktpotentialskillnad?
Vilka enheter kallas termoelement och var används de?
Vad är essensen och vad är Peltier- och Thomson-fenomenens natur?

Savelyev I.V. Kurs i allmän fysik. T.3. - M.: Nauka, 1982. -304 sid.
Epifanov G. I. Fysik fast. M.: ta studenten, 1977. - 288 sid.
Sivukhin D.V. Allmän kurs i fysik. Elektricitet. T.3. - M.: Nauka, 1983. -688 sid.
Trofimova T.I. Fysikkurs. M.: Högre skola, 1985. - 432 sid.
Detlaf A. A., Yavorsky V. M. Fysikkurs. M.: Högre skola, 1989. - 608 sid.

Termoelektriska omvandlare. Funktionsprincip, material som används.

En termisk omvandlare är en omvandlare vars funktionsprincip är baserad på termiska processer och vars naturliga ingångsmängd är temperatur. Sådana omvandlare inkluderar termoelement och termistorer, metall och halvledare. Den grundläggande ekvationen för termisk transformation är värmebalansekvationen, fysisk mening vilket ligger i det faktum att all värme som tillförs omvandlaren går till att öka dess värmeinnehåll QTC och därför, om värmeinnehållet i omvandlaren förblir oförändrat (temperaturen och aggregationstillståndet förändras inte), då värmemängden mottagen per tidsenhet är lika med mängden värme som avges. Värmen som tillförs omvandlaren är summan av mängden värme Qel som skapas som ett resultat av frigörandet av elektrisk kraft i den, och mängden värme Q som kommer in i omvandlaren eller avges av den som ett resultat av värmeväxling med miljö.

Fenomenet termoelektricitet upptäcktes 1823 av Seebeck och är som följer. Om du gör en krets av två olika ledare (eller halvledare) A och B, ansluter dem till varandra i sina ändar (fig. 1), och gör temperaturen 1 för en anslutningspunkt annorlunda än temperaturen 0 för den andra, då en emk kommer att dyka upp i kretsen, kallad termoelektromotorisk kraft (termo-emf) och representerar skillnaden i funktioner av temperaturer, korsningar av ledare.

En sådan krets kallas en termoelektrisk omvandlare eller på annat sätt termoelement; ledarna som utgör termoelementet kallas termoelektroder, och deras anslutningar kallas junctions.

Figur 1.

Med en liten temperaturskillnad mellan korsningarna, termo-emf. kan anses vara proportionell mot temperaturskillnaden.

Erfarenhet visar att för varje par av homogena ledare som följer Ohms lag, storleken på termo-emf. beror endast på ledarnas beskaffenhet och på kopplingarnas temperatur och beror inte på temperaturfördelningen mellan kopplingarna.

Driften av ett termoelement är baserad på Seebeck-effekten. Seebeck-effekten är baserad på följande fenomen. Om det finns en temperaturgradient längs ledaren produceras elektroner i den heta änden högre energier och hastighet än när det är kallt. Som ett resultat uppstår ett flöde av elektroner från den varma änden till den kalla änden, och en negativ laddning ackumuleras i den kalla änden, och en okompenserad positiv laddning kvarstår i den varma änden. Eftersom den genomsnittliga energin hos elektroner beror på ledarens natur och ökar olika med temperaturen, för samma temperaturskillnad kommer termo-EMF i ändarna av olika ledare att vara olika:

El = kl(TI - T2); e2 = k2(T1 - T2)

Där T1 och T2 är temperaturerna för de varma respektive kalla ändarna; k1 och k2 är koefficienter som beror på fysikaliska egenskaper 1:a respektive 2:a ledare. Den resulterande potentialskillnaden kallas volumetrisk termo-EPC:

Eob = el - e2 = (k1 - k2)(T1 - T2).

På platser där olika ledare är lödda uppstår en kontaktpotentialskillnad, som beror på arean och materialen på de intilliggande ytorna och är proportionell mot deras temperatur:

Ekl = kpovT1; ek2 = kpovT2

Där kpov är koefficienten för ytor av tangentmetaller. Som ett resultat visas den andra komponenten av den initiala spänningen - kontakt termo-EPC:

Ek = ek1 - ek2 = ksur(T1 - T2)

Spänningen vid termoelementets utgång bestäms som summan av volymetrisk och kontakt termo-EMF:

Uin = erev + ek = (k1 - k2 + ksur)(T1 - T2) = k(T1 - T2)

Där k är transmissionskoefficienten.

Nackdelar med ett termoelement:

Låg känslighet (ca 0,1 mV/°K);
- högt initialt motstånd;
- behovet av att hålla en konstant temperatur på en av ändarna.

Fenomenet termoelektricitet är ett av de reversibla fenomenen som upptäcktes 1834 av Jean Peltier och uppkallades efter honom.
Om en krets bestående av två olika ledare eller halvledare går igenom elektricitet, sedan frigörs värme vid en korsning och absorberas vid den andra. Peltiervärme är relaterad till strömstyrkan linjärt beroende i motsats till Joule-värme, och beroende på strömriktningen, värms eller kyls förbindelsen.
Den absorberade eller frigjorda värmeeffekten är proportionell mot strömstyrkan, beror på typen av material som bildar förbindelsen och kännetecknas av Peltier-koefficienten.

Effektivitet termoelektrisk generator beror på temperaturskillnaden och egenskaper hos material och för befintliga material är mycket liten (vid = 300° överstiger inte = 13%, och vid = 100° värdet = 5%), därför används termoelektriska generatorer som energigeneratorer endast under särskilda förhållanden. Effektivitet termoelektrisk värmare och kylskåp är också mycket små, och kylningseffektiviteten är med en temperaturskillnad på 5° är det 9% och med en temperaturskillnad på 40° - endast 0,6%; men trots så låg effektivitet används termoelement i kylanordningar. Inom mätteknik används termoelement i stor utsträckning för att mäta temperaturer; Dessutom används halvledartermoelement som omvända termiska omvandlare, som omvandlar elektrisk ström till värmeflöde och temperatur.

Ett termoelement med en millivoltmeter kopplad till det, som används för att mäta temperatur.
Om en termoelementövergång, som kallas arbetsövergången, placeras i en miljö med temperatur 1 som ska mätas, och temperaturen på de andra 2, hålls icke fungerande korsningar konstant, då f(0) = const och EAB(1) = f(1) – C= f1(1). oavsett hur termoelektroderna är anslutna (lödning, svetsning etc.). Således är det naturliga ingångsvärdet för ett termoelement temperaturen för dess arbetsövergång, och utgångsvärdet är termo-e. d.s., som termoelementet utvecklar vid en strikt konstant temperatur av 2 icke-fungerande korsningar.

Material som används för termoelement. I tabell Figur 1 visar termo-emf som utvecklas av olika termoelektroder parade med platina vid temperaturen för arbetsövergången 1 = 100°C och temperaturen för den icke-arbetande korsningen 2 = 0°C. Beroendet av termo-emf . på temperatur över ett brett temperaturområde är vanligtvis olinjär, så tabelldata kan inte utökas till högre temperaturer.

Bord 1.

Material	Termo-emf, mV	Material	Termo-emf, mV



		Aluminium


Molybden
		Palladium
Volfram
Manganin

		Constantan


		Molybden

När du använder tabelldata bör man komma ihåg att termo-emf utvecklad av termoelektroder. till stor del beror på de minsta föroreningarna, mekanisk bearbetning (härdning) och värmebehandling (härdning, glödgning).

När man designar termoelement strävar man naturligtvis efter att kombinera termoelektroder, varav en utvecklar en positiv termo-emk med platina och den andra en negativ termo-emk. I det här fallet är det också nödvändigt att ta hänsyn till lämpligheten hos en viss termoelektrod för användning under de givna mätförhållandena (påverkan från miljön, temperatur etc. på termoelektroden).
För att öka uteffekten emf. Flera termoelement används för att bilda en termostapel. Termoelementens arbetsövergångar är belägna på en svärtad lob som absorberar strålning, de kalla ändarna är belägna på en massiv kopparring som fungerar som kylfläns och är täckt med en skärm. På grund av ringens massivitet och goda värmeöverföring kan temperaturen på de fria ändarna anses vara konstant och lika med rumstemperatur.

Fel och korrigeringar av termoelementmätningar.

En mätanordning eller ett elektroniskt mätsystem är anslutet antingen till termoelektrodernas ändar (fig. 2, a) eller till gapet på en av dem (fig. 2, b).

Fig.2 Anslutning av mätanordningen till termoelementet

Fel orsakat av förändringar i temperaturen i termoelementets icke-fungerande korsningar. Termoelementkalibrering utförs vid temperaturen för de icke-fungerande korsningarna lika med noll. Om, under den praktiska användningen av en termoelektrisk pyrometer, temperaturen på de icke-fungerande korsningarna skiljer sig från 0 ° C med ett värde på 0, är det nödvändigt att införa en lämplig korrigering av termometeravläsningarna.

Det bör dock komma ihåg att på grund av det olinjära förhållandet mellan emk. termoelement och temperaturen på arbetsövergången, mängden korrigering av pekarens avläsningar, kalibrerad direkt i grader, kommer inte att vara lika med temperaturskillnaden 0 för de fria ändarna.
Korrigeringens storlek är relaterad till temperaturskillnaden mellan de fria ändarna genom en koefficient k som kallas korrigeringsfaktorn för temperaturen hos de icke-arbetande ändarna. Värdet på k är olika för varje sektion av kurvan, därför är kalibreringskurvan uppdelad i sektioner på 100°C och värdet på k bestäms för varje sektion.

Nackdelen med sådana anordningar är behovet av en strömkälla för att driva bryggan och uppkomsten av ett ytterligare fel orsakat av förändringar i spänningen hos denna källa.

Fel på grund av förändringar i temperatur på ledningen, termoelementet och pekaren. I termoelektriska termometrar för mätning av termo-emf. Både konventionella millivoltmetrar och lågresistanskompensatorer med manuell eller automatisk balansering för en mätgräns på upp till 100 mV används.

I de fall termo-emf. mäts av en kompensator spelar termo-emf-kretsens resistans, som bekant, ingen roll. I samma fall när termo-emf. mätt med en millivoltmeter kan ett fel uppstå på grund av förändringar i resistanserna hos alla element som utgör termo-emf-kretsen; därför är det nödvändigt att sträva efter ett konstant motståndsvärde för ledningarna och själva termoelementet

Industriella termoelement

Huvudparametrar för industriella termoelement:

Tabell 2

Termoelementbeteckning	Beteckning på termoelektroder	Material	Mätgränser för långvarig användning	Övre mätgräns för kortvarig användning
		Platinorhodium (10% rodium) platina	Från -20 till 1300
		Platinorhodium (30 % rodium)
		Krom-alumel
		Chromel-kopel

För att mäta temperaturer under - 50 ° C kan speciella termoelement användas, till exempel koppar - konstantan (upp till ~ - 270 ° C), koppar - copel (upp till - 200 ° C), etc. För att mäta temperaturer över 1300 -1800 ° Termoelement tillverkas baserade på eldfasta metaller: iridium-rhenium-iridium (upp till 2100 ° C), volfram-rhenium (upp till 2500 ° C), baserat på övergångsmetallkarbider - titan, zirkonium, niob, thalia, hafnium
(teoretiskt upp till 3000-3500 ° C), baserat på kol- och grafitfibrer.
Kalibreringsegenskaperna för termoelement av huvudtyperna anges i tabellen. 3. Denna tabell visar temperaturen på arbetsövergången i grader
Celsius och värdena för termo-emf anges. motsvarande termoelement i millivolt vid en temperatur på de fria ändarna på 0 ° C.

Tabell 3

Examensbeteckning	Arbetsövergångstemperatur
	12.2, 16.40, 20.65, 24.91, 33.32, 41.26, 48.87
	2.31, 3.249, 4.128, 5.220, 7.325, 9.564, 11.92, 14.33, 16.71
	4.913, 6.902, 9.109, 11.47, 13.92

Avvikelser av verklig termo-emk är tillåtna. från värdena i tabellen. 3, med de värden som anges i tabellen. 4.

Tabell 4

Industriell typ termoelementdesign. Detta är ett termoelement med termoelektroder gjorda av basmetaller placerade i ett sammansatt skyddsrör med en rörlig fläns för dess infästning. Termoelementets arbetsövergång är isolerad med en spets. Termoelektroderna är isolerade med stänger. Skyddsröret består av en fungerande och icke-fungerande sektion. Den rörliga flänsen är fäst vid röret med en skruv. Termoelementhuvudet har ett gjutet hus med ett lock fäst med skruvar; Huvudet är förstärkt med porslinsdynor (skruvar) med flytande (lösa) klämmor, vilket gör att termoelektroderna kan förlängas under påverkan av temperaturen utan att mekaniska påfrestningar uppstår som leder till snabb förstörelse av termoelektroderna. Termoelektroderna är fästa på dessa klämmor med skruvar, och anslutningstrådarna är fästa med skruvar. Dessa ledningar passerar genom en koppling med asbestförsegling.

För termoelement av ädelmetall används ofta icke-metalliska rör (kvarts, porslin, etc.), men sådana rör är mekaniskt ömtåliga och dyra. Porslinsrör med rätt sammansättning kan användas vid temperaturer upp till 1300-1400°C.
Asbest används för att isolera termoelektroder från varandra upp till 300°C, kvartsrör eller pärlor upp till 1000°C, porslinsrör upp till 1300C. °C, siden upp till 100 -120 °C, emalj upp till 150-200 °C.

Metoder för kontakt elektriska mätningar av medelhöga och höga temperaturer med termoelement

Inom termometri anses temperaturer från 500 (början av glöd) till 1600 °C (vit värme) vara genomsnittliga, och höga temperaturer är från 1600 till 2500 °C, till vilket det är möjligt att utvidga den termoelektriska metoden med hög temperatur, värme -resistenta material.
Principen för den termoelektriska metoden och termoelektrodernas grundläggande egenskaper diskuterades ovan i punkt 1. Huvudfrågan när man använder denna metod för att mäta medelhöga och höga temperaturer är skyddet av termoelektroder från miljöns destruktiva kemiska och termiska effekter. För detta ändamål är termoelement utrustade med skyddsbeslag i form av lock, rör eller lock gjorda av eldfasta material. Huvudkravet för ett skyddande skal är hög strukturell densitet och temperaturbeständighet.

Vid mätning av temperaturer under 1300 °C används porslinsöverdrag, vid högre temperaturer - kapsyler gjorda av eldfasta material (som korund, aluminiumoxid, beryllium eller torium) fyllda med en inert gas.

Beroende av termoelementens livslängd på det skyddande skalets porositet.

Vid mätning av yttemperaturen på kroppar är en speciell svårighet kontakten mellan termoelementets arbetsövergång och ytan på den uppvärmda kroppen.
För att förbättra kontakten används termoelement, vars arbetsövergång är gjord i form av en tejp eller platta. Denna konfiguration av arbetsövergången under deformation gör det möjligt att reproducera ytan på mätobjektet.

För att mäta temperaturer upp till 2000-2500 °C används termoelement av volfram eller iridium. En speciell egenskap för deras användning är mätning i vakuum, i inerta eller reducerande miljöer, eftersom de oxiderar i luft. Känsligheten hos ett termoelement av volfram-molybden är 7 μV/K, och ett termoelement av volfram-rhenium är 13 μV/K.
Vid höga temperaturer används termoelement gjorda av eldfasta material (par av titankarbid - grafit, zirkoniumkarbid - zirkoniumborid och molybdendisilicid - volframdisilicid). I sådana termoelement, inuti en cylindrisk elektrod (diameter ca 15 mm) finns en andra stavelektrod ansluten till den första elektroden i ena änden av röret.

Känsligheten hos termoelement gjorda av eldfasta material når 70 μV/K, men deras användning är begränsad till inerta och reducerande medier.
För att mäta temperaturen på smält metall med ädelmetalltermoelement används en metod som går ut på att sänka ner termoelementet i metallen under en tid som är säker för dess drift. I det här fallet termoelementet en kort tid(0,4-0,6 s) nedsänks i en kontrollerad miljö och ökningshastigheten i arbetsövergångens temperatur mäts. Genom att känna till förhållandet mellan termoelementets uppvärmningshastighet (dess termiska tröghet) och temperaturmiljön kan du beräkna värdet på den uppmätta temperaturen. Denna metod används för att mäta smält metall (2000-2500 C) och gasflöde (1800 C).

Termoelement (termoelektrisk omvandlare) är en enhet som används för att mäta temperatur inom industrin, vetenskaplig forskning, medicin, i automationssystem.

Funktionsprincipen bygger på Seebeckeffekten eller med andra ord den termoelektriska effekten. Det finns en kontaktpotentialskillnad mellan de anslutna ledarna; om lederna av ledare som är anslutna i en ring har samma temperatur är summan av sådana potentialskillnader lika med noll. När fogarna har olika temperatur beror potentialskillnaden mellan dem på temperaturskillnaden. Proportionalitetskoefficienten i detta beroende kallas termo-EMF-koefficienten. Olika metaller har olika termo-emf-koefficienter och följaktligen kommer potentialskillnaden som uppstår mellan ändarna på olika ledare att vara olika. Genom att placera en korsning av metaller med termo-emk-koefficienter som inte är noll i en miljö med en temperatur T 1 får vi spänningen mellan motsatta kontakter placerade vid en annan temperatur T 2, som kommer att vara proportionell mot temperaturskillnaden T 1 och T 2 .

Fördelar med termoelement

Hög noggrannhet vid temperaturmätning (upp till ±0,01 °C).
Stort temperaturmätområde: från -250 °C till +2500 °C.
Enkelhet.
Billighet.
Pålitlighet

För att erhålla hög noggrannhet vid temperaturmätning (upp till ±0,01 °C) krävs individuell kalibrering av termoelementet.
Avläsningarna påverkas av stigartemperaturen, som måste korrigeras för. Moderna termoelementbaserade mätarkonstruktioner använder mätning av det kalla kopplingsblockets temperatur med hjälp av en inbyggd termistor eller halvledarsensor och korrigerar automatiskt för den uppmätta emk.
Peltier-effekt (vid tidpunkten för avläsningar är det nödvändigt att utesluta strömflödet genom termoelementet, eftersom strömmen som flyter genom det kyler den varma korsningen och värmer upp den kalla).
TEMFs beroende av temperatur är signifikant olinjärt. Detta skapar svårigheter vid utveckling av sekundära signalomvandlare.
Förekomsten av termoelektrisk inhomogenitet som ett resultat av plötsliga temperaturförändringar, mekaniska spänningar, korrosion och kemiska processer i ledare leder till förändringar i kalibreringsegenskaperna och fel på upp till 5 K.
Över långa längder av termoelement och förlängningsledningar kan en "antenn"-effekt uppstå på befintliga elektromagnetiska fält.

Tekniska krav för termoelement bestäms av GOST 6616-94. Standardtabeller för termoelektriska termometrar (NSH), toleransklasser och mätområden ges i standarden IEC 60584-1.2 och GOST R 8.585-2001.

platina-rodium-platina - TPP13 - Typ R
platina-rodium-platina - TPP10 - Typ S
platinarodium-platinarodium - TPR - Typ B
järn-konstantan (järn-koppar-nickel) TLC - Typ J
koppar-konstantan (koppar-koppar-nickel) TMKn - Typ T
nichrosil-nisil (nickel-krom-nickel-kisel) TNN - Typ N.
chromel-alumel - THA - Typ K
Chromel-Constantan THCn - Typ E
chromel-copel - THK - Typ L
koppar-copel - TMK - Typ M
sil-silin - TCC - Typ I
volfram och rhenium - volfram rhenium - TVR - Typ A-1, A-2, A-3

För att använda online-kalkylatorn, i fältet "Thermo-EMF (mV)" måste du ange värdet på termo-EMF för termoelementet. Du bör också ta hänsyn till att temperaturen kommer att visas utan att ta hänsyn till temperaturen miljö. För enkel användning kalkylator online i fältet "Omgivningstemperatur". miljö" måste du ange omgivningstemperaturen i °C och alla avläsningar kommer att vara med omgivningstemperaturen läckt.

Kalkylator online konvertera termo-EMF till temperatur (°C) för ett krom-alumel-termoelement - TXA - Typ K.

Kalkylator online

krom-alumel typ - TXA - Typ K.

Kalkylator online konvertera termo-EMF till temperatur (°C) för en termoelementtyp

chromel-copel - TXK - Typ L.