Ertaklar

O'lchash texnologiyasi. Termojuftning elektromotor kuchini va o'ziga xos termo-emfni aniqlash

9.1. Ishning maqsadi

Termojuftning termoelektromotor kuchining ulanish joylari orasidagi harorat farqiga bog'liqligini aniqlash.

Bir-biriga o'xshamaydigan o'tkazgichlardan (yoki yarimo'tkazgichlardan) A va B dan iborat bo'lgan yopiq konturda (9.1-rasm), agar bu o'tkazgichlarning 1 va 2 kontaktlari turli xil haroratlarda T 1 va 2-gachasi bo'lsa, elektromotor kuch (emf) E T paydo bo'ladi va oqim oqadi. T 2. Bu e.m.f. termoelektromotor kuch (termo-emf) deb ataladi va ikkita o'xshash bo'lmagan o'tkazgichlarning elektr zanjiri termojuft deb ataladi. Birlashma harorati farqining belgisi o'zgarganda, termojuft oqimining yo'nalishi o'zgaradi. Bu
hodisa Seebek fenomeni deb ataladi.

Termo-EMFning paydo bo'lishining uchta sababi ma'lum: harorat gradienti mavjud bo'lganda o'tkazgichda zaryad tashuvchilarning yo'naltirilgan oqimining shakllanishi, elektronlarning fononlar orqali kirishi va Fermi darajasining o'zgarishi. haroratga bog'liq. Keling, ushbu sabablarni batafsil ko'rib chiqaylik.

Supero'tkazuvchilar bo'ylab dT / dl harorat gradienti mavjud bo'lganda, uning issiq uchidagi elektronlar katta kinetik energiyaga ega va shuning uchun sovuq uchidagi elektronlarga nisbatan xaotik harakat tezligi kattaroqdir. Natijada, o'tkazgichning issiq uchidan sovuqqa elektronlarning imtiyozli oqimi sodir bo'ladi, sovuq uchida manfiy zaryad to'planadi va issiq uchida kompensatsiyalanmagan musbat zaryad qoladi.

To'planish, hosil bo'lgan potentsial farq elektronlarning teng oqimiga olib kelguncha davom etadi. Devrendagi bunday potentsial farqlarning algebraik yig'indisi termo-emfning volumetrik komponentini yaratadi.

Bundan tashqari, o'tkazgichdagi mavjud harorat gradienti issiq uchidan sovuq uchigacha fononlarning (o'tkazgichning kristall panjarasining tebranish energiyasi kvantlari) imtiyozli harakati (drift) paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday siljishning mavjudligi fononlar tomonidan tarqalgan elektronlarning o'zlari issiq uchidan sovuqqa yo'naltirilgan harakatni boshlashiga olib keladi. Supero'tkazuvchilarning sovuq uchida elektronlarning to'planishi va issiq uchida elektronlarning kamayishi termo-emfning fonon komponentining paydo bo'lishiga olib keladi. Bundan tashqari, past haroratlarda ushbu komponentning hissasi termal emf paydo bo'lishida asosiy hisoblanadi.

Ikkala jarayon natijasida o'tkazgich ichida harorat gradientiga yo'naltirilgan elektr maydoni paydo bo'ladi. Bu maydonning kuchi sifatida ifodalanishi mumkin

E = -dph / dl = (-dph / dT)· (-dt / dl)=-b·(-dT / dl)

bu erda b = dph / dT.

Munosabatlar (9.1) elektr maydon kuchi E ni harorat gradienti dT/dl bilan bog'laydi. Olingan maydon va harorat gradienti qarama-qarshi yo'nalishga ega, shuning uchun ular turli xil belgilarga ega.

(9.1) ifoda bilan aniqlangan maydon tashqi kuchlar maydonidir. Ushbu maydonning kuchini AB sxemasining kesimi (9.1-rasm) 2-tushishdan 1-bo'g'ingacha birlashtirib, T 2 > T 1 deb faraz qilib, biz ushbu bo'limda ta'sir qiluvchi termal emf uchun ifodani olamiz:

(Integratsiya chegaralari o'zgarganda belgi o'zgardi.) Xuddi shunday, biz B bo'limida 1-o'tishdan 2-bo'limgacha ta'sir qiluvchi termal emfni aniqlaymiz.

Termo-emf paydo bo'lishining uchinchi sababi. elektronlar egallagan eng yuqori energiya darajasiga to'g'ri keladigan Fermi darajasining pozitsiyasi haroratiga bog'liq. Fermi darajasi elektronlar bu darajada bo'lishi mumkin bo'lgan Fermi energiyasi E F ga mos keladi.

Fermi energiyasi - 0 K da metall o'tkazuvchanlik elektronlari ega bo'lishi mumkin bo'lgan maksimal energiya. Elektron gazning zichligi qanchalik yuqori bo'lsa, Fermi darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Masalan (9.2-rasm), E FA - A metalli uchun Fermi energiyasi va B metalli uchun E FB. E PA va E PB qiymatlari mos ravishda A va B metallardagi elektronlarning eng yuqori potentsial energiyasidir. Ikkita bir-biriga o'xshash bo'lmagan A va B metallari aloqa qilganda, Fermi darajalaridagi farqning mavjudligi (E FA > E FB) elektronlarning A metalldan (yuqori darajadagi) B metalliga (a bilan) o'tishiga olib keladi. past Fermi darajasi).

Bunda A metall musbat, B metall esa manfiy zaryadlanadi. Ushbu zaryadlarning paydo bo'lishi metallarning energiya darajalarining, shu jumladan Fermi darajalarining siljishiga olib keladi. Fermi darajalari tenglashtirilgandan so'ng, elektronlarning A metalldan B metallga imtiyozli o'tishiga sabab bo'lgan sabab yo'qoladi va metallar o'rtasida dinamik muvozanat o'rnatiladi. Rasmdan. 9.2 A metallidagi elektronning potentsial energiyasi B dan E FA - E FB miqdoriga nisbatan kamroq ekanligi aniq. Shunga ko'ra, A metallidagi potentsial B ning ichidan miqdori bo'yicha kattaroqdir)

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

Bu ifoda ichki kontakt potentsial farqini beradi. Metall A dan metall B ga o'tish vaqtida potentsial bu miqdorga kamayadi. Agar ikkala termojuft birikmasi (9.1-rasmga qarang) bir xil haroratda bo'lsa, u holda kontakt potentsial farqlari teng va qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltiriladi.

Bunday holda, ular bir-birini to'laydilar. Ma'lumki, Fermi darajasi zaif bo'lsa ham, haroratga bog'liq. Shuning uchun, agar 1 va 2 o'tish joylarining harorati har xil bo'lsa, u holda kontaktlarda U AB (T 1) - U AB (T 2) farqi termo-emfga o'zining kontakt hissasini qo'shadi. Volumetrik termal emf bilan solishtirish mumkin. va teng:

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

Oxirgi ifoda quyidagicha ifodalanishi mumkin:

Olingan termal emf. (e T) 1 va 2-kontaktlarda ishlaydigan emf va A va B bo'limlarida ishlaydigan emfdan iborat.

E T = E 2A1 + E 1B2 + E kontakti

(9.3) va (9.6) iboralarni (9.7) ga almashtirib, o'zgartirishlarni amalga oshiramiz.

bu erda a = b - ((1/l) (dE F / dT))

a miqdori termo-emf koeffitsienti deb ataladi. b va dE F / d T haroratga bog'liq bo'lganligi sababli, a koeffitsienti ham T funktsiyasidir.

(9.9) ni inobatga olgan holda termo-emf ifodasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:

a AB miqdori deyiladi differensial yoki da samarali termo-EMF berilgan juft metallar. U V/K da o'lchanadi va sezilarli darajada aloqa qiluvchi materiallarning tabiatiga, shuningdek, harorat oralig'iga bog'liq bo'lib, taxminan 10 -5 ÷10 -4 V/K ga etadi. Kichik harorat oralig'ida (0-100 ° C), o'ziga xos termal emf. haroratga kuchsiz bog'liq. Keyin formula (9.11) etarli darajada aniqlik bilan quyidagi shaklda ifodalanishi mumkin:

E T = a (T 2 - T 1)

Yarimo'tkazgichlarda, metallardan farqli o'laroq, zaryad tashuvchilarning konsentratsiyasi va ularning harakatchanligi haroratga kuchli bog'liqlik mavjud. Shuning uchun, yuqorida muhokama qilingan, termal emf shakllanishiga olib keladigan ta'sirlar, yarimo'tkazgichlarda, o'ziga xos termal emfda ko'proq namoyon bo'ladi. ancha kattaroq va 10 -3 V/K darajali qiymatlarga etadi.

9.3. Laboratoriya jihozlarining tavsifi

Termo-emfning bog'liqligini o'rganish. ulanishlar (kontaktlar) o'rtasidagi harorat farqi bo'yicha, bu ishda biz ikkita simdan tayyorlangan termojuftdan foydalanamiz, ulardan biri xrom asosidagi qotishma (xromel), ikkinchisi esa alyuminiy asosidagi qotishma (alumel). Termometr bilan birga bitta o'tish joyi suv bilan idishga joylashtiriladi, uning harorati T 2 ni elektr pechkada isitish orqali o'zgartirish mumkin. Boshqa o'tish T 1 harorati doimiy ravishda saqlanadi (9.3-rasm). Olingan termal emf. raqamli voltmetr bilan o'lchanadi.

9.4. Eksperimental jarayon va natijalarni qayta ishlash
9.4.1. Eksperimental texnika

Ishda termojuftda hosil bo'lgan emfning bevosita o'lchovlari qo'llaniladi. Birlashmalarning harorati termometr yordamida idishlardagi suvning harorati bilan aniqlanadi (9.3-rasmga qarang).

9.4.2. Ish tartibi

Voltmetrning quvvat simini ulang.
Raqamli voltmetrning old panelidagi quvvat tugmasini bosing. Qurilmani 20 daqiqa qizdiring.
Termojuft stendidagi qisqich vintini bo'shating, uni yuqoriga ko'taring va mahkamlang. Ikkala stakanga sovuq suv quying. Termojuft birlashmalarini ko'zoynaklarga suvning taxminan yarmi chuqurligiga tushiring.
Uni jadvalga yozing. 9.1 Termometrga ko'ra o'tish joylarining (suvning) T 1 boshlang'ich haroratining qiymati (boshqa birlashma uchun u tajriba davomida doimiy bo'lib qoladi).
Elektr pechkani yoqing.
Emf qiymatlarini yozib oling. va jadvaldagi haroratlar T 2. 9,1 har o'n daraja.
Suv qaynayotganda, elektr pechka va voltmetrni o'chiring.

9.4.3. O'lchov natijalarini qayta ishlash

O'lchov ma'lumotlariga asoslanib, emfning grafigini tuzing. termojuftlar 8T (ordinata o'qi) o'tish joylari orasidagi harorat farqidan DT = T 2 - T 1 (abscissa o'qi).
E T ning ∆T ga chiziqli bog'liqligining hosil bo'lgan grafigidan foydalanib, o'ziga xos termal emfni aniqlang. formula bo'yicha: a = DE T / D(DT)

9.5. Tekshirish roʻyxati

Seebek hodisasining mohiyati va tabiati nimadan iborat?
Termo-emfning volumetrik komponentining paydo bo'lishiga nima sabab bo'ladi?
Termo-emfning fonon komponentining paydo bo'lishiga nima sabab bo'ladi?
Kontakt potentsial farqining paydo bo'lishiga nima sabab bo'ladi?
Qanday qurilmalar termojuftlar deb ataladi va ular qayerda ishlatiladi?
Peltier va Tomson hodisalarining mohiyati va tabiati nimadan iborat?

Savelyev I.V. Umumiy fizika kursi. T.3. - M.: Nauka, 1982. -304 b.
Epifanov G.I. Qattiq jismlar fizikasi. M.: Oliy maktab, 1977. - 288 b.
Sivuxin D.V. Fizika bo'yicha umumiy kurs. Elektr. T.3. - M.: Nauka, 1983. -688 b.
Trofimova T.I. Fizika kursi. M.: Oliy maktab, 1985. - 432 b.
Detlaf A. A., Yavorskiy V. M. Fizika kursi. M.: Oliy maktab, 1989. - 608 b.

Termoelektrik konvertorlar. Ishlash printsipi, ishlatiladigan materiallar.

Termal konvertor - bu ish printsipi issiqlik jarayonlariga asoslangan va tabiiy kirish miqdori harorat bo'lgan konvertor. Bunday konvertorlar o'z ichiga oladi termojuftlar va termistorlar, metall va yarimo'tkazgichlar. Issiqlik konvertatsiyasining asosiy tenglamasi issiqlik balansi tenglamasi bo'lib, uning jismoniy ma'nosi shundaki, konvertorga beriladigan barcha issiqlik uning issiqlik miqdori QTC ni oshirishga ketadi va shuning uchun konvertorning issiqlik miqdori o'zgarishsiz qolsa (harorat va harorat agregatsiya holati o'zgarmaydi), keyin miqdor Vaqt birligida olingan issiqlik miqdori chiqarilgan issiqlik miqdoriga teng. Konvertorga beriladigan issiqlik - undagi elektr quvvatining chiqishi natijasida hosil bo'lgan Qel issiqlik miqdori va konvertorga kiradigan yoki u tomonidan issiqlik almashinuvi natijasida chiqarilgan Q to issiqlik miqdori yig'indisi. muhit.

Termoelektrik hodisani 1823 yilda Zeebek kashf etgan va u quyidagicha. Agar siz ikki xil o'tkazgich (yoki yarim o'tkazgich) A va B ni uchlarida bir-biriga bog'lab (1-rasm) sxemasini tuzsangiz va bir ulanish nuqtasining 1 haroratini boshqasining harorati 0 dan farq qiladigan bo'lsangiz, u holda kontaktlarning zanglashiga olib kirishda emf paydo bo'ladi. , termoelektromotor kuch (termo-emf) deb ataladi va harorat funktsiyalaridagi farqni, o'tkazgichlarning birikmalarini ifodalaydi.

Bunday sxema termoelektrik konvertor yoki boshqacha deyiladi termojuft; termojuftni tashkil etuvchi o'tkazgichlar termoelektrodlar, ularning ulanishlari esa ulanishlar deb ataladi.

1-rasm.

Birlashmalar orasidagi kichik harorat farqi bilan termo-emf. harorat farqiga proportsional deb hisoblash mumkin.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, Ohm qonuniga bo'ysunadigan har qanday bir hil o'tkazgichlar uchun termo-emfning kattaligi. faqat o'tkazgichlarning tabiatiga va ulanishlarning haroratiga bog'liq va ulanishlar orasidagi harorat taqsimotiga bog'liq emas.

Termojuftning ishlashi Seebek effektiga asoslanadi. Seebek effekti quyidagi hodisalarga asoslanadi. Agar o'tkazgich bo'ylab harorat gradienti bo'lsa, issiq uchidagi elektronlar sovuq uchidagiga qaraganda yuqori energiya va tezliklarni hosil qiladi. Natijada, issiq uchidan sovuq uchigacha elektronlar oqimi sodir bo'ladi va sovuq uchida manfiy zaryad to'planadi va issiq uchida kompensatsiyalanmagan musbat zaryad qoladi. Elektronlarning o'rtacha energiyasi o'tkazgichning tabiatiga bog'liq bo'lgani uchun va harorat bilan har xil o'sib boradi, bir xil harorat farqi uchun turli o'tkazgichlarning uchlaridagi termo-EMF har xil bo'ladi:

E1 = k1(T1 - T2); e2 = k2(T1 - T2)

Bu erda T1 va T2 mos ravishda issiq va sovuq uchlarning harorati; k1 va k2 - mos ravishda 1 va 2 o'tkazgichlarning fizik xususiyatlariga bog'liq bo'lgan koeffitsientlar. Olingan potentsiallar farqiga volumetrik termo-EPC deyiladi:

Eob = e1 - e2 = (k1 - k2)(T1 - T2).

Turli o'tkazgichlar lehimlangan joylarda kontakt potentsial farqi paydo bo'ladi, bu qo'shni sirtlarning maydoni va materiallariga bog'liq va ularning haroratiga mutanosibdir:

Ek1 = kpovT1; ek2 = kpovT2

Bu erda kpov - tangens metallar sirtlari koeffitsienti. Natijada, dastlabki kuchlanishning ikkinchi komponenti paydo bo'ladi - kontakt termo-EPC:

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

Termojuft chiqishidagi kuchlanish volumetrik va kontaktli termo-EMF yig'indisi sifatida aniqlanadi:

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

Bu erda k - uzatish koeffitsienti.

Termojuftning kamchiliklari:

Kam sezgirlik (taxminan 0,1 mV / ° K);
- yuqori boshlang'ich qarshilik;
- uchlaridan birining doimiy haroratini saqlash zarurati.

Termoelektrik hodisa teskari hodisalardan biridir, teskari effekt 1834 yilda Jan Peltier tomonidan kashf etilgan va uning nomi bilan atalgan.
Ikki xil o'tkazgich yoki yarim o'tkazgichdan iborat bo'lgan zanjir orqali elektr toki o'tkazilsa, issiqlik bir tutashuvda hosil bo'ladi va ikkinchisida so'riladi. Peltier issiqligi, Joule issiqligidan farqli o'laroq, chiziqli munosabatlardagi oqim kuchi bilan bog'liq va oqim yo'nalishiga qarab, birlashma isitiladi yoki sovutiladi.
So'rilgan yoki chiqarilgan issiqlik quvvati oqim kuchiga mutanosib bo'lib, ulanishni tashkil etuvchi materiallarning tabiatiga bog'liq va Peltier koeffitsienti bilan tavsiflanadi.

Samaradorlik termoelektr generator materiallarning harorat farqi va xususiyatlariga bog'liq va mavjud materiallar uchun juda kichik (= 300 ° da = 13% dan oshmaydi va = 100 ° da qiymat = 5%), shuning uchun termoelektr generatorlari energiya generatorlari sifatida ishlatiladi. faqat maxsus sharoitlarda. Samaradorlik termoelektrik isitgich va muzlatgich ham juda kichik va sovutish samaradorligi 5° harorat farqi bilan 9%, 40° harorat farqi bilan esa atigi 0,6%; ammo, bunday past samaradorlikka qaramay, termojuftlar sovutgich qurilmalarida qo'llaniladi. O'lchov texnologiyasida termojuftlar haroratni o'lchash uchun keng qo'llaniladi; Bundan tashqari, yarimo'tkazgichli termoelementlar teskari termal konvertorlar sifatida ishlatiladi, elektr tokini issiqlik oqimiga va haroratga aylantiradi.

Haroratni o'lchash uchun ishlatiladigan millivoltmetrga ulangan termojuft.
Agar ishchi birikma deb ataladigan bir termojuft o'tish harorati 1 o'lchanadigan muhitga joylashtirilsa va boshqa 2 ishlamaydigan o'tish joylarining harorati doimiy bo'lsa, f (0) = const va EAB (1) = f(1) – C= f1(1). termoelektrodlar qanday bog'langanligidan qat'i nazar (lehimlash, payvandlash va boshqalar). Shunday qilib, termojuftning tabiiy kirish qiymati uning ishchi birikmasining harorati, chiqish qiymati esa termo-e. d.s., bu termojuft 2 ishlamaydigan o'tishning qat'iy doimiy haroratida rivojlanadi.

Termojuftlar uchun ishlatiladigan materiallar. Jadvalda 1-rasmda platina bilan bog'langan turli xil termoelektrodlar tomonidan ishlab chiqilgan termo-emf ko'rsatilgan, bu ishchi birikmaning harorati 1 = 100 ° C va ishlamaydigan birikmaning harorati 2 = 0 ° S. Termo-emfning bog'liqligi. . keng harorat oralig'idagi harorat bo'yicha odatda chiziqli bo'lmaydi, shuning uchun jadval ma'lumotlarini yuqori haroratlarga kengaytirib bo'lmaydi.

1-jadval.

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



		alyuminiy


Molibden
		Palladiy
Volfram
Manganin

		Konstantan


		Molibden

Jadval ma'lumotlaridan foydalanganda, termoelektrodlar tomonidan ishlab chiqilgan termo-emf ekanligini yodda tutish kerak. ko'p jihatdan eng kichik aralashmalarga, mexanik ishlov berishga (qattiqlashuv) va issiqlik bilan ishlov berishga (qattiqlashish, tavlanish) bog'liq.

Termojuftlarni loyihalashda, biri tabiiy ravishda termoelektrodlarni birlashtirishga intiladi, ulardan biri platina bilan ijobiy termo-emfni, ikkinchisi esa salbiy termo-emfni rivojlantiradi. Bunday holda, shuningdek, ma'lum bir termoelektrodning berilgan o'lchov sharoitida foydalanishga yaroqliligini hisobga olish kerak (atrof-muhit, harorat va boshqalarning termoelektrodga ta'siri).
Chiqish emfni oshirish uchun. Termopil hosil qilish uchun bir nechta termojuftlar ishlatiladi. Termojuftlarning ishchi birikmalari nurlanishni yutuvchi qoraygan lobda, sovuq uchlari esa issiqlik qabul qiluvchi vazifasini bajaradigan va ekran bilan qoplangan massiv mis halqada joylashgan. Ringning massivligi va yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli erkin uchlarning harorati doimiy va xona haroratiga teng deb hisoblanishi mumkin.

Termojuft o'lchovlarining xatolari va tuzatishlari.

O'lchov moslamasi yoki elektron o'lchash tizimi termoelektrodlarning uchlariga (2-rasm, a) yoki ulardan birining bo'shlig'iga (2-rasm, b) ulanadi.

Fig.2 O'lchov moslamasini termojuftga ulash

Termojuftning ishlamaydigan birikmalari haroratining o'zgarishi natijasida yuzaga kelgan xato. Termojuftni kalibrlash nolga teng bo'lmagan ishlamaydigan birikmalarning haroratida amalga oshiriladi. Agar termoelektrik pirometrdan amaliy foydalanish paytida ishlamaydigan ulanish joylarining harorati 0 ° C dan 0 qiymatidan farq qilsa, u holda termometr ko'rsatkichlariga tegishli tuzatish kiritish kerak.

Biroq, shuni yodda tutish kerakki, emf o'rtasidagi chiziqli bo'lmagan munosabatlar tufayli. termojuft va ishchi birlashmaning harorati, to'g'ridan-to'g'ri darajalarda sozlangan ko'rsatgichning o'qishlariga tuzatish miqdori erkin uchlarning harorat farqi 0 ga teng bo'lmaydi.
Tuzatishning kattaligi ishlamaydigan uchlarning harorati uchun tuzatish omili deb ataladigan k koeffitsienti orqali erkin uchlari orasidagi harorat farqi bilan bog'liq. Egri chiziqning har bir qismi uchun k qiymati har xil, shuning uchun kalibrlash egri chizig'i 100° C bo'laklarga bo'linadi va har bir bo'lim uchun k qiymati aniqlanadi.

Bunday qurilmalarning nochorligi ko'prikni quvvatlantirish uchun oqim manbaiga bo'lgan ehtiyoj va bu manbaning kuchlanishidagi o'zgarishlar tufayli qo'shimcha xatoning paydo bo'lishidir.

Chiziq, termojuft va ko'rsatkich haroratining o'zgarishi sababli xato. Termo-emfni o'lchash uchun termoelektrik termometrlarda. 100 mV gacha bo'lgan o'lchov chegarasi uchun qo'lda yoki avtomatik balanslash bilan an'anaviy millivoltmetrlar ham, past qarshilikli kompensatorlar ham qo'llaniladi.

Termo-emf bo'lgan hollarda. kompensator bilan o'lchanadi, termo-emf sxemasining qarshiligi, ma'lumki, rol o'ynamaydi. Xuddi shu holatlarda termo-emf. millivoltmetr bilan o'lchangan, termo-emf sxemasini tashkil etuvchi barcha elementlarning qarshiligidagi o'zgarishlar tufayli xatolik yuzaga kelishi mumkin; shuning uchun simlarning doimiy qarshilik qiymatiga va termojuftning o'ziga intilish kerak

Sanoat termojuftlari

Sanoat termojuftlarining asosiy parametrlari:

jadval 2

Termojuftni belgilash	Termoelektrodlarning belgilanishi	Materiallar	Uzoq muddatli foydalanish uchun o'lchov chegaralari	Qisqa muddatli foydalanish uchun yuqori o'lchov chegarasi
		Platinorhodium (10% rodiy) platina	-20 dan 1300 gacha
		Platinorhodium (30% rodyum)
		Xrom-alumel
		Chromel-kopel

50 ° C dan past haroratni o'lchash uchun maxsus termojuftlardan foydalanish mumkin, masalan, mis - konstantan (~ - 270 ° C gacha), mis - kopel (- 200 ° C gacha) va hokazo. 1300 dan yuqori haroratni o'lchash uchun -1800 ° Termojuftlar o'tga chidamli metallar asosida ishlab chiqariladi: iridiy-reniy-iridiy (2100 ° C gacha), volfram-reniy (2500 ° S gacha), o'tish metall karbidlari asosida - titan, sirkoniy, niobiy, taliya, gafniy
(nazariy jihatdan 3000-3500 ° S gacha), uglerod va grafit tolalari asosida.
Asosiy turdagi termojuftlarning kalibrlash xususiyatlari jadvalda keltirilgan. 3. Ushbu jadvalda ishchi birikmaning harorati darajalarda ko'rsatilgan
Selsiy va termo-emf qiymatlari berilgan. 0 ° C erkin uchlari haroratida millivoltlarda mos keladigan termojuftlar.

3-jadval

Bitiruv belgisi	Ishlaydigan ulanish harorati
	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

Haqiqiy termo-emfning og'ishlariga ruxsat beriladi. jadvalda keltirilgan qiymatlardan. 3, jadvalda ko'rsatilgan qiymatlar bo'yicha. 4.

4-jadval

Sanoat tipidagi termojuft dizayni. Bu asosiy metallardan tayyorlangan termoelektrodli termojuft bo'lib, uni mahkamlash uchun harakatlanuvchi gardishli kompozit himoya trubkasida joylashgan. Termojuftning ishchi birikmasi uchi bilan izolyatsiya qilingan. Termoelektrodlar panjaralar bilan izolyatsiya qilingan. Himoya trubkasi ishlaydigan va ishlamaydigan qismdan iborat. Harakatlanuvchi gardish quvurga vint bilan biriktirilgan. Termojuft boshi vintlar bilan mahkamlangan qopqoqli quyma korpusga ega; Boshi suzuvchi (bo'sh) qisqichlari bo'lgan chinni prokladkalar (vintlar) bilan mustahkamlangan bo'lib, ular termoelektrodlarning tez yo'q qilinishiga olib keladigan mexanik kuchlanishlar yuzaga kelmasdan, harorat ta'sirida termoelektrodlarni cho'zish imkonini beradi. Termoelektrodlar bu qisqichlarga vintlar bilan, ulash simlari esa vintlar bilan biriktiriladi. Ushbu simlar asbest plombali armatura orqali o'tadi.

Asil metall termojuftlar uchun metall bo'lmagan quvurlar (kvars, chinni va boshqalar) tez-tez ishlatiladi, ammo bunday quvurlar mexanik jihatdan zaif va qimmat. Tegishli kompozitsiyaning chinni quvurlari 1300-1400 ° S gacha bo'lgan haroratda ishlatilishi mumkin.
Asbest termoelektrodlarni bir-biridan 300 ° S gacha, kvarts naychalari yoki boncuklarni 1000 ° S gacha, chinni quvurlarni 1300 ° S gacha izolyatsiyalash uchun ishlatiladi.Past haroratni o'lchashda ishlatiladigan laboratoriya termojuftlari uchun 150 ga qadar issiqlikka chidamli kauchuk ham ishlatiladi. °C, ipak 100 -120 ° S gacha, emal 150-200 ° S gacha.

Termojuftlar yordamida o'rta va yuqori haroratlarni kontaktli elektr o'lchash usullari

Termometriyada 500 (porlashning boshlanishi) dan 1600 ° C (oq issiqlik) gacha bo'lgan haroratlar o'rtacha, yuqori haroratlar esa 1600 dan 2500 ° S gacha bo'lgan haroratlar, yuqori harorat, issiqlik yordamida termoelektrik usulni kengaytirish mumkin. - chidamli materiallar.
Termoelektrik usul printsipi va termoelektrodlarning asosiy xususiyatlari yuqorida 1-bandda ko'rib chiqildi.O'rta va yuqori haroratlarni o'lchash uchun bu usuldan foydalanishda asosiy masala termoelektrodlarni atrof-muhitning halokatli kimyoviy va issiqlik ta'siridan himoya qilishdir. Shu maqsadda termojuftlar o'tga chidamli materiallardan tayyorlangan qopqoqlar, quvurlar yoki qopqoqlar shaklida himoya armatura bilan jihozlangan. Himoya qobig'ining asosiy talabi yuqori strukturaviy zichlik va haroratga chidamlilikdir.

1300 ° C dan past haroratni o'lchashda chinni qoplamalar, yuqori haroratlarda - inert gaz bilan to'ldirilgan o'tga chidamli materiallardan (masalan, korund, alyuminiy oksidi, berilliy yoki toriy) qopqoqlar qo'llaniladi.

Termojuftlarning xizmat qilish muddatining himoya qobig'ining porozligiga bog'liqligi.

Jismlarning sirt haroratini o'lchashda alohida qiyinchilik - bu termojuftning ishchi birikmasining qizdirilgan tananing yuzasi bilan aloqasi.
Kontaktni yaxshilash uchun termojuftlar qo'llaniladi, ularning ishchi birikmasi lenta yoki plastinka shaklida amalga oshiriladi. Deformatsiya paytida ishchi birikmaning bunday konfiguratsiyasi o'lchov ob'ektining sirtini qayta tiklashga imkon beradi.

2000-2500 ° S gacha bo'lgan haroratni o'lchash uchun volfram yoki iridiy termojuftlar ishlatiladi. Ulardan foydalanishning o'ziga xos xususiyati vakuumda, inert yoki qaytaruvchi muhitda o'lchashdir, chunki ular havoda oksidlanadi. Volfram-molibden termojuftining sezgirligi 7 mkV/K, volfram-reniy termojufti esa 13 mkV/K ga teng.
Yuqori haroratlarda o'tga chidamli materiallardan tayyorlangan termojuftlar qo'llaniladi (juft titan karbid - grafit, sirkonyum karbid - tsirkonyum borid va molibden disilisid - volfram disilisid). Bunday termojuftlarda silindrsimon elektrod (diametri taxminan 15 mm) ichida trubaning bir uchida birinchi elektrodga ulangan ikkinchi novda elektrod mavjud.

Olovga chidamli materiallardan tayyorlangan termojuftlarning sezgirligi 70 mkV/K ga etadi, lekin ulardan foydalanish inert va qaytaruvchi vositalar bilan cheklangan.
Eritilgan metallning haroratini olijanob metall termojuftlar bilan o'lchash uchun termojuftni ishlashi uchun xavfsiz bo'lgan vaqt davomida metallga botirishni o'z ichiga olgan usul qo'llaniladi. Bunda termojuft boshqariladigan muhitga qisqa muddatga (0,4-0,6 s) botiriladi va ishchi birikma haroratining ortish tezligi o'lchanadi. Termojuftning isitish tezligi (uning termal inertsiyasi) va harorat muhiti o'rtasidagi munosabatni bilib, siz o'lchangan haroratning qiymatini hisoblashingiz mumkin. Bu usul eritilgan metall (2000-2500 S) va gaz oqimini (1800 S) o'lchash uchun ishlatiladi.

Termojuft (termoelektrik konvertor) sanoat, ilmiy tadqiqotlar, tibbiyot va avtomatlashtirish tizimlarida haroratni o'lchash uchun ishlatiladigan qurilma.

Ishlash printsipi Seebek effektiga yoki boshqacha aytganda termoelektrik effektga asoslanadi. Bog'langan o'tkazgichlar o'rtasida kontakt potentsial farqi mavjud; agar halqaga ulangan o'tkazgichlarning bo'g'inlari bir xil haroratda bo'lsa, bunday potentsial farqlarning yig'indisi nolga teng. Qo'shimchalar turli haroratlarda bo'lganda, ular orasidagi potentsial farq harorat farqiga bog'liq. Ushbu bog'liqlikdagi mutanosiblik koeffitsienti termo-EMF koeffitsienti deb ataladi. Turli metallar turli xil termo-emf koeffitsientlariga ega va shunga mos ravishda turli o'tkazgichlarning uchlari o'rtasida paydo bo'ladigan potentsial farq har xil bo'ladi. Nol bo'lmagan termo-emf koeffitsientli metallarning birikmasini haroratli muhitda joylashtirish orqali T 1, biz boshqa haroratda joylashgan qarama-qarshi kontaktlar orasidagi kuchlanishni olamiz T 2, bu harorat farqiga mutanosib bo'ladi T 1 va T 2 .

Termojuftlarning afzalliklari

Haroratni o'lchashning yuqori aniqligi (± 0,01 ° S gacha).
Katta haroratni o'lchash diapazoni: -250 °C dan +2500 °C gacha.
Oddiylik.
Arzonlik.
Ishonchlilik

Haroratni o'lchashning yuqori aniqligini (± 0,01 ° C gacha) olish uchun termojuftni individual kalibrlash talab qilinadi.
Ko'rsatkichlar ko'taruvchining haroratiga ta'sir qiladi, bu esa tuzatilishi kerak. Termojuftga asoslangan zamonaviy hisoblagich konstruktsiyalari o'rnatilgan termistor yoki yarimo'tkazgich sensori yordamida sovuq birikma blokining haroratini o'lchashdan foydalanadi va o'lchangan emfni avtomatik ravishda tuzatadi.
Peltier effekti (o'qish paytida, termojuft orqali oqim oqimini istisno qilish kerak, chunki u orqali o'tadigan oqim issiq birikmani sovutadi va sovuqni isitadi).
TEMF ning haroratga bog'liqligi sezilarli darajada chiziqli emas. Bu ikkilamchi signal konvertorlarini ishlab chiqishda qiyinchiliklar tug'diradi.
O'tkazgichlarda haroratning keskin o'zgarishi, mexanik kuchlanish, korroziya va kimyoviy jarayonlar natijasida termoelektrik bir xillikning paydo bo'lishi kalibrlash xususiyatlarining o'zgarishiga va 5 K gacha bo'lgan xatolarga olib keladi.
Termojuft va uzatma simlarining uzun uzunligida mavjud elektromagnit maydonlarga "antenna" ta'siri paydo bo'lishi mumkin.

Termojuftlar uchun texnik talablar GOST 6616-94 tomonidan belgilanadi. Termoelektrik termometrlar (NSH), bardoshlik sinflari va o'lchov diapazonlari uchun standart jadvallar IEC 60584-1.2 standartida va GOST R 8.585-2001 da keltirilgan.

platina-rodiy-platina - TPP13 - R turi
platina-rodiy-platina - TPP10 - S turi
platinumrhodium-platinumrhodium - TPR - B turi
temir-konstantan (temir-mis-nikel) TLC - J turi
mis-konstantan (mis-mis-nikel) TMKn - T turi
nichrosil-nisil (nikel-xrom-nikel-nikel-kremniy) TNN - N turi.
xromel-alumel - THA - K turi
chromel-constantan THCn - turi E
chromel-copel - THK - L turi
mis-kopel - TMK - M turi
sil-silin - TCC - I tur
volfram va reniy - volfram reniy - TVR - A-1, A-2, A-3 turi

Onlayn kalkulyatordan foydalanish uchun "Termo-EMF (mV)" maydoniga siz termojuftning termo-EMF qiymatini kiritishingiz kerak, shuningdek, harorat atrof-muhitni hisobga olmagan holda ko'rsatilishini ham hisobga olishingiz kerak. harorat. Onlayn kalkulyatordan foydalanish qulayligi uchun "Atrof-muhit harorati" maydonida. muhit" bo'limida siz atrof-muhit haroratini °C ga kiritishingiz kerak va barcha ko'rsatkichlar atrof-muhit haroratining oqishi bilan bo'ladi.

Onlayn kalkulyator xromel-alumel termojuft uchun termo-EMFni haroratga (°C) aylantirish - TXA - K turi.

Onlayn kalkulyator

xromel-alumel turi - TXA - K turi.

Onlayn kalkulyator termojuft turi uchun termo-EMFni haroratga (°C) aylantirish

xromel-kopel - TXK - L turi.