Измерение температуры с помощью термопары изготовленной в домашних условиях
В статье рассказано об измерении температуры с помощью термопары изготовленной своими руками, но приведенная информация полезна и для понимания работы термопар изготавливаемых промышленностью серийно.
Если нужна точность измерения температуры на уровне 0,5 К (может быть выше, погрешность зависит и от возможностей измерительного прибора V), то необходимо изготовлять и использовать дифференциальную термопару (см. рис.1а). m1, m2 - металл 1 и 2 проволоки термопары соответственно.
Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
Градуировки термопары (градуировочные таблицы)
Для условия, когда свободный конец(спай) термопары находится при нуле градусов Цельсия. Температура приведена в °с, ЭДС (напряжение) в мВ.
от -270 °с до 1370 °с
от 0 °с до 1820 °с
от -260 °с до 1000 °с
медь - константан ( -270 °с до 400 °с)
хромель - копель (-20 до 200 °с)
русский / english
Главная >> Температура. Термоэлектричество >> Измерение температуры с помощью термопары
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Рис.1
Как изготавливать термопару (сварить термопару) показано на странице - Изготовление термопары.
Для измерения температуры в климатическом диапазоне (комнатных температур) лучше всего подходит термопара хромель-копель, основным преимуществом которой является высокая чувствительность в области комнатных температур.
Для измерений в области низких температур можно использовать термопары хромель - алюмель, медь - константан и др. (см. градуировочные таблицы).
Для высоких температур используют термопары на основе платины, термопары хромель-алюмель и др.
Градуировочные таблицы термопар составлены для условия, когда один из спаев дифференциальной термопары находится при 0 °С. Для того чтобы использовать такое условие на практике один из спаев термопары погружают в сосуд (термос) с тающим льдом, температура которого, как известно 0 °С.
Схема измерения температуры объекта О дифференциальной термопарой показана на рис.1b.
Для примера считаем, что измерения проводятся с помощью термопары хромель-копель. Температура объекта О определяется по показаниям вольтметра (гальванометра) V. Например, мы знаем, что объект находится при температуре выше 0 °С, показания вольтметра U = 6,43 мВ. Смотрим таблицу и определяем, что такой величине термоЭДС соответствует температура +93 °С. Следует иметь в виду, что знак термоЭДС зависит от полярности подключения термопары к измерительному прибору V и при переходе температуры объекта через 0 °С будет изменяться на противоположный.
Рис.2
Если по техническим условиям устраивает точность измерения на уровне единиц градусов, то можно использовать термопару с одним спаем (см. рис.2). Если проанализировать физические процессы в такой измерительной схеме, то можно увидеть, что в этом случае роль температуры (второго спая), относительно которой формируется термоЭДС, играет комнатная температура (температура, при которой находятся клеммы измерительного прибора - вольтметра). Соответственно это учитывается при использовании градуировочных таблиц и определении температуры объекта. Величина термоЭДС U, по которой, используя таблицы, определяется температура объекта, будет равна:
U = Uk + Uv,
где Uk - табличное значение ЭДС дифференциальной (с двумя спаями) термопары при комнатной температуре tk (температуре прибора - например, tk = 24 °С, в этом случае Uk = 1,57 мВ), Uv - измеренная термоЭДС (показания вольтметра V).
Мы взяли для примера температуру в комнате 24 °С (Uk = 1,57 мВ), если показания вольтметра 3,05 мВ, то соответственно U = 4,62 мВ и используя таблицы определяем, что температура объекта О - 68 °С.
Для упрощения расчета и определения температуры с помощью термопары с одним спаем можно зависимость ЭДС термопары от температуры аппроксимировать линейной зависимостью. В этом случае температура объекта to определяется:
to = tk + Uv/j,
где j = ΔU/Δt - усредненная температурная чувствительность термопары в определенном диапазоне температур.
Например, для хромель-копелевой термопары в области температур (0 - 200)С усредненная чувствительность j равна примерно 0,074 мВ/°С.
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
