Зміст
Термопара - це пристрій, що використовується для перетворення тепла в електричну енергію. Він вимірює різницю температур між двома точками. Термопари є одними з найбільш широко використовуваних датчиків температури через їх широку доступність та дуже низьку вартість. На жаль, однак вони не найточніші зчитувачі температури.
Ефект Зеебека
Ефект Зеебека відіграє ключову роль у функції термопари. У ньому йдеться про те, що різниця температур між двома металевими напівпровідниками створить електрику. Коли ці напівпровідники утворюють петлю, проводиться електричний струм. Термопари розраховують на цей ефект для вимірювання температури. Коли термопара розміщена між градієнтом температури між двома напівпровідниками, вона стає частиною ланцюга, створеного ефектом Зеебека. Це дозволяє йому вимірювати напругу і перетворювати цю напругу в читабельний градієнт температури залежно від типів металу, який використовується.
Функція термопари
Коли термоелемент вимірює градієнт температури, він вимірює різницю температур між двома напівпровідниками. Це означає, що термопара повинна бути підключена до мультиметра, що дозволяє її користувачеві зчитувати напругу двох задіяних напівпровідників. Різниця температури і напруги безпосередньо пов'язані. Отже, якщо можна прочитати напругу, що проходить через ланцюг, то можна обчислити різницю температур між двома напівпровідниками. Ця різниця температур виходить шляхом вимірювання напруги; для напруги безпосередньо відповідає різниця температур між двома стиками напівпровідників термопар.
Типи термопар
Існує багато типів термопар, всі відрізняються за металевим сплавом, що використовується в їх зонді. Найпоширеніші термопари типу К (хромо-алюмел), дуже дешеві і мають широкий діапазон температур, за якими вони можуть вимірювати. Однак дешевизна цього типу свідчить про те, що він дуже точний і може зазнати змін чутливості при температурі вище 354 градусів Цельсія, що є точкою Кюрі для нікелю, складової хрому. Термопари типу Е (хромо-константин) мають більш високу чутливість, ніж тип К, і немагнітні. Є багато інших типів термопар, і повний перелік можна знайти в розділі Ресурси.
Програми
Термопари використовуються при виробництві сталі для вимірювання температури сталі з метою визначення вмісту вуглецю в сталі на основі температури її плавлення. Вони також використовуються в пілотних вогнях. Ця програма вимагає, щоб зонд термопари знаходився в пілотному полум'ї, щоб визначити, чи не спалахне полум'я. Коли полум’я увімкнено, в термопарі генерується струм, і він зчитує тепло, яке отримує полум'я. Коли полум'я вимкнеться, електронні датчики можуть знати, щоб вимкнути газ, щоб уникнути можливих витоків газу.
Закони використання термопар
Термопари під час експлуатації підкоряються трьом законам. По-перше, закон однорідних матеріалів визначає, що температури, які не застосовуються в місцях стику термопари, не впливатимуть на вироблену напругу, оскільки вони більше не створюють температурного градієнта. По-друге, закон проміжних матеріалів зазначає, що нові матеріали, що вводяться в ланцюг, не змінять напругу до тих пір, поки стики, утворені новим матеріалом, не відчувають температурного градієнта. Закон послідовних температур говорить, що напруги між трьома і більше переходами можуть бути додані разом.