Pārskats par termopāra temperatūras mērīšanas instrumentiem?

Rūpnieciskajā ražošanā ir daudz temperatūras mērīšanas instrumentu, un viens no tiem ir termopāra temperatūras mērīšanas instrumenti. Tas sastāv no diviem vadītājiem vai pusvadītājiem, kuru abi gali ir sametināti vai savīti kopā, lai izveidotu slēgtu ķēdi, kas izmanto temperatūras starpību starp diviem punktiem, lai radītu elektromotora spēku un darbu. Ir daudz veidu termopāru, un dažādas klasifikācijas metodes arī atšķiras. Atbilstoši rūpnieciskās standartizācijas prasībām tos var iedalīt divos veidos: standartizētie termopāri un nestandarta termopāri. Termopāri ir viens no īpašajiem termoelektriskā efekta teorijas pielietojumiem, un tiem ir plašs pielietojums temperatūras mērīšanā. To priekšrocības ir vienkārša struktūra, stabila veiktspēja un vienkārša konstrukcija. Termopāri, ja tos izmanto kopā ar displeja instrumentiem, var nodrošināt attālinātu mērījumu, automātisku ierakstīšanu un automātisku temperatūras kontroli.
1. Temperatūras mērīšanas instrumentu un termopāru veidi temperatūras mērīšanai
Ir daudz veidu temperatūras mērīšanas instrumentu, un, attīstoties zinātnei un tehnoloģijām un mūsdienu industriālo tehnoloģiju vajadzībām, temperatūras mērīšanas tehnoloģija tiek pastāvīgi uzlabota un pilnveidota. Sakarā ar pieaugošo temperatūras mērīšanas diapazonu, atbilstoši dažādām prasībām ir ražoti dažādi temperatūras mērīšanas instrumenti, galvenokārt LCD termometri, optiskie pirometri, pusvadītāju termometri, rotācijas termometri, spiediena termometri, stikla caurules termometri, rādītājtermometri, augstas temperatūras termometri, termopāra termometri, pretestības termometri, gāzes termometri un termopāra termometri.
Atkarībā no termopāru dažādajiem mērķiem, uzstādīšanas metodēm un strukturālajām formām tos var iedalīt divās kategorijās: parastie termopāri un bruņu termopāri. Parasti izmantotie termopāri, pamatojoties uz to gradācijas numuriem, ietver S, R, B, N, K, E, J, T utt. Starp tiem S, R un B pieder pie dārgmetālu termopāriem, savukārt N, K, E, J un T pieder pie lētiem metāla termopāriem.

S klases īpašība ir spēcīga antioksidanta veiktspēja, un tā ir piemērota nepārtrauktai lietošanai oksidējošā un inertā atmosfērā. Ilgtermiņa lietošanas temperatūra ir 1400 grādi, un īstermiņa lietošanas temperatūra ir 1600 grādi. Starp visiem termopāriem S skalai ir visaugstākais precizitātes līmenis, un to parasti izmanto kā standarta termopāri; Salīdzinot ar S indeksu, R indeksam ir par aptuveni 15% lielāks termiskais elektromotora spēks, un tā pārējā veiktspēja ir gandrīz identiska; B indeksa termiskais elektromotora spēks istabas temperatūrā ir ārkārtīgi mazs, tāpēc mērīšanas laikā kompensācijas vadi parasti nav nepieciešami. Tā ilgstošas ​​lietošanas temperatūra ir 1600 grādi un īstermiņa lietošanas temperatūra ir 1800 grādi. To var izmantot oksidējošā vai neitrālā atmosfērā, kā arī īslaicīgai lietošanai vakuuma apstākļos. N klases termopāra īpašības ir spēcīga augstas temperatūras oksidācijas pretestība 1300 grādos, laba termoelektriskā spēka ilgtermiņa stabilitāte un īstermiņa termisko ciklu atkārtojamība, laba izturība pret kodolstarojumu un zemu temperatūru, kā arī var daļēji aizstāt S klases termopāris; K skalas īpašība ir spēcīga antioksidanta darbība, un tā ir piemērota nepārtrauktai lietošanai oksidējošā un inertā atmosfērā. Ilgtermiņa lietošanas temperatūra ir 1000 grādi, un īstermiņa lietošanas temperatūra ir 1200 grādi. Visplašāk izmantotais starp visiem termopāriem; E-indeksa īpašība ir tāda, ka starp parasti izmantotajiem termopāriem tā termoelektriskais elektromotora spēks ir vislielākais, kas nozīmē, ka tam ir vislielākā jutība. Ieteicams lietot nepārtraukti oksidējošā un inertā atmosfērā 0-800 grādu temperatūrā; J kategorijas īpašība ir tāda, ka to var izmantot gan oksidējošā atmosfērā (ar augšējo temperatūras robežu 750 grādi), gan reducējošā atmosfērā (ar augšējo temperatūras robežu 950 grādi), un tā ir izturīga pret H2 un CO gāzes koroziju. To galvenokārt izmanto rafinēšanas un ķīmiskajā rūpniecībā; T skalas īpašība ir tā, ka tai ir visaugstākais precizitātes līmenis starp visiem lētajiem metāla termopāriem, un to parasti izmanto, lai mērītu temperatūru zem 300 grādiem.
2. Termopāra temperatūras mērīšanas pamatprincips
Iemesls, kāpēc termopārus var izmantot temperatūras mērīšanai, ir tāpēc, ka tie pārveido temperatūras signālus termoelektriskos signālos, kurus pēc tam ar elektrisko instrumentu palīdzību pārvērš mērītās vides temperatūrā. Termopāra temperatūras mērīšanas pamatprincips ir tāds, ka divi viendabīgi vadītāji ar dažādu sastāvu veido slēgtu ķēdi. Ja abos galos ir temperatūras gradients, caur ķēdi plūst strāva, un starp abiem galiem ir termoelektrisks elektromotora spēks.

Termoelektriskā elektromotora spēka rašanās iemesls ir dažādu vadītāju materiālu dažādais elektronu blīvums. Pat ja vienam un tam pašam vadītāja materiālam ir dažādas temperatūras, tā elektronu blīvums nav vienāds. Ja neviendabīgi metāli A un B veido slēgtu ķēdi, kontaktu A un B atšķirīgo temperatūru dēļ brīvo elektronu blīvums ir lielāks viena un tā paša vadītāja augstas temperatūras zonās, savukārt brīvo elektronu blīvums ir mazāks zemas temperatūras zonās. . Tāpēc slēgtajā ķēdē lielajam brīvo elektronu blīvumam ir jāizkliedējas uz zema brīvo elektronu blīvuma apgabaliem, kā rezultātā ķēdē rodas "neto" lādiņa plūsma, tas ir, ķēdē ir elektromotora spēks eAB, kas ir iemesls Zēbeka elektromotora spēka radīšanai. Kad karstā elektroda materiāls ir fiksēts, termiskais elektromotora spēks ir saistīts tikai ar abu kontaktu temperatūru. Slēgtā ķēdē, kas sastāv no neviendabīgu metālu pāra A un B, ja savienojuma punkts A tiek uzkarsēts, abu kontaktu A un B temperatūra būs atšķirīga. Ja temperatūra atšķiras, tiks ģenerēta strāva, izraisot ķēdei pievienotā ampērmetra novirzi. Termopāra ķēdē radīto strāvu sauc par termisko strāvu. A. B sauc par termoelektrisko elektrodu, un kontaktu a savieno kopā ar metināšanu. Mērot temperatūru, tas tiek novietots izmērītās temperatūras laukā, kas pazīstams kā mērīšanas gals vai darba gals. Kontaktam b parasti ir nepieciešama nemainīga temperatūra, ko sauc par atskaites galu vai brīvo galu.
Termoelektriskā potenciāla lielums ir saistīts ar starpību starp t un t0. Ja ir zināmi termopāra divu termoelektrisko elektrodu materiāli, termoelektriskā potenciāla sadalījuma teorija termopāra ķēdē nosaka, ka termoelektriskā potenciāla starpību starp abiem termopāra galiem var izteikt ar šādu vienādojumu:
EAB (t, t{{0}})=EAB (t) — EAB (t0)
Formulā EAB (t, t0) - termopāra termoelektriskais potenciāls
EAB (t) - termoelektriskais potenciāls darba galā pie temperatūras t;
EAB (t{{0}}) — termoelektriskais potenciāls aukstajā galā pie temperatūras t0.
No iepriekš minētā vienādojuma var redzēt, ka, mainoties mērītās vides temperatūrai darba galā, mainās arī termoelektriskais potenciāls. Tāpēc, kamēr tiek mērīts EAB (t, t{{0}}) un zināms EAB (t0), var iegūt EAB (t). Termoelektrisko potenciālu var nosūtīt displeja instrumentam indikācijai vai ierakstīšanai vai mikrodatoram apstrādei, lai iegūtu temperatūras t vērtību mērīšanas galā.

3. Termopāra temperatūras mērīšanas galvenās priekšrocības un trūkumi
Termopāri ir viens no rūpniecībā visbiežāk izmantotajiem temperatūras noteikšanas komponentiem, un to priekšrocības ietver:
① Augsta mērījumu precizitāte. Sakarā ar tiešo kontaktu starp termopāri un mērīto objektu, to neietekmē starpposma vide.
② Plašs mērījumu diapazons. Parasti izmantotie termopāri var nepārtraukti mērīt no -50 līdz 1600 grādiem, un daži īpaši termopāri
Zemākā nosakāmā temperatūra ir -271-2800 grādi, piemēram, zelta, dzelzs, niķeļa, hroma un volframa rēnija.
③ Vienkārša konstrukcija un ērta lietošana. Termopāri parasti sastāv no divu dažādu veidu metāla stieplēm, un tos neierobežo izmērs vai sākums. To ārpusē ir aizsarguzmava, kas padara tos ļoti ērtu lietošanu.
Tomēr termopāriem ir arī trūkumi, piemēram, tiek izmantota nemainīga atsauces temperatūra, pretējā gadījumā mērījumu rezultāti tiks izkropļoti; Augstā temperatūrā vai ilgstoši lietojot, degradācija notiek pārbaudītās vides vai atmosfēras ietekmes dēļ (piemēram, oksidēšanās, reducēšana utt.), samazinot kalpošanas laiku.
4. Pašreizējais pētniecības statuss un termopāra temperatūras mērīšanas attīstības tendence Ķīnā
Termopāri galvenokārt tiek izmantoti augstākas temperatūras mērīšanai. Attiecībā uz augstas temperatūras termopāru attīstības statusu Ķīnā, augstas temperatūras termopāri parasti attiecas uz termopāriem virs 1300 grādiem, tostarp platīna rodija 10 platīna termopāri, platīna rodija 13 platīna termopāri, platīna rodija 30 platīna rodija stentung, 6 termopāri. 25 termopāri, platīna rodija 40 platīna rodija 20 termopāri, irīdija rodija termopāri, silīcija karbīda grafīta termopāri utt. Šobrīd kontakta tipa temperatūras mērīšanas termopāri ir visdrošākā temperatūras mērīšanas metode. Ja neskaita optisko pirometru un infrasarkano termometru izmantošanu vakuuma, vidējas frekvences un augstfrekvences zonās, kas nav piemērotas termopāra temperatūras mērīšanai, būtībā nav citu materiālu vai tehnoloģiju, kas to varētu aizstāt.
No pašreizējās situācijas galvenā attīstības tendence ir uzlabot izturību pret koroziju un izturību pret oksidāciju, izmantojot tehnoloģiskus līdzekļus, lai uzlabotu kalpošanas laiku.