Termopāru tipi un darba principi

Termopāru tipi un darba principi
Darba termopāra princips:
Kad divi dažādi vadītāji un pusvadītāji A un B veido ķēdi ar diviem galiem, kas savienoti viens ar otru, ja vien temperatūra abos mezglos ir atšķirīga, un vienam galam ir T temperatūra, ko sauc par darba galu vai karsto galu, bet otram galam ar temperatūru, ko sauc par brīvo galu, ko sauc par ķēdi, un zināms arī elektromotika spēka, kas ir auksts. Elektromotīvo spēku ģenerēšanas parādību temperatūras atšķirību dēļ sauc par Seebeck efektu. Ar Seebeku ir saistīti divi efekti: Pirmkārt, kad strāva plūst caur savienojumu starp diviem dažādiem vadītājiem, siltums tiek absorbēts vai atbrīvots (atkarībā no strāvas virziena), ko sauc par Peltier efektu; Otrkārt, kad strāva plūst caur vadītāju ar temperatūras gradientu, vadītājs absorbē vai izdala siltumu (atkarībā no strāvas virziena attiecībā pret temperatūras gradientu), kas pazīstams kā Thomson efekts. Divu dažādu vadītāju vai pusvadītāju kombināciju sauc par termopāru. Termopāra termopāra termoelektriskā potenciāla EAB (t, t 0) sastāv no kontakta potenciāla un termoelektriskā potenciāla. Kontakta potenciāls attiecas uz elektrisko potenciālu, kas radies kontaktpunktā starp diviem dažādiem vadītājiem vai pusvadītājiem, kas ir saistīts ar divu vadītāju vai pusvadītāju īpašībām un temperatūru kontaktpunkā. Termoelektriskais potenciāls attiecas uz potenciālu, ko rada viena un tā paša vadītāja vai pusvadītāja divos galos dažādās temperatūrās. Šis potenciāls ir saistīts tikai ar vadītāja vai pusvadītāja īpašībām un temperatūru abos galos, un tas nav atkarīgs no garuma, šķērsgriezuma lieluma un temperatūras sadalījuma gar vadītāja garumu. Gan kontakta potenciāls, gan termoelektriskais potenciāls tiek iegūts, pateicoties atšķirīgam elektronu skaitam, kas koncentrēti kontakta galapunktos, un termoelektriskais potenciāls, ko mēra ar termopāriem, ir abu kombinācija. Kad ķēde ir atvienota, starp atvienotajiem punktiem A un B pastāv elektromotīva spēka starpība △ V, kuru polaritāte un lielums atbilst ķēdes termoelektriskajam potenciālam. Un ir noteikts, ka aukstā galā, kad strāva plūst no A līdz B, A sauc par pozitīvo elektrodu un B ir negatīvais elektrods. Eksperimenti parādīja, ka tad, kad δ V ir mazs, δ V ir tieši proporcionāls δ T. δ V diferenciālais termoelektriskais potenciāls tiek definēts kā termoelektriskā potenciāla ātrums, kas pazīstams arī kā Seebeck koeficients. Seebeka koeficienta zīme un lielums ir atkarīgs no divu vadītāju termoelektriskajām īpašībām, kas veido termopāru un temperatūras starpību krustojumā. Termopāru veidi
Parasti lietotus termopārus var iedalīt divās kategorijās: standarta termopāros un nestandarta termopāros. Tā sauktais standarta termopārs attiecas uz termopāru, kam ir valsts standarts, kas norāda sakarību starp tā termoelektrisko potenciālu un temperatūru, pieļauj kļūdas, un tam ir vienota standarta skala. Tam ir atbilstošs displeja instruments, kas pieejams atlasei. Nestandartizēti termopāri nav tik plaši izmantoti vai tādā pašā lielumā kā standartizēti termopāri, un parasti tiem nav vienotas kalibrēšanas tabulas. Tos galvenokārt izmanto mērījumiem noteiktos īpašos gadījumos. Kopš 1988. gada 1. janvāra visi termopāri un termistori Ķīnā ir izgatavoti saskaņā ar IEC starptautiskajiem standartiem, un septiņi standartizēti termopāri, proti, S, B, E, K, R, J un T, ir apzīmēti kā vienoti dizaina termopāri Ķīnā.
1. K tipa termopāra niķeļa hroms (niķeļa silīcijs (niķeļa alumīnijs) termopārs)
K tipa termopārs ir lēts metāla termopārs ar spēcīgu pretestību oksidācijā, kas var izmērīt barotnes temperatūru no 0 līdz 1300 grādiem. Tas ir piemērots nepārtrauktai lietošanai oksidēšanā un inertā gāzēs ar īslaicīgu lietošanas temperatūru 1200 grādu un ilgtermiņa lietošanas temperatūru 1000 grādos. Saikne starp tā termoelektrisko potenciālu un temperatūru ir aptuveni lineāra, padarot to par visplašāk izmantoto termopāru. Tomēr tas nav piemērots kailām stieples lietošanai vakuumā, sēru saturošā, oglekļa saturošā atmosfērā un mainīgā oksidācijas samazināšanas atmosfērā; Kad skābekļa daļējs spiediens ir zems, hroms niķeļa hroma elektrodā galvenokārt oksidēsies, izraisot būtiskas izmaiņas termoelektriskajā potenciālā. Tomēr metāla gāzes ietekme uz to ir salīdzinoši maza, tāpēc bieži tiek izmantotas metāla aizsardzības caurules.
K-tipa termopāra trūkumi:
(1) Termoelektriskā potenciāla augstas temperatūras stabilitāte ir zemāka par N veida termopāriem un dārgmetālu termopāriem, un tas bieži tiek bojāts, jo oksidējas augstākā temperatūrā (piemēram, vairāk nekā 1000 grādu);
(2) Īstermiņa termiskās ciklēšanas stabilitāte nav laba 250-500 pakāpes diapazonā, tas ir, tajā pašā temperatūras punktā, termoelektriskie potenciāla rādījumi ir atšķirīgi sildīšanas un dzesēšanas procesā, un atšķirība var sasniegt 2-3 grādu;
(3) Negatīvais elektrods notiek magnētiskā transformācija temperatūras diapazonā 150-200 pakāpē, kā rezultātā tiek novirzītas no kalibrēšanas tabulas istabas temperatūras temperatūras diapazona līdz 230 grādiem. Īpaši tad, ja to lieto magnētiskā laukā, bieži notiek laika neatkarīgi termoelektriski traucējumi;
(4) Ilgtermiņa iedarbība uz augstas caurlaides spējas sistēmas apstarošanas vidi var izraisīt būtiskas izmaiņas termoelektriskajā potenciālā, pateicoties tādiem elementiem kā mangāns (MN) un kobalts (CO) negatīvajā elektrodā, kā rezultātā ir slikta stabilitāte.
2. S-Type termopārs (Platinum Rhodium 10 Platinum termopārs)
Šī termopāra pozitīvais elektrods sastāv no platīna rodija sakausējuma, kas satur 10% rodija, un negatīvais elektrods ir tīrs platīns.
Tās īpašības ir:
(1) Stabila termoelektriskā veiktspēja, spēcīga pretestība oksidācijai, kas piemērota nepārtrauktai lietošanai oksidējošā atmosfērā, ilgtermiņa lietošanas temperatūra var sasniegt 1300 grādus. Pat gaisā tīrs platīna stieple pārkristalizēsies, izraisot rupjus graudus un lūzumu, pārsniedzot 1400 grādus;
2) augsta precizitāte ar visaugstāko precizitātes līmeni starp visiem termopāriem, parasti izmanto kā standartu vai augstākas temperatūras mērīšanai;
(3) plaši piemērojams, ar labu vienveidību un aizstājību;
(4) Galvenie trūkumi ir šādi: diferenciālais termoelektriskais potenciāls ir mazs, kā rezultātā rodas zema jutība; Dārga cena, zema mehāniskā izturība, nevis
Piemērots izmantošanai atmosfēras samazināšanā vai apstākļos ar metāla tvaikiem.
3. E tipa termopārs (niķeļa hroma vara niķelis [Constantan] termopārs)
E tipa termopārs ir salīdzinoši jauns produkts, ar niķeļa hroma sakausējumu kā pozitīvu elektrodu un vara niķeļa sakausējumu (Constantan) kā negatīvo elektrodu. Tās lielākā iezīme ir tā, ka starp parasti izmantotajiem termopāriem tam ir visaugstākais termoelektriskais potenciāls, tas ir, augstākā jutība; Lai arī tā pielietojuma diapazons nav tik plašs kā K tipa termopārs, tas bieži tiek izvēlēts apstākļos, kuriem nepieciešama augsta jutība, zema siltumvadītspēja un tolerance pret augstu pretestību; Ierobežojošie apstākļi lietošanas laikā ir tādi paši kā K tipam, taču tas nav īpaši jutīgs pret koroziju vidē ar augstāku mitrumu.
4. N-veida termopārs (niķeļa hroma silīcija niķeļa silīcija termopārs)
Šī termopāra galvenās iezīmes ir šādas: spēcīga temperatūras un oksidācijas pretestība zem 1300 grādiem, laba ilgtermiņa stabilitāte un īstermiņa termiskā cikla reproducējamība, laba izturība pret kodola starojumu un zemas temperatūras veiktspēja. Turklāt 400-1300 pakāpes diapazonā N-veida termopāru termoelektrisko īpašību linearitāte ir labāka nekā K veida termopāriem; Tomēr nelineārā kļūda ir salīdzinoši liela zemas temperatūras diapazonā (-200 ~ 400 grādi), un materiālu ir grūti un grūti apstrādājams.
5. J-Type termopārs (dzelzs konstantāna termopārs)
J tipa termopārs: šī termopāra pozitīvais elektrods ir tīrs dzelzs, un negatīvais elektrods ir konstantāns (vara niķeļa sakausējums). To raksturo zemā cena un tas ir piemērots vakuuma oksidācijas samazināšanai vai inertam atmosfērai. Temperatūras diapazons ir no -200 līdz 800 grādiem, bet parasti izmantotā temperatūra ir tikai zemāka par 500 grādiem, jo ​​ārpus šīs temperatūras tiek paātrināts ferroelektriskā elektrodu oksidācijas ātrums. Ja tiek izmantots biezs stieples diametrs, to joprojām var izmantot augstā temperatūrā un tam ir ilgāks kalpošanas laiks; Šis termopārs ir spējīgs izturēt koroziju no ūdeņraža (H2) un oglekļa monoksīda (CO) gāzēm, bet to nevar izmantot augstā temperatūrā (piemēram, 500 grādu) sēru saturošā (S) atmosfērā.
6. T-veida termopārs (vara vara niķeļa termopārs)
T veida termopārs: šī termopāra pozitīvais elektrods ir tīrs varš, un negatīvais elektrods ir vara niķeļa sakausējums (pazīstams arī kā Constantan). Tās galvenās īpašības ir:
Starp zemu izmaksu metāla termopāriem tam ir visaugstākā termoelektriskā elektrodu precizitāte un laba vienveidība; Tās darbības temperatūra ir -200 ~ 350 grāds. Sakarā ar vieglu vara karstā elektrodu oksīda plēves oksidāciju un atslāņošanos, tā parasti nedrīkst pārsniegt 300 grādu, ja to lieto oksidējošā atmosfērā. -200 ~ 300 grādu diapazonā tiem ir augsta jutība. Vēl viena vara Constantan termopāru īpašība ir tā, ka tie ir lēti un ir lētākie starp vairākiem parasti lietotiem standartizētiem produktiem.
7. R-tipa termopārs (Platinum Rhodium 13 Platinum termopārs)
Šī termopāra pozitīvais elektrods ir 13% platīna rodija sakausējums, un negatīvais elektrods ir tīrs platīns. Salīdzinot ar S-Type, tā potenciālais līmenis ir par aptuveni 15% augstāks.
(1) Stabila termoelektriskā veiktspēja, spēcīga pretestība oksidācijai, kas piemērota nepārtrauktai lietošanai oksidējošā atmosfērā, ilgtermiņa lietošanas temperatūra var sasniegt 1300 grādus. Pat gaisā tīrs platīna stieple pārkristalizēsies, izraisot rupjus graudus un lūzumu, pārsniedzot 1400 grādus;
2) augsta precizitāte ar visaugstāko precizitātes līmeni starp visiem termopāriem, parasti izmanto kā standartu vai augstākas temperatūras mērīšanai;
(3) plaši piemērojams, ar labu vienveidību un aizstājību;
(4) Galvenie trūkumi ir šādi: diferenciālais termoelektriskais potenciāls ir mazs, kā rezultātā rodas zema jutība; Dārga cena, zema mehāniskā izturība, nevis
Piemērots izmantošanai atmosfēras samazināšanā vai apstākļos ar metāla tvaikiem.