ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы теории термоэлектрических термометров из "Теплотехнические измерения и приборы " В основу измерения температур с помощью термоэлектрических термометров положены термоэлектрические явления, открытые Зеебеком в 1821 г. Применение этих явлений к измерению температур основано на существовании определенной зависимости между термо-э. д. с., устанавливающейся в цепи, составленной из разнородных проводников, и температурами мест их соединения. Если взять цепь (рис. 4-2-1), составленную из двух различных термоэлектрически однородных по длине проводников А я В (например, меди и платины), то при подогреве спая 1 в цепи появляется электрический ток, который в более нагретом спае 1 направлен от платины В к меди А, а в холодном спае 2 — от меди к платине. При подогреве спая 2 ток получает обратное направление. Такие токи называются термоэлектрическими. Электродвижущая сила, обусловленная неодинаковыми температурами мест соединения 1 и 2, называются термоэлектродвижущей силой, а создающий ее преобразователь — термоэлектрическим первичным преобразователем или термометром (употреблявшееся название — термопара). [c.87] В замкнутой цепи (рис. 4-2-1) из двух разнородных проводников А и В (например, меди и платины), когда t /о. появляется, как было сказано выше, термоток. Направление этого тока в спае 2 определяет знак как самого проводника, так и термо-э. д. с. Положительным называют тот термоэлектрод, от которого ток идет в спае, имеющем температуру 4 4 отрицательным — к которому ток идет в том же спае. Так как в рассматриваемой цепи ток направлен в спае 2 от А к В (от меди к платине), то термоэлектрод А — термоположительный, а В термоотрицательный. Порядок написания термоэлектродов АВ в индексе символа контактной термо-э. д. с. указывает на направление тока в спае 2 и поэтому термоэлектрод, написанный в индексе первым — положительный, а вторым — отрицательный. [c.88] При изменении температуры спаев 1 я 2 (рис. 4-2-1) (4 0. направление термотока в спаях этой цепи изменяется, но знак термоэлектрода А при этом остается прежним, так как в спае 1 ток, как и раньше, направлен от Л к В. [c.88] Вид функциональной зависимости Еав (4 4) от температур t и 4 определяется видом функции е = / (f). Однако при современном уровне наших знаний определить вид этой функции теоретически не представляется возможным, а потому его устанавливают опытным путем. [c.91] Если зависимос.ть, выраженная уравнением (4-2-11), известна из кривой или таблицы, составленной на основании эксперимента, т. е. путем градуировки термоэлектрического термометра, например, методом сравнения с образцовым термометром, то измерение неизвестной температуры t сводится к измерению Еав 4)- При этом предполагается, что температура 4 остается неизменной, так как нарушение постоянства этой температуры влечет за собой изменение термо-э. д. с. термоэлектрического термометра. Обычно градуировку термоэлектрических первичных преобразователей или термометров производят при температуре 4 0°С. [c.91] При пользовании градуировочными таблицами производится интерполирование (обычно линейное) между табличными значениями термо-э. д. с. Если табличные точки слишком редки, то линейная интерполяция приводит к большим погрешностям. В этом случае для целей интерполяции рекомендуется пользоваться специальными градуировочными таблицами (ГОСТ 3044-74) или графиками, а также эмпирическими формулами, которые для некоторых термоэлектрических термометров приведены ниже. [c.91] Это уравнение полностью совпадает с (4-2-9). [c.92] Аналогично предыдущему предположим, что в схеме рис. 4-2-3, б температура места соединения 4 проводника С с проводником В не равна температуре t места соединения 3 и имеет значение ti t . В этом случае термо-э. д. с. цепи будет равна . [c.93] Из уравнений (4-2-18) и (4-2-20) видно, что при неравенстве температур спаев 2 и 3 (рис. 4-2-3, а) или мест соединений 3 и 4 (рис. 4-2-3, б) термо-э. д. с. термоэлектрического термометра изменяется соответственно на значение термо-э. д. с. Eqb to) и Есв (t i, ti) термоэлектрической цепи, составленной из проводника С Б паре с термоэлектродом В. [c.93] Из сказанного следует, что нежелательно употреблять материалы для изготовления отдельных элементов термоэлектрического комплекта, значительно различающиеся термоэлектрически, даже там, где постоянстхзо температур относительно обеспечено. Например, для изготовления добавочных или регулировочных резисторов следует избегать применения константана, дающего высокую термо-э. д. с. в паре с медью, и рекомендуется применять манганин. [c.93] Для измерения термо-э. ц. с. термоэлектрического термометра в его цепь необходимо включить измерительный прибор. Для этого необходимо либо разорвать термоэлектрическую цепь в спае 2 (рис. 4-2-1), либо разорвать один из термоэлектродов, например. В, и с помощью проводов С включить измерительный прибор (ИП) (рис. 4-3-1). [c.93] Несмотря на отличие схем рис. 4-3-1, а и б термо-э. д. с., развиваемая термоэлектрическими термометрами, в обоих случаях будет одинакова, если будут одинаковы термоэлектроды А и В, а также температуры рабочих и свободных концов, так как термо-э. д..с. термометра, как было показано выше, не изменяется от введения в его цепь нового проводника, если температуры концов проводника одинаковы. [c.94] В ряде случаев бывает необходимо измерить разность температур. Подобные измерения осуществляются путем применения терлю-электрического термометра, состоящего также из двух термоэлектродов Л и В, но у которого оба конца являются рабочими. Такой термоэлектрический термометр обычно называют дифференциальным. Схема включения измерительного прибора в цепь дифференциального термометра представлена на рис. 4-3-2. Рабочие концы дифференциального термоэлектрического термометра 1 и 2 погружают в среды, разность температур ii — 4) которых измеряют. При этом температура нейтральных концов 3 и 4 должна быть одинакова. [c.94] Для измерения малых разностей температур в целях получения большей термо-э. д. с. и повышения чувствительности применяют термобатарею, т. е. несколько последовательно соединенных термоэлектрических преобразователей. [c.95] Вернуться к основной статье