Jenis dan Prinsip Kerja Thermocouples

Jenis dan Prinsip Kerja Thermocouples
Prinsip Kerja Thermocouple:
Apabila dua konduktor dan semikonduktor yang berbeza A dan B membentuk litar dengan dua hujung mereka yang bersambung antara satu sama lain, selagi suhu pada kedua -dua nod adalah berbeza, dengan satu hujung yang mempunyai suhu t, yang dipanggil ujung kerja atau hujung panas, dan ujung yang lain yang mempunyai suhu yang bebas, yang dikenali sebagai ujung rujukan) potensi. Fenomena menghasilkan daya elektromotif kerana perbezaan suhu dipanggil kesan Seebeck. Terdapat dua kesan yang berkaitan dengan Seebeck: Pertama, apabila arus mengalir melalui sambungan antara dua konduktor yang berbeza, haba diserap atau dilepaskan (bergantung kepada arah arus), yang dipanggil kesan peltier; Kedua, apabila arus mengalir melalui konduktor dengan kecerunan suhu, konduktor menyerap atau melepaskan haba (bergantung kepada arah relatif semasa kepada kecerunan suhu), yang dikenali sebagai kesan Thomson. Gabungan dua konduktor atau semikonduktor yang berbeza dipanggil termokopel. Potensi thermoelektrik EAB (t, t 0) daripada termokopel terdiri daripada potensi hubungan dan potensi thermoelectric. Potensi hubungan merujuk kepada potensi elektrik yang dihasilkan di titik hubungan antara dua konduktor atau semikonduktor yang berbeza, yang berkaitan dengan sifat -sifat kedua -dua konduktor atau semikonduktor dan suhu di titik hubungan. Potensi termoelektrik merujuk kepada potensi yang dihasilkan pada dua hujung konduktor atau semikonduktor yang sama pada suhu yang berbeza. Potensi ini hanya berkaitan dengan sifat konduktor atau semikonduktor dan suhu di kedua-dua hujung, dan bebas daripada panjang, saiz keratan rentas, dan pengagihan suhu di sepanjang arah panjang konduktor. Kedua -dua potensi hubungan dan potensi thermoelektrik dihasilkan kerana bilangan elektron yang berbeza tertumpu pada titik akhir hubungan, dan potensi thermoelectric yang diukur oleh thermocouple adalah gabungan kedua -duanya. Apabila litar terputus, terdapat perbezaan daya elektromotif △ V antara titik yang terputus A dan B, yang polaritas dan magnitudnya selaras dengan potensi thermoelektrik dalam litar. Dan ia ditetapkan bahawa pada hujung sejuk, apabila arus mengalir dari A ke B, A dipanggil elektrod positif dan B adalah elektrod negatif. Eksperimen telah menunjukkan bahawa apabila Δ v adalah kecil, Δ v berkadar terus dengan δ T. Potensi thermoelectric pembezaan Δ v berbanding δ T ditakrifkan sebagai kadar potensi thermoelectric, juga dikenali sebagai pekali seebeck. Tanda dan magnitud pekali Seebeck bergantung kepada sifat termoelektrik kedua -dua konduktor yang membentuk termokopel dan perbezaan suhu di persimpangan. Jenis termokopel
Thermocouples yang biasa digunakan boleh dibahagikan kepada dua kategori: termokopel standard dan termokopel yang tidak standard. Thermocouple standard yang dipanggil merujuk kepada termokopel yang mempunyai standard kebangsaan yang menentukan hubungan antara potensi dan suhu termoelektriknya, membolehkan kesilapan, dan mempunyai skala standard bersatu. Ia mempunyai instrumen paparan yang sesuai untuk pemilihan. Thermocouples yang tidak diseragamkan tidak digunakan secara meluas atau susunan magnitud yang sama seperti termokopel piawai, dan secara amnya tidak mempunyai jadual penentukuran bersatu. Mereka digunakan terutamanya untuk pengukuran dalam keadaan khas tertentu. Sejak 1 Januari 1988, semua termokopel dan termistor di China telah dihasilkan mengikut piawaian antarabangsa IEC, dan tujuh termokopel standard, iaitu S, B, E, K, R, J, dan T, telah ditetapkan sebagai termokopel reka bentuk bersatu di China.
1. K-jenis thermocouple nikel kromium (nikel silikon (nikel aluminium) termokopel)
Thermocouple K-jenis adalah termokopel logam kos rendah dengan rintangan pengoksidaan yang kuat, yang dapat mengukur suhu medium dari 0 hingga 1300 darjah. Ia sesuai untuk kegunaan berterusan dalam pengoksidaan dan gas lengai, dengan suhu penggunaan jangka pendek 1200 darjah dan suhu penggunaan jangka panjang 1000 darjah. Hubungan antara potensi dan suhu termoelektriknya adalah kira -kira linear, menjadikannya termokopel yang paling banyak digunakan. Walau bagaimanapun, ia tidak sesuai untuk kegunaan dawai telanjang dalam vakum, yang mengandungi sulfur, karbon yang mengandungi atmosfera, dan atmosfera pengurangan pengoksidaan yang bergantian; Apabila tekanan separa oksigen rendah, kromium dalam elektrod kromium nikel lebih sengaja mengoksidakan, menyebabkan perubahan ketara dalam potensi thermoelectric. Walau bagaimanapun, pengaruh gas logam di atasnya agak kecil, jadi tiub pelindung logam sering digunakan.
Kekurangan Thermocouple K-Type:
(1) kestabilan suhu tinggi potensi thermoelectric adalah lebih rendah daripada termokopel N-jenis dan termokopel logam berharga, dan ia sering rosak kerana pengoksidaan pada suhu yang lebih tinggi (seperti lebih daripada 1000 darjah);
(2) Kestabilan berbasikal terma jangka pendek tidak baik dalam julat darjah 250-500, iaitu, pada titik suhu yang sama, pembacaan potensi termoelektrik adalah berbeza semasa proses pemanasan dan penyejukan, dan perbezaannya dapat mencapai 2-3;
(3) Elektrod negatif menjalani transformasi magnet dalam julat suhu 150-200 darjah, mengakibatkan penyimpangan dari jadual penentukuran dalam julat suhu suhu bilik hingga 230 darjah. Terutama apabila digunakan dalam medan magnet, gangguan thermoelektrik masa yang bebas sering berlaku;
(4) Pendedahan jangka panjang kepada persekitaran penyinaran sistem tinggi boleh menyebabkan perubahan ketara dalam potensi thermoelectric disebabkan oleh kemerosotan unsur-unsur seperti mangan (MN) dan kobalt (CO) dalam elektrod negatif, mengakibatkan kestabilan yang lemah.
2. S-jenis termokopel (platinum rhodium 10 platinum termokopel)
Elektrod positif termokopel ini terdiri daripada aloi platinum rhodium yang mengandungi 10% rhodium, dan elektrod negatif adalah platinum tulen.
Ciri -cirinya adalah:
(1) Prestasi thermoelectric yang stabil, rintangan pengoksidaan yang kuat, sesuai untuk kegunaan berterusan dalam suasana pengoksidaan, suhu penggunaan jangka panjang dapat mencapai 1300 darjah. Malah di udara, dawai platinum tulen akan recrystallize, menyebabkan bijirin kasar dan patah apabila melebihi 1400 darjah;
(2) ketepatan yang tinggi, dengan tahap ketepatan tertinggi di antara semua termokopel, biasanya digunakan sebagai standard atau untuk mengukur suhu yang lebih tinggi;
(3) secara meluas, dengan keseragaman dan pertukaran yang baik;
(4) Kelemahan utama adalah: potensi thermoelektrik pembezaan adalah kecil, mengakibatkan kepekaan yang rendah; Harga mahal, kekuatan mekanikal yang rendah, tidak
Sesuai untuk digunakan di bawah mengurangkan suasana atau keadaan dengan wap logam.
3. E-jenis termokopel (nikel nikel nikel tembaga [constantan] termokopel)
Thermocouple E-Type adalah produk yang agak baru, dengan aloi kromium nikel sebagai elektrod positif dan aloi nikel tembaga (Constantan) sebagai elektrod negatif. Ciri terbesarnya ialah di antara thermocouples yang biasa digunakan, ia mempunyai potensi termoelektrik tertinggi, iaitu kepekaan tertinggi; Walaupun julat aplikasinya tidak selebar dengan termokopel K-jenis, ia sering dipilih di bawah keadaan yang memerlukan kepekaan yang tinggi, kekonduksian terma yang rendah, dan toleransi untuk rintangan yang tinggi; Keadaan yang membatasi semasa penggunaan adalah sama seperti K-jenis, tetapi ia tidak begitu sensitif terhadap kakisan dalam persekitaran dengan kelembapan yang lebih tinggi.
4. N-jenis termokopel (nikel kromium silikon silikon silikon termokopel)
Ciri-ciri utama termokopel ini adalah: suhu yang kuat dan rintangan pengoksidaan di bawah 1300 darjah, kestabilan jangka panjang yang baik dan kebolehulangan kitaran terma jangka pendek, rintangan yang baik terhadap radiasi nuklear dan prestasi suhu rendah. Di samping itu, dalam julat darjah 400-1300, linearity ciri-ciri termoelektrik termokopel N-jenis adalah lebih baik daripada termokopel K-jenis; Walau bagaimanapun, ralat tak linear agak besar dalam julat suhu rendah (-200 ~ 400 darjah), dan bahannya sukar dan sukar diproses.
5. J-Type Thermocouple (Iron Constantan Thermocouple)
Thermocouple J-Type: Elektrod positif termokopel ini adalah besi tulen, dan elektrod negatif adalah Constantan (aloi nikel tembaga). Ia dicirikan oleh harga yang rendah dan sesuai untuk pengurangan pengoksidaan vakum atau suasana lengai. Julat suhu adalah dari -200 hingga 800 darjah, tetapi suhu yang biasa digunakan hanya di bawah 500 darjah, kerana di luar suhu ini, kadar pengoksidaan elektrod ferroelektrik dipercepat. Jika diameter dawai tebal digunakan, ia masih boleh digunakan pada suhu tinggi dan mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih lama; Thermocouple ini mampu menahan kakisan dari gas hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO), tetapi tidak boleh digunakan dalam suhu tinggi (seperti 500 darjah) atmosfera sulfur (s).
6. Thermocouple T-Type (thermocouple nikel tembaga tembaga)
Thermocouple T-jenis: Elektrod positif termokopel ini adalah tembaga tulen, dan elektrod negatif adalah aloi nikel tembaga (juga dikenali sebagai Constantan). Ciri -ciri utamanya ialah:
Antara termokopel logam kos rendah, ia mempunyai ketepatan tertinggi dan keseragaman yang baik dari elektrod thermoelectric; Suhu operasi ialah -200 ~ 350 darjah. Oleh kerana pengoksidaan mudah dan detasmen filem oksida elektrod panas tembaga, ia biasanya tidak melebihi 300 darjah apabila digunakan dalam suasana pengoksidaan. Dalam julat -200 ~ 300 darjah, mereka mempunyai kepekaan yang tinggi. Satu lagi ciri thermocouples Constantan tembaga ialah mereka murah dan paling murah di antara beberapa produk piawai yang biasa digunakan.
7. Thermocouple R-jenis (Platinum Rhodium 13 Platinum Thermocouple)
Elektrod positif termokopel ini adalah aloi rhodium platinum 13%, dan elektrod negatif adalah platinum tulen. Berbanding dengan S-jenis, kadar potensinya adalah kira-kira 15% lebih tinggi.
(1) Prestasi thermoelectric yang stabil, rintangan pengoksidaan yang kuat, sesuai untuk kegunaan berterusan dalam suasana pengoksidaan, suhu penggunaan jangka panjang dapat mencapai 1300 darjah. Malah di udara, dawai platinum tulen akan recrystallize, menyebabkan bijirin kasar dan patah apabila melebihi 1400 darjah;
(2) ketepatan yang tinggi, dengan tahap ketepatan tertinggi di antara semua termokopel, biasanya digunakan sebagai standard atau untuk mengukur suhu yang lebih tinggi;
(3) secara meluas, dengan keseragaman dan pertukaran yang baik;
(4) Kelemahan utama adalah: potensi thermoelektrik pembezaan adalah kecil, mengakibatkan kepekaan yang rendah; Harga mahal, kekuatan mekanikal yang rendah, tidak
Sesuai untuk digunakan di bawah mengurangkan suasana atau keadaan dengan wap logam.