13. Термоэлектрические преобразователи. Измерение термоЭдс. Потенциометры.

Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте, суть которого состоит в следующем, в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, возникает электрический ток, если места соединения этих проводников, которые называются спаями, находятся при различной температуре.

Е сли такую цепь разорвать, то можно измерить ЭДС, которая называется контактной ЭДС, зависящей от температуры. Возникновение контактной ЭДС объясняется тем, что концентрация свободных электронов являющаяся носителем тока в разных металлах различна. Под действием разности концентрации электроны перемещаются из обл. с большей концентрацией в обл. с меньшей и та обл., из они переходят заряжается положительно. При этом возникает эл. поле, препятствующее этому перемещению и возникает другая противодействующая сила. Со временем эл. поле растет, а концентрации выравниваются. В некоторый момент времени наступает динам. равновесие, при котором кол-во электронов переходящих в одном направлении = кол-ву электронов переходящих в обр. направлении. Этому равновесию соотв. контактная разность потенциалов, однозначно зависящ. от температуры. Электрод А-положительный, В- отрицательный.

Измерить контактную ЭДС можно двумя способами:

1 . разрываем место спая при t=t₀ и подключим прибор. Тот спай, который находится при более низкой температуре назыв. холодным спаем, а при более высокой температуре (или измеряемой температуре) – горячим спаем. К холодному спаю подключается прибор. Контактная ЭДС обозначается е_АВ(t).

Е_АВ(t,t₀)=е_АВ(t)+е_ВА(t₀); е_АВ(t₀)=-е_ВА(t₀); е_АВ(t)=-е_АВ(t₀) – это основное уравнение ТЭП. В нашем случае: Е_АВ(t,t₀,t₀)=е_АВ(t)+е_ВС(t₀)+е_СА(t₀); Е_АВ(t₀,t₀,t₀)=е_АВ(t₀)+е_ВС(t₀)+е_СА(t₀)=0 – при одинаковых температурах; е_ВС(t₀)=-е_АВ(t₀)-е_СА(t₀); Е_АВ(t,t₀,t₀)=е_АВ(t)-е_АВ(t₀).

2 . разрываем один из электродов (проводников) и эти точки находятся при какой-то третьей температуре. В этом случае: Е_АВ(t₀,t₁,t₁,t₁)=е_АВ(t)+е_ВС(t₁)+е_СВ(t₁)+е_ВА(t₀) =е_АВ(t)-е_АВ(t₀). ТП измеряет разность температур. Если принять температуру окруж. среды за некоторую постоянную, то можно написать, что ЭДС, которую будет развивать ТП, будет пропорционально температуре, но только в том случае, если t=const. В качестве постоянной принимаем t₀=0⁰C.

Любая пара материалов образует ТЭП.

С уществуют термопары ХК, ХА, ПП, ПР, ВР. Потенциометр.

Изменяя R0, добиваемся отсутствия тока в контуре 3.

- стат. характеристика.

14(1). Термопреобразователи сопротивлений. Виды, характеристики, измерение сопротивлений.

Принцип действия ТС основан на зависимости омического сопротивления от температуры. К материалам для изготовки ТС предъявляют ряд требований: стабильность показаний во времени, линейность статической характеристики(т.е. функция R=f(T)), по возможности высокое значение температурного коэффициента сопротивления, невысокая стоимость материала.

В лучшей степени данным требованиям отвечают чистые металлы: медь, платина, никель.

Медные ТС. Номинальная статическая характеристика их , где t-измеряемая температура, R_t-сопротивление термометра при температуре t, - температурный коэффициент, R₀-сопротивление термометра при температуре 0С

Преимущества: линейная стат. характеристика

Недостатки: узкий диапазон измерения(-50;200С).

При более высоких температурах медь начинает окисляться и параметр чувствительного элемента изменяются. Номинальная статическая характеристика термометра выражается величиной . В соответствии с ГОСТом выпускается термометры с градуировками СИ и СИ’

Класс точности В и С.

Платиновые ТС. Статическая характеристика при t>0 и при t<0

Преимущества: диапазон измерений [-250;750-800]

Недостатки: нелинейная стат. характеристика, меньший термический коэффициент сопротивления, более высокая стоимость

Класс точности

Сопротивление термометра при 0С: . Чем выше , тем выше чувствительность.

Конструктивно чувствительный элемент выглядит как тонкая проволока бифилярно(в 2ух соседних проводниках ток течет в противоположных направлениях) намотанная на каркас или ЧИП-резистор. Для защиты ЧЭ помещают в защитный кожух.

ТС могут подключаться к вторичному прибору по 2ух, 3ех или 4ех проводной схеме

Во вторичном приборе имеется источник тока, созданный постоянный ток I, величина тока выбирается так, чтобы отсутствовал саморазогрев ЧЭ. Эта величина 400-1000мкА. . Такое подключение используется когда можно пренебречь использованием соединительных проводов, в противном случае измеряемое прибором напряжение , т.к. соединительные провода медные то показания прибора будут зависеть как от длины, так и от температуры окружающего воздуха. Чтобы компенсировать влияние соединительных проводов испоьлзуют четырехпроводную схему подключения .