1.4.3. Термоэлектрические термометры (рис. 1.3).

Термоэлектрический преобразователь (термопара) работает на основании возникновения термо-эдс Е в цепи, состоящей из двух разнородных проводников, при наличии разности температур Т и T₀ соединений их концов:

E(T,T₀) = f(T) - f(T₀) (1.5)

Обычно одно из соединений термопары (холодный спай) находится в среде с постоянной температурой T₀, а другое (горячий спай) - в иссле­дуемой среде с температурой Т. Зависимость f(T) близка к линейной и определяется материалами проводников термоэлектрической цепи.

В качестве термоэлектрических материалов применяют чистые металлы: платину, железо, медь, а также специаль­ные сплавы, название и состав которых приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Термоэлектрические материалы и сплавы

Наименование сплава	Состав
Алюмель Константан Копель Платинородий Хромель	95% Ni 60% Сu 56% Сu 90% Рt 90% Ni	+ 5% Аl, Si, Мg +40 % Ni +44'% Ni + 10% Rh + 10% Сr

Наибольшее распространение получи­ли термопары, характеристика которых приведена в приложении 9.

Промышленные термопары, изготовленные из толстой проволоки (диаметром 3—5мм), невозможно протянуть до термостата. Поэтому от конца термоэлектродов, заканчиваю­щихся в клеммной головке термопары, проводку осуществля­ют так называемыми компенсационными проводами, являю­щимися по существу гибким продолжением термопары. Ком­пенсационные провода чаще всего изготовляют из тех же термоэлектродных материалов, из которых изготовлена мон­тируемая термопара; для платинородий-платиновой тер­мопары компенсационные провода подобраны из таких ме­таллов, которые в паре с платиной и платинородием не обра­зуют термоэлектродвижущей силы.

Применением компенсационных проводов достигается от­несение холодных концов термопары, которыми явля­ются в таком случае концы компенсационных проводов, в такое место, где они могут быть легко термостатированы.

Рис. 1.3 Измерение термо-ЭДС при помощи термопар

а- микровольтметром, б- потенциометром

Предохранительные чехлы промышленных термопар в за­висимости от свойств среды, в которой производится измерение температуры, изготавливают из материалов, чаще всего сталей, способных противостоять механическим и коррозион­ным воздействиям.

Термо-эдс измеряют с помощью милливольтметров и потенциомет­ров.

На рис. 1.3 а показан способ измерения термо-эдс с помощью вольтметра. Напряжение на выводах милливольт­метра РА связано с термо-эдс соотношением:

(1.6)

где R_ВН - внутреннее сопротивление вольтметра кОм;

R_Ц - сопротивление измеритель­ной цепи, в которое входит сопротивление термопары, соединительных проводов, контак­тов и т. д., Ом.

На рис. 1.3б показан способ измерения термо-эдс с помощью потенциометра. В этом случае используют метод уравновешивания термо-эдс известным напряжением Е_НЭ.

Вначале обеспечивается постоянство тока в цепи потенциометра R_Р. Для этого переключатель ставят в положение К и с помощью переменного резистора R добиваются нулевого значения на шкале измерительного прибора РА, что соответствует току I=E_НЭ /R_НЭ в ветви ас. Затем переключатель переводят в положение И и добиваются нуля в цепи РА с помощью потенциометра R_p, что соответствует равенству разности потенциалов между точками b и d, т. е.:

E(T,T₀) = I∙R_bd = E_НЭ ∙R_bd /R_НЭ (1.7)

Так как E_НЭ и R_НЭ - величины постоянные, то измерение сводится к определению сопротивления R_bd, а подвижный контакт потенциометра R_Р непосредственно связан со шкалой температуры.

При измерении температуры с помощью термопар не требуются дополнительные источники питания. К недостаткам этих приборов относятся низкая температурная чувствительность и необходимость учитывать температуру холодных спаев.