2.4 Температураны өлшеудің термоэлектрлік әдісі
Бұл әдіс термоэлектрлік термометрдің сезімтал элементі – әртекті өткізгіштерден жасалған термопараның Термо-ЭҚК-ң температураға қатал тәуелділігінің негізінде 1821 жылы Зеебек ашқан термоэлектрлік құбылыстарға сүйене отырып құрылған.
Екі әртекті өткізгіштердің (термоэлектродтардың) ұштарының дәнекерленген қосылыстарында сезімтал элемент – термопара түзіледі. Қосылу аймағында сол нүктенің температурасына тәуелді термо-ЭҚК өндіріледі.
Алғашқы өлшеу түрлендіргішінің құрамына мына элементтер кіреді:
- ұзына бойы оқшауланған, бір-бірімен дәнекерленіп қосылған екі термоэлектродтан тұратын термоэлектрлік термометр;
- қорғаныш қабы;
- линияға қосу қысқыштары бар ұштары.
Термоэлектрлік термометрмен бірге жұмыс істейтін екінші реттік құралдар:
- магнитоэлектрлік милливольтметр;
- потенциометрлер;
- қалыптандырғыш түрлендіргіштер.
Энергетикалық қондырғыларда термоэлектрлік термометрлерді өте қызған будың, түтіндік газдардың, қазан агрегаттарының металл құбырларының температураларын өлшеу үшін қолданады.
Термоэлектрлік термометрлердің артықшылығы:
- өлшеудің үлкен диапазонын қамтитындығы;
- жоғарғы сезімталдығы;
- жылдам іске қосылатындығы;
- бөгде ток көздерін керек етпейтіндігі;
- дистанциялық басқаруды жүзеге асыру мүмкіндігі.
2.4.1 Термоэлектрлік термометрлердің жұмыс істеу қағидасы.
А
және В әртекті (мысалы Cu және Pt)
термоэлектрлік өткізгіштер 1 және 2
нүктелерде дәнекерленіп қосылған (2.1
сурет). 1-нүкте қызғанда, тізбекте электр
тогы пайда болады. Токтың бағыты қызған
1-нүктеде
,
ал суық 2-нүктеде
бағытталады. 2-нүктені қыздырғанда кері
бағытта ток пайда болады. Бұл ток
темроэлектрлік ток деп аталады. Ал мұнда
өндірілетін электр қозғаушы күш (ЭҚК-і)
термо-ЭҚК-і деп аталады. Термо-ЭҚК-нің
пайда болу табиғаты екі жолмен
түсіндіріледі:
- Электрондық теория бойынша металдағы еркін электрондар коцентрациясы температураға тәуелді. Температуралар айырмасы болған кезде, өткізгіште электрондар диффузиясы орын алады. Ол электр өрісін тудырады.
- Әртекті металдардың Ферми деңгейлерінің әртүрлілігінің салдарынан жанасу бетінде контактілік потенциалдар айырмасы пайда болады.
Сонымен, термо-ЭҚК термопараның контактілеріндегі потенциалдар айырмаларының қосындысына тең, ал потенциалдар айырмасы электрондар диффузиясына және металдың тегіне және оның температурасына тәуелді
.
(2.6)
Егер температура t > болса, термоток пайда болады да, қорытынды термо-ЭҚК мына өрнекпен айқындалады:
,
(2.7)
болғандықтан,
.
(2.8)
Вольт
заңы бойынша
болған кезде
.
1-ші дәнекерлеу нүктесі – термопараның жұмыстық
ұшы деп аталады, ол жұмыстық ортаға батырылады.
2- ші дәнекерлеу нүктесі - термопараның еркін ұшы
өлшеу құралына қосылады. Бойынан ток жұмыстық 2.1 сурет – Термопара
ұшынан еркін ұшына қарай ағатын электродты оң (+) термоэлектрод деп есептейді. Термо-ЭҚК-ті өлшеу үшін өлшеу аспабын термопараға с - өткізгіштермен қосады (2.2 сурет).
