Термоэлектрический метод измерения температуры термоэлектрический эффект.

Если взять два разнородных проводника, составить из них замкнутую цепь, и при этом температуры мест спаев (концов термопары) будут различны, то в цепи возникнет ЭДС. Такой элемент называют термоэлектрическим преобразователем или термопарой (рис. 18)

Величина и направление термо – ЭДС будет зависеть от материалов термоэлектродов и от температуры концов.

Термоэлектрический эффект используют для измерения температуры. Для этого один конец термопары (называемым рабочим) погружают в измеряемую среду с температурой t. Второй конец, называемый свободным, имеет температуру t₀. Если поддерживать температуру свободного конца t₀ постоянной (термостатировать свободный конец при t₀), то величина термо – ЭДС с температурой t в зоне измерения будет связана однозначно. По величине ЭДС можно легко определить t.

Термо – ЭДС принято записывать в виде . В нашем пособии на первом месте указывается температура рабочих концов, на втором – температура свободных.

Рис. 18. Термопара в классическом исполнении.

Термостатировать свободные концы термопары можно при любой температуре. Самая простая схема – поместить их в сосуд Дьюара (термос), заполненный тающим льдом. Система вода – лед имеет температуру 0 ⁰С, пока не растает весь лед.

Однозначная зависимость ЭДС термопары от температуры рабочих концов (при фиксированной температуре свободных концов) называется номинальной статической характеристикой (НХС) термоэлектрического преобразователя (устаревший термин – градуировка термопары).

Существуют термопары стандартных номинальных статических характеристик (термопары стандартных градуировок). Для них составлены градуировочные таблицы.

Большинство градуировочных таблиц составлено при условии, что температура свободных концов равна нулю, т.е. зачение ЭДС определяется выражением .Чтобы определить ЭДС при произвольной температуре свободных концов t₀, пользуются формулой: .

Зависимость термо – ЭДС от температуры концов, выраженная графически, называется термоэлектрической характеристикой термопары.

На рисунке 19 представлена термоэлектрическая характеристика некой термопары при t₀ = 0. Она проходит через начало координат. При t₀>0 может быть получена параллельным переносом каждой точки вниз на величину .

Коэффициент преобразования термопары

Коэффициент преобразования термоэлектрического преобразователя– это предел отношения изменения ЭДС (выходного сигнала) к вызвавшему его изменению температуры рабочих концов (входного сигнала), при условии, что изменение входного сигнала стремится к нулю, т.е.

Т.е. коэффициент преобразователя характеризует его чувствительность.

Термоэлектрическая характеристика термопары носит нелинейный характер, следовательно, коэффициент преобразования различен в разных точках. Поэтому вводится понятие среднего коэффициента преобразования на участке температур.

Рис. 19. Термоэлектрическая характеристика термопары.