Термоэлектрлі түрлендіргіштер
Температураны термоэлектрлі термометр – термоэлектрлі түрлендіргіштермен (ТЭТ) өлшеу 1821 ж. ашылған Зеебектің термоэлектрлі эффектісін пайдалануға негізделген.
Термоэлектрлі түрлендіргіш. Ол өзінше бір-бірімен екі немесе бірнеше әртүрлі өткізгіштермен жалғанған тізбекті береді.
Сурет 9.1-де А және В екі өткізгіштерден (термоэлектродтардан) тұратын термоэлектрлі тізбек берілген. 1 мен 2 термоэлектродтарының қосылу орнын дәнекерлер (спайлар) деп атайды. Зеебек, егер t мен t0 дәнекер температуралары тең болмаса, онда тұйықталған тізбекте электрлі ток ағып өтеді деген. Термоток деп аталатын бұл токтың бағыты дәнекер температураларының қатынасына тәуелді, яғни егер t>t0 болса, онда ток бір бағытта, ал t<t0 – басқа бағытта ағып өтеді.
электрондардың диффузиясы – тізбектегі термоЭҚК-тің нәтижесін шығаратын болып қосылады, олардың мәндері термоэлектродтардың табиғаты мен ТЭТ дәнекерлер температураларының айырымының нәтижесіне тәуелді. Тізбектің байланысты термоЭҚК мен нәтижелі термоЭҚК арасындағы қатынасты математикалық түрге түрлендіру үшін бірнеше шарттарды орындау қажет. Температурасы аз дәнекердегі ток басқа термоэлектродқа өтетін бір термоэлектродты оң деп, ал екіншісін – теріс деп алған жөн. Мысалы, егер t0<t (сур. 9.1) болса және осы дәнекердегі оң А термоэлектродынан В теріс термоэлектродқа бағытталса, онда А термоэлектродын – термооң, ал В –термотеріс деп атаймыз. Дәнекердегі А мен В термоэлектрод арасындағы байланыс термоЭҚК-ті t температурада еАВ(t) деп белгілейміз. Көрсетілген жазба, егер А термоэлектрод оң және кезекті жазбада бірінші болып келсе, онда термоЭҚК еАВ(t) теріс таңбамен алынған деп есептейміз. Вольттің заңына сәйкес екі әртекті өткізгіштердің тұйықталған тізбегінде дәнекер температурасының тепе-теңдігінде осы тізбектің термотогы нольге тең болады.
Осыдан, егер 1 мен 2 дәнекерлердің температуралары бірдей болса, мысалы t0 болса, онда әр дәнекердің термоЭҚК бір-бірімен тең және бір-біріне қарсы әрекет етеді және сондықтан да осындай контурдың термоЭҚК ЕАВ(t0t0) нольге тең деп тұжырымдаймыз, яғни
ЕАВ(t0 t0) = eАВ(t0) – eАВ(t0) = 0, (9.1)
немесе еАВ(t0) = -eВА(t0) екенін ескерсек,
ЕАВ(t0 t0) = eАВ(t0) +еВА(t0) = 0. (9.2)
(9.2) теңдеуді немқұрайды түрде қарастырсақ, келесі ережені қабылдауға болады: контурдың нәтижелі термоЭҚК байланыс термоЭҚК-тің арифметикалық қосындысына тең, олардың символды термоэлектродтардың кезекпен жазылуы контурдың айналу бағытына сәйкес (мысалы, сағат тіліне қарама-қарсы).
Сур. 9.1-де көрсетілген тұйықталған тізбек үшін нәтижелі термоЭҚК
ЕАВ(t t0) = eАВ(t) + eВА(t0), (9.3)
немесе
ЕАВ(t t0) = eАВ(t) – eАВ(t0). (9.4)
(9.4) теңдеуін ТЭТ-тің негізгі теңдеуі деп атайды. Одан контурда пайда болған термо ЭҚК ЕАВ(t t0) t мен t0 температура функцияларының айырымына тәуелді екені шығады. Егер t0 = const болса, онда eАВ(t0) = c = const болады және
ЕАВ(t t0)t0=const = eАВ(t) –c = f(t). (9.5)
Белгілі (9.5) тәуелділігінен ТЭТ контурындағы термоЭҚК-ті өлшеу арқылы, егер t0 = const болса, өлшеу объектісіндегі t температурасы табылуы мүмкін. Температураны өлшеу объектісіне жүктелген дәнекерді жұмысшы дәнекер немесе жұмыс ұшы , ал объектіден тыс дәнекерді бос дәнекер (ұшы) деп атайды.
(9.4) тәуелдігін нақты түрде қолданылатын термоэлектродты материалдар үшін аналитикалық түрде жеткілікті дәлдікте алынбайтынын айта кеткен жөн. Сондықтан температураны өлшеу кезінде қолданылатын әртүрлі ТЭТ үшін бұл тәуелділік градустеу мен тізбекті табуляциялау жолымен немесе термоЭҚК-тің температурадан тәуелділік графигін құру жолымен орнатылады. Градустеу процесінде ТЭТ-нің бос ұштарын тұрақты етіп және оның мәндерін стандартты түрде t0=00C ұстау қажет.
ТЭТ контурындағы генерацияланатын термоЭҚК тек термоэлектродтардың химиялық құрамы мен дәнекер температураларына тәуелді және термоэлектродтардың геометриялық өлшемдері мен дәнекер өлшемдеріне тәуелді емес екенін айта кеткен жөн.
Өлшеу аспаптарын термоэлектрлі түрлендіргіш тізбегіне қосу. ТЭТ термоЭҚК –ін өлшеу үшін оның тізбегіне (сур. 9.2) көрсетілген екі схеманың біреуіндегі өлшеу аспаптарын қосады.