6. Термоэлектрический метод измерения температуры:

а) принцип действия и материалы термопар; пределы изме­рения;

б) схемы подключения термопар к измерительному прибору;

в) поправки на температуру свободных концов термопар.

Термоэлектрические преобразователи (термопары) чаще использу­ются при лабораторных и стендовых измерениях температур. Свойства термопар зависят от материала термоэлектродов. Важной характеристи­кой материалов является развиваемая термоЭДС в паре с платиной при фиксированной разности температур рабочего и свободного спаев. Для повышения чувствительности термопар стремятся сочетать термоэлек­троды, один из которых развивает с платиной положительную термо­ЭДС, а другой - отрицательную.

По стандарту СТ СЭВ 1059-78 выпускается 9 типов промышленных термопар: медь - копель (-200...100°С); медь - медноникель (-200...400 °С); железо - медноникель (-200...700 °С); хромель - копель (-50„.600 °С); хро­мель - медноникель (-100...700°С); хромель - алюмель (-200... 1000 °С); пла-тинородий (10%) - платина (0...1300 °С); платинородий (30%) - платнно-родий (6%) (300...1600 °С); вольфрамрений (5%) - вольфрамрений (20%) (0...2200 °С). Могут применяться и нестандартные термопары. Например, при низких температурах (до -270 °С) используется медь - константан.

Опыт показывает, что значение термоЭДС зависит только от мате­риала термоэлектродов и температур рабочего t_Р и спободного t_с спаев, но не зависит от распределения температур вдоль термоэлектродов. Это позволяет включать измерительный прибор И как между свободными концами термопары, так и в разрыв одного из термоэлектродов, рис.5.26 а,б. Для повышения выходной ЭДС при той же разности t_р- t_c из нескольких термопар образуют термобатарею, рис.5.26 в.

Измерительный прибор можно присоединять проводами из меди или другого металла, если прибор и места подключения к термопаре на­ходятся при одинаковой температуре. Когда места подключений термо­пары и измерительного прибора находятся не при одинаковой темпера­туре, используют удлинительные термоэлектроды из более дешевых и гибких материалов. При этом следует выполнить два условия: 1 - места присоединения обоих удлинительных термоэлектродов к термопаре должны иметь одинаковую температуру; 2 - удлинительные термоэлек­троды должны быть идентичны основной термопаре, т.е. иметь такую же термоЭДС в реальном диапазоне температур упомянутых двух мест под­ключения.

Чтобы избежать неудобств, связанных с необходимостью введения поправки, применяют стабилизацию или компенсацию изменений темпе­ратуры свободных концов термопары. Стабилизация сводится к поддер­жанию постоянной температуры свободных концов термопары при по­мощи термостата. Часто для этой цели используют сосуд Дьюара с тающим льдом, что сводит поправку к нулю.

Чаще всего применяется четырехплечая мостовая схема, в одно из плеч которой включают медный термопреобразователь сопротивления RK. а резисторы R1.R2,R3 выполняют из манганина, сопротивление которого практически не зави­сят от температуры, рис.5,26 г. Компенсирующий мост диагональю аб включен последовательно в цепь термопары. К диагонали вг подается на­пряжение питания U_n . При t_с=0 °С мост находится в равновесии и напря­жение в диагонали а б равно нулю. Изменение температуры t_c сопровож­дается изменением сопротивления RK и появлением напряжения в диаго­нали а б, которое при соответствующем значении U_n компенсирует изме­нение ЭДС термопары. Небольшая погрешность компенсации может воз­никать из-за нелинейности градуировочной характеристики термопары.