Θερμοστοιχείο: η αρχή της λειτουργίας, η συσκευή

Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία συσκευών και μηχανισμών για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Μερικά από αυτά που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή, κάποιοι - για μια ποικιλία φυσικών έρευνας, σε βιομηχανικές διαδικασίες και άλλες βιομηχανίες.

Μία τέτοια συσκευή είναι ένα θερμοστοιχείο. Η αρχή της λειτουργίας της συσκευής και του κυκλώματος θα συζητηθούν στα ακόλουθα τμήματα.

Η φυσική βάση των θερμοστοιχείο έργα

Η αρχή λειτουργίας του θερμοστοιχεία βασίζεται στις συνήθεις φυσικές διεργασίες. Για πρώτη φορά το αποτέλεσμα, βάσει των οποίων λειτουργεί η μονάδα, έχει διερευνηθεί από τον Γερμανό επιστήμονα Τόμας Seebeck.

Η ουσία του φαινομένου, η οποία κατέχει την αρχή θερμοηλεκτρικό δράση ως εξής. Στην κλειστή ηλεκτρικό κύκλωμα που αποτελείται από δύο διαφορετικούς τύπους αγωγών, όταν εκτίθενται σε ορισμένα ηλεκτρικής θερμοκρασία περιβάλλοντος προκύπτει.

Το προκύπτον ηλεκτρικό ρεύμα και η θερμοκρασία περιβάλλοντος που δρουν επί των αγωγών είναι σε γραμμική εξάρτηση. Δηλαδή, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται από ένα θερμοστοιχείο. Και με βάση αυτή την αρχή της λειτουργίας του θερμομέτρου θερμοστοιχείου και αντοχή.

Όπου ένας από τους επαφή θερμοστοιχείο είναι στο σημείο όπου είναι απαραίτητη η μέτρηση της θερμοκρασίας, ονομάζεται «καυτό». Η δεύτερη επαφή, με άλλα λόγια - «κρύο» - προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αίτηση για τη μέτρηση θερμοστοιχεία επιτρέπονται μόνο στην περίπτωση όταν η θερμοκρασία δωματίου είναι χαμηλότερη από την θέση μέτρησης.

Μια τέτοια σύντομη λειτουργία του κυκλώματος του θερμοηλεκτρικού ζεύγους, της αρχής λειτουργίας. Είδη θερμοστοιχεία θα συζητηθεί στην επόμενη ενότητα.

τύποι θερμοστοιχεία

Σε κάθε βιομηχανία, όπου απαιτούνται οι μετρήσεις θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται κυρίως θερμοστοιχείο. Η συσκευή και η λειτουργία των διαφόρων τύπων μονάδων δείχνονται παρακάτω.

Αλουμίνιο-Chromel θερμοηλεκτρικό

Αυτά θερμοζεύγη σχήμα χρησιμοποιείται στις περισσότερες περιπτώσεις για να παραχθεί μια ποικιλία αισθητήρων και ανιχνευτών που επιτρέπουν τον έλεγχο της θερμοκρασίας της βιομηχανικής παραγωγής.

ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους είναι η σχετικά χαμηλή τιμή και μια τεράστια ποικιλία από τη μετρούμενη θερμοκρασία. Επιτρέπουν να καθορίσει τη θερμοκρασία των -200 έως 13 000 βαθμούς Κελσίου.

Δεν είναι σωστό να χρησιμοποιήσετε ένα θερμοστοιχείο σε παρόμοιες κράματα σε καταστήματα και αντικείμενα υψηλής περιεκτικότητας σε θείο στον αέρα, επειδή αυτό το χημικό στοιχείο επηρεάζει δυσμενώς τόσο την χρωμίου και αργιλίου, προκαλώντας διαταραχές στη λειτουργία της συσκευής.

Chromel-COPEL θερμοηλεκτρικό

Η αρχή της δράσης του θερμοηλεκτρικού ζεύγους, η ομάδα επαφής η οποία αποτελείται από αυτά τα κράματα είναι η ίδια. Αλλά αυτές οι συσκευές λειτουργούν ως επί το πλείστον σε υγρή ή αέριο περιβάλλον που έχει ουδέτερη, μη-διαβρωτικές ιδιότητες. Ο δείκτης ανώτερη θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους 8000 βαθμούς Κελσίου.

Ισχύει όπως θερμοστοιχείο, τα οποία χρησιμοποιούν την αρχή της λειτουργίας του επιτρέπει να καθορίσει το βαθμό θέρμανσης του οποιαδήποτε επιφάνεια, π.χ., για ανίχνευση της θερμοκρασίας του ανοικτού κάμινο εστίας ή οποιεσδήποτε άλλες παρόμοιες δομές.

Iron-constantan θερμοηλεκτρικό

Αυτός ο συνδυασμός των επαφών στο θερμοστοιχείο δεν είναι τόσο κοινή όσο το πρώτο του είδους υπό εξέταση. Η αρχή λειτουργίας της θερμοστοιχεία είναι η ίδια, αλλά αυτός ο συνδυασμός απέδωσε καλά στο αραιό ατμόσφαιρα. Το μέγιστο επίπεδο, μέτρων η θερμοκρασία δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 12.500 βαθμούς Κελσίου.

Ωστόσο, εάν η θερμοκρασία αρχίζει να αυξηθεί πάνω από 7000 βαθμούς, υπάρχει παραβίαση κίνδυνος ακρίβεια μέτρησης λόγω αλλαγών στις φυσικές και χημικές ιδιότητες του σιδήρου. Υπάρχουν ακόμη και περιπτώσεις διάβρωσης του θερμοηλεκτρικού ζεύγους σιδήρου επαφή υπό την παρουσία υδρατμών της ατμόσφαιρας.

θερμοστοιχεία Platinum-πλατίνα

Το πιο ακριβό στην κατασκευή του θερμοστοιχεία. Η αρχή λειτουργίας είναι η ίδια, αλλά είναι διαφορετικός από τα αντίστοιχά τους πολύ σταθερή και αξιόπιστη ενδείξεις θερμοκρασίας. Έχει μια μειωμένη ευαισθησία.

Οι κύριες εφαρμογές αυτών των συσκευών - μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών.

Βολφράμιο-ρήνιο θερμοηλεκτρικό

Είναι επίσης χρησιμοποιείται για τη μέτρηση πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Το ανώτατο όριο που μπορεί να κλειδωθεί από μέσα του κυκλώματος φτάνει 25 χιλιάδες βαθμούς Κελσίου.

Η χρήση τους απαιτεί την τήρηση ορισμένων προϋποθέσεων. Έτσι, κατά τη διάρκεια της μέτρησης της θερμοκρασίας είναι αναγκαίο να εξαλειφθούν εντελώς την περιβάλλουσα ατμόσφαιρα, η οποία έχει αρνητικό αντίκτυπο πάνω στις ακίδες της διαδικασίας οξείδωσης.

Για αυτό το βολφράμιο-ρήνιο θερμοστοιχείο τοποθετείται συνήθως σε περιβλήματα πληρούται με ένα αδρανές αέριο που προστατεύει τα στοιχεία τους.

Πάνω εξετάσθηκε κάθε υπάρχουσα θερμοστοιχείο, η συσκευή, η αρχή της είναι ανάλογα με τα χρησιμοποιούμενα κράματα. Τώρα ματιά σε μερικά από τα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού.

κατασκευή του θερμοστοιχεία

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι θερμοστοιχεία σχέδια.

• Με την εφαρμογή της μονωτικής στρώσεως. Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει για το λειτουργικό θερμοστοιχείο στρώμα απομόνωσης συσκευή με ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα τέτοιο σύστημα επιτρέπει τη χρήση ενός θερμοστοιχείου στη διαδικασία χωρίς απομόνωση από την είσοδο έδαφος.

• Χωρίς τη χρήση του μονωτικού στρώματος. Αυτά τα θερμοστοιχεία μπορεί να συνδεθεί μόνο με τα κυκλώματα μέτρησης, οι είσοδοι των οποίων δεν έχουν καμία επαφή με το έδαφος. Αν ο όρος αυτός δεν πληρούται, η συσκευή υπάρχουν δύο ανεξάρτητες κλειστό κύκλωμα, σύμφωνα με την οποία οι μετρήσεις που λαμβάνονται χρησιμοποιώντας το θερμοστοιχείο δεν θα είναι ακριβής.

Τρέξιμο θερμοστοιχείο και την εφαρμογή της

Υπάρχει ένα ξεχωριστό είδος της συσκευής αυτής, που αναφέρεται ως «ταξιδεύουν». Η αρχή λειτουργίας ενός ταξιδιού θερμοηλεκτρικό θεωρούμε τώρα με περισσότερες λεπτομέρειες.

Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται κυρίως για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας της μπιγέτας χάλυβα κατά την επεξεργασία της σε τόρνευσης, με φρέζα και άλλα τέτοια κατεργασία.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε αυτή την περίπτωση είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί ένα συμβατικό θερμοστοιχείο, ωστόσο, αν η διαδικασία κατασκευής απαιτεί έλεγχο θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας, ένα θερμοστοιχείο τρέξιμο υπερβολική έμφαση.

Κατά την εφαρμογή της μεθόδου αυτής στο κατεργαζόμενο κομμάτι πριν από στοιχεία επαφής του σφραγίζεται. Στη συνέχεια, στην επεξεργασία της μπιγέτας, αυτές οι επαφές εκτίθενται συνεχώς στο εργαλείο εργασίας ή άλλο εργαλείο μηχάνημα, σύμφωνα με την οποία η διασταύρωση (η οποία είναι το κύριο στοιχείο κατά τη διάρκεια χαρακτηριστικά θερμοκρασία αφαίρεσης), όπως «τρέχει» των επαφών.

Αυτή η επίδραση χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία μετάλλων.

Τεχνολογικά χαρακτηριστικά των θερμοστοιχείων σχέδια

Στην κατασκευή του κυκλώματος ακίδα θερμοστοιχείου εργασίας αποτελείται από δύο μεταλλικές επαφές που είναι γνωστό ότι είναι κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά. Η διασταύρωση αυτή ονομάζεται «διασταύρωση».

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το να καταστεί η ένωση προαιρετικά μέσω αιχμές. Απλά συστροφή μαζί δύο επαφές. Αλλά μια τέτοια μέθοδος παρασκευής δεν θα έχει επαρκές επίπεδο αξιοπιστίας, και μπορούν επίσης να παρέχουν σφάλμα κατά την αφαίρεση των χαρακτηριστικών θερμοκρασίας.

Αν χρειάζεστε υψηλή μέτρηση της θερμοκρασίας, συγκόλληση μετάλλου έχει αντικατασταθεί με συγκόλληση τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στις περισσότερες περιπτώσεις, η συγκόλλησης που χρησιμοποιείται σε συνδυασμό, έχει χαμηλό σημείο τήξης και καταστρέφεται όταν γίνεται υπέρβαση του επιπέδου.

Σχήμα, η κατασκευή των οποίων έχει εφαρμοστεί συγκόλλησης, μπορεί να αντέξει σε μια ευρεία περιοχή θερμοκρασιών. Αλλά αυτή η μέθοδος σύνδεσης έχει τα μειονεκτήματά του. Η εσωτερική δομή του μετάλλου κατά την έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία κατά τη συγκόλληση μπορεί να αλλάξει, η οποία θα επηρεάσει την ποιότητα των δεδομένων.

Επιπλέον, θα πρέπει να παρακολουθεί την κατάσταση των θερμοηλεκτρικό επαφές κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του. Έτσι, είναι δυνατόν να αλλάξει τα χαρακτηριστικά των μετάλλων στο κύκλωμα λόγω της επιθετικής επιδράσεις του περιβάλλοντος. Η οξείδωση μπορεί να λάβει χώρα ή interdiffusion των υλικών. Σε μια τέτοια κατάσταση, είναι αναγκαίο να αντικαταστήσει το έργο του κυκλώματος θερμοστοιχείο.

Ποικιλίες θερμοστοιχεία διασταύρωση

Η σύγχρονη βιομηχανία παράγει διάφορα σχέδια, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παρασκευή των θερμοστοιχείων:

• ανοικτή διασταύρωση?

• Μονωμένα διασταύρωση?

• ένα γειωμένο διασταύρωση.

χαρακτηριστικό θερμοστοιχεία του ανοικτού διασταύρωση είναι φτωχή αντοχή σε εξωτερικές επιρροές.

Οι ακόλουθοι δύο τύποι δομές μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μέτρηση θερμοκρασίας σε εχθρικά περιβάλλοντα, μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες για ζεύγος επαφής.

Επιπλέον, σήμερα η βιομηχανία αναπτύσσεται κυκλώματα ημιαγωγών τεχνολογίες θερμοστοιχεία παραγωγής.

μέτρηση των σφαλμάτων

Ακρίβεια των χαρακτηριστικών θερμοκρασίας που λαμβάνεται από ένα θερμοστοιχείο εξαρτάται από το υλικό της ομάδας επαφής, καθώς επίσης και εξωτερικούς παράγοντες. Το τελευταίο περιλαμβάνει την πίεση, την ακτινοβολία υποβάθρου ή άλλους λόγους που μπορεί να επηρεάσουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων, η οποία κάνει επαφές.

Ακρίβεια μέτρησης αποτελείται από τα ακόλουθα συστατικά:

• τυχαίο σφάλμα που προκαλείται από τα χαρακτηριστικά κατασκευής θερμοηλεκτρικού ζεύγους?

• σφάλμα που προκαλείται από τη θερμοκρασία παραβίαση «κρύο» επαφής?

• σφάλμα, η αιτία των οποίων εχρησίμευσε ως εξωτερικού θορύβου?

• ελέγχου σφάλματος συσκευή.

Τα πλεονεκτήματα της χρήση θερμοζευγών

Τα πλεονεκτήματα της χρήσης τέτοιων συσκευών για τον έλεγχο της θερμοκρασίας, ανεξάρτητα από την εφαρμογή, είναι:

• μεγάλα δείκτες κενό που μπορεί να καταγραφεί από ένα θερμοστοιχείο?

• ακίδα θερμοστοιχείο, το οποίο είναι άμεσα εμπλεκόμενα στην απομάκρυνση των αναγνώσεων μπορεί να τοποθετηθεί σε άμεση επαφή με το σημείο μέτρησης?

• απλή διαδικασία για θερμοστοιχεία παραγωγής, τη δύναμη και την αντοχή της λειτουργίας τους.

Μειονεκτήματα της μέτρησης της θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας ένα θερμοστοιχείο

Τα μειονεκτήματα της εφαρμογής θερμοστοιχεία περιλαμβάνουν:

• Η ανάγκη για τη συνεχή παρακολούθηση της θερμοκρασίας του «κρύο» επαφή θερμοστοιχείο. Αυτό είναι ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του σχεδιασμού των οργάνων μέτρησης, οι οποίες βασίζονται στο θερμοηλεκτρικό. Η αρχή λειτουργίας του συστήματος περιορίζει το πεδίο εφαρμογής της. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι κάτω από τη θερμοκρασία στο σημείο μέτρησης.

• Παραβίαση της εσωτερικής δομής των μετάλλων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή του θερμοηλεκτρικού ζεύγους. Το γεγονός είναι ότι λόγω του εξωτερικού περιβάλλοντος επαφές χάνουν την ομοιομορφία τους, η οποία προκαλεί τα σφάλματα στις μετρήσεις θερμοκρασίας που παράγεται.

• Κατά τη μέτρηση της ομάδας επαφής θερμοστοιχείο συνήθως εκτίθεται σε δυσμενείς περιβαλλοντικές επιδράσεις, που προκαλεί διαταραχές στην λειτουργία. Αυτό απαιτεί πάλι τη στεγανότητα των επαφών, η οποία προκαλεί πρόσθετο κόστος συντήρησης τέτοιων αισθητήρων.

• Υπάρχει κίνδυνος έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα από ένα θερμοστοιχείο του οποίου η κατασκευή παρέχει μια μακρά ομάδα επαφών. Μπορεί επίσης να επηρεάσει τα αποτελέσματα των μετρήσεων.

• Σε ορισμένες περιπτώσεις, η παραβίαση λαμβάνει χώρα μια γραμμική σχέση μεταξύ του ηλεκτρικού ρεύματος που προκύπτουν στο θερμοστοιχείο και της θερμοκρασίας στη θέση μέτρησης. Η κατάσταση αυτή απαιτεί μια συσκευή ελέγχου βαθμονόμησης.

συμπέρασμα

Παρά τις ελλείψεις του, η μέθοδος μέτρησης της θερμοκρασίας με θερμοστοιχεία, η οποία εφευρέθηκε το πρώτο και ελέγχονται κατά τον 19ο αιώνα, βρήκε ευρεία εφαρμογή της σε όλους τους κλάδους της σύγχρονης βιομηχανίας.

Επιπλέον, υπάρχουν εφαρμογές όπου η χρήση του θερμοστοιχεία είναι ο μόνος τρόπος απόκτησης των δεδομένων θερμοκρασίας. Και διαβάστε αυτό το υλικό, καταλαβαίνετε επαρκώς τις βασικές αρχές της εργασίας τους.