מדידת טמפרטורה עם מדחום צמד תרמי - אפקט תרמואלקטרי
הַגדָרָה:
זוג מוליכים מחומרים שונים המייצרים כוח אלקטרו-מוטורי במעגל המבוסס על אפקט סיבק. זוג מוליכים מחומרים שונים המחוברים זה לזה בקצה אחד ומשתמשים באפקט התרמו-אלקטרי שלהם כדי להשיג מדידת טמפרטורה.
סקירה כללית:
צמד תרמי הוא אלמנט חישת טמפרטורה ומכשיר. הוא מודד ישירות את הטמפרטורה, ממיר את אות הטמפרטורה לאות כוח אלקטרו-מוטיבי תרמי, וממיר אותו לטמפרטורת המדיום הנמדד באמצעות מכשיר חשמלי (מכשיר משני). העיקרון הבסיסי של מדידת טמפרטורה של צמד תרמי הוא ששני מוליכים בהרכבים שונים יוצרים לולאה סגורה. כאשר יש שיפוע טמפרטורה בשני הקצוות, זרם יעבור דרך הלולאה. בשלב זה, קיים כוח אלקטרו-מוטיבי - כוח אלקטרו-מוטיבי תרמי - בין שני הקצוות. זה מה שנקרא אפקט סיבק. שני מוליכים הומוגניים בעלי הרכבים שונים הם אלקטרודות חמות. הקצה עם טמפרטורה גבוהה יותר הוא קצה העבודה, והקצה עם טמפרטורה נמוכה יותר הוא הקצה החופשי. הקצה החופשי נמצא בדרך כלל בטמפרטורה קבועה. על פי הקשר הפונקציונלי בין כוח תרמו-אלקטרו-מוטיבציה לטמפרטורה, נוצרת טבלת אינדקס של צמד תרמי; טבלת האינדקס מתקבלת כאשר טמפרטורת הקצה החופשי היא 0 מעלות. לצמדים תרמיים שונים יש טבלאות אינדקס שונות.
כאשר חומר מתכת שלישי מחובר ללולאת הצמד התרמי, כל עוד הטמפרטורה של שני הצמתים של החומר זהה, הפוטנציאל התרמואלקטרי שנוצר על ידי הצמד התרמי יישאר ללא שינוי, כלומר, הוא לא יושפע מהשלישי. מתכת מחוברת ללולאה. לכן, כאשר מודדים את הטמפרטורה של צמד תרמי, ניתן לחבר את מכשיר המדידה. לאחר מדידת הכוח האלקטרומוטיבי התרמי, ניתן לדעת את הטמפרטורה של המדיום הנמדד.
כאשר מודדים טמפרטורה של צמד תרמי, נדרש שהטמפרטורה של הקצה הקר שלו (קצה המדידה הוא הקצה החם, והקצה המחובר למעגל המדידה דרך ההובלה נקרא הקצה הקר) תישאר קבועה, כך שהתרמו-אלקטרי הפוטנציאל פרופורציונלי לטמפרטורה הנמדדת. אם הטמפרטורה (הסביבתית) של הקצה הקר משתנה במהלך המדידה, דיוק המדידה ייפגע באופן חמור. נקיטת אמצעים מסוימים בקצה הקר כדי לפצות על ההשפעות הנגרמות משינויי טמפרטורה בקצה הקר נקראת פיצוי בקצה הקר של צמדים תרמיים.
סוּג
ניתן לחלק צמדים תרמיים הנפוצים לשתי קטגוריות: צמדים תרמיים סטנדרטיים וצמדים תרמיים לא סטנדרטיים. הצמד התרמי הסטנדרטי מתייחס לצמד תרמי שהתקנים הלאומיים שלו קובעים את הקשר בין פוטנציאל תרמואלקטרי לטמפרטורה, שגיאות מותרות, ויש לו סולם סטנדרטי אחיד. יש לו מכשירי תצוגה תואמים לבחירה. צמדים תרמיים לא מתוקננים אינם טובים כמו צמדים תרמיים סטנדרטיים מבחינת טווח שימוש או סדר גודל. בדרך כלל אין להם טבלת סיום מאוחדת והם משמשים בעיקר למדידות באירועים מיוחדים מסוימים. צמדים תרמיים מתוקננים בארצי, מאז 1 בינואר 1988, כל הצמדים התרמיים והנגדים התרמיים מיוצרים בהתאם לתקנים הבינלאומיים של חברת החשמל, ושבעה סוגים של צמדים תרמיים מתוקננים, S, B, E, K, R, J ו-T, יש סומנו כסוגי עיצוב מאוחדים במדינה שלי. צמד תרמי.
מבנה צמד תרמי
צורה מבנית של צמד תרמי על מנת להבטיח שהצמד התרמי פועל בצורה מהימנה ויציבה, הדרישות המבניות שלו הן כדלקמן:
① יש לרתך היטב את שתי האלקטרודות החמות המרכיבות את הצמד התרמי;
② שתי האלקטרודות החמות צריכות להיות מבודדות היטב אחת מהשנייה כדי למנוע קצר חשמלי;
③החיבור בין חוט הפיצוי לקצה החופשי של הצמד התרמי חייב להיות נוח ואמין;
④שרוול המגן אמור להיות מסוגל להבטיח שהאלקטרודה החמה מבודדת לחלוטין ממדיה מזיקה.
