Termocuplu: principiul de funcționare, dispozitivul

Există o largă varietate de dispozitive și mecanisme pentru a măsura temperatura. Unele dintre ele sunt folosite în viața de zi cu zi, unele - pentru o varietate de cercetare fizice, în procesele industriale și alte industrii.

Un astfel de dispozitiv este un termocuplu. Principiul de funcționare a dispozitivului și circuitul vor fi discutate în următoarele secțiuni.

Baza fizică a lucrărilor termocuplu

Principiul de funcționare al termocuple se bazează pe procesele fizice uzuale. Pentru prima dată efectul, pe baza căruia funcționează unitatea, a fost investigată de către omul de știință german Thomas Seebeck.

Esența fenomenului, care deține principiul de acțiune termocuplu după cum urmează. În circuitul electric închis alcătuit din două tipuri diferite de conductori, atunci când sunt expuse la anumite ia naștere temperaturii mediului de electricitate.

Rezultată curentul electric și temperatura mediului ambiant care acționează asupra conductorilor sunt în dependență liniară. Adică, este mai mare temperatura, cu atât mai mare curentul electric generat de un termocuplu. Și se bazează pe acest principiu de funcționare a termocuplu și rezistență termometru.

În care unul dintre contactul termocuplu este în punctul în care este necesar să se măsoare temperatura, este numit „fierbinte“. Al doilea contact, cu alte cuvinte - „rece“ - în direcția opusă. Cerere de termocupluri permise numai în cazul de măsurare atunci când temperatura camerei este mai mică decât locul de măsurare.

O astfel de operațiune scurt-circuit al termocuplului, principiul de funcționare. Tipuri de termocupluri vor fi discutate în secțiunea următoare.

tipuri de termocupluri

In fiecare industrie, în cazul în care sunt necesare măsurătorile de temperatură, utilizate în principal termocuplu. Aparatul și funcționarea diferitelor tipuri de unități sunt prezentate mai jos.

Aluminiu-Chromel termocuplu

Aceste scheme termocupluri utilizate în cele mai multe cazuri, pentru a produce o varietate de senzori si sonde care permit controlul temperaturii în producția industrială.

Caracteristica lor distinctiv este prețul relativ scăzut și o gamă foarte mare de temperatura măsurată. Ele permit să se stabilească temperatura de la -200 până la 13 000 de grade Celsius.

Este adecvat să se utilizeze un termocuplu pentru aliaje similare în magazine și obiecte ridicat de sulf în aer, deoarece acest element chimic afectează în mod negativ atât crom și aluminiu, provocând perturbări în funcționarea dispozitivului.

Chromel-Copel termocuplu

Principiul de acțiune al termocuplului, grupul de contact, care este compus din aceste aliaje este aceeași. Dar aceste dispozitive funcționează mai ales în mediul lichid sau gazos, având proprietăți neutre, necorozive. Indicatorul de temperatură superioară nu depășește 8000 grade Celsius.

Aplicabile acestor termocuplu, care utilizează principiul de funcționare permite să se stabilească gradul de încălzire a oricărei suprafețe, de exemplu, pentru detectarea temperaturii cuptorului cu vatră deschisă sau alte structuri similare.

termocuplu fier-constantan

Această combinație de contacte în termocuplului nu este la fel de comune ca prima dintre speciile avute în vedere. Principiul de funcționare al termocupluri este aceeași, dar această combinație sa comportat bine în atmosfera rarefiată. Măsurile maxime la nivel temperatura nu trebuie să depășească 12.500 de grade Celsius.

Cu toate acestea, în cazul în care temperatura începe să se ridice peste 7000 de grade, există o încălcare a riscului preciziei de măsurare datorită modificărilor proprietăților fizice și chimice ale fierului. Există chiar și cazuri de coroziune a termocuplului contactul fier în prezența vaporilor de apă ambiant.

termocuple de platină-platină

Cel mai scump în fabricarea de termocuple. Principiul de funcționare este același, dar este diferit de omologii lor lecturi foarte sigure și stabile de temperatură. Are o sensibilitate redusă.

Principalele aplicații ale acestor dispozitive - măsurarea temperaturilor ridicate.

termocuplu-Tungsten reniu

Este, de asemenea, folosit pentru măsurarea temperaturilor foarte ridicate. Limita maximă care poate fi blocată prin intermediul circuitului ajunge la 25 mii de grade Celsius.

Utilizarea lor necesită respectarea anumitor condiții. Astfel, timpul de temperatură este necesară măsurare pentru a elimina complet atmosfera înconjurătoare, care are un impact negativ asupra bolțurile în procesul de oxidare.

Pentru acest tungsten reniu termocuplu este de obicei plasată în carcase umplute cu un gaz inert , protejarea elementelor acestora.

Deasupra fiecărui termocuplu existent a fost examinat, aparatul, principiul acesta, în funcție de aliajele utilizate. Acum, uita-te la unele dintre caracteristicile de design.

construcția de termocuple

Există două tipuri principale de modele termocuple.

• Cu aplicarea stratului izolator. Acest design prevede operare termocuplu strat de izolare dispozitiv de curent electric. Un astfel de sistem permite utilizarea unui termocuplu în proces, fără izolare de la intrare la sol.

• Fără utilizarea stratului izolator. Astfel de termocupluri pot fi conectate numai la circuitele de măsurare, intrările care nu au contact cu solul. Dacă această condiție nu este îndeplinită, dispozitivul există două circuit închis independent, prin citirile obținute cu ajutorul termocuplu nu vor fi corecte.

Rularea termocuplu și aplicarea acesteia

Există o specie separată a acestui dispozitiv, denumit în continuare „călătorie“. Principiul de funcționare a unui termocuplu de călătorie acum luăm în considerare mai detaliat.

Acest design este folosit în principal pentru determinarea temperaturii țaglei oțelului în timpul prelucrării sale în strunjire, frezare și alte astfel de prelucrare.

Trebuie remarcat faptul că, în acest caz, este posibil să se utilizeze un termocuplu convențional, cu toate acestea, în cazul în care procesul de fabricație necesită un control de temperatură de înaltă precizie, un termocuplu care rulează overemphasized.

Atunci când se aplică această metodă pentru piesa de prelucrat în prealabil a elementelor sale de contact este sigilat. Apoi, în prelucrarea țaglei, aceste contacte sunt expuse în mod continuu la instrumentul de lucru sau alt instrument de mașină, prin joncțiunea (care reprezintă elementul principal în timpul îndepărtării caracteristici de temperatură), deoarece „ruleaza“ de contact.

Acest efect este utilizat pe scară largă în industria metalelor.

Caracteristici tehnologice ale desenelor și modelelor termocuple

La fabricarea de lucru a circuitului de vârf termocuplu este format din două contacte metalice, care sunt cunoscute a fi realizate din diferite materiale. Joncțiunea se numește „joncțiune“.

Trebuie remarcat faptul că face compusul opțional prin crampoane. Pur și simplu răsuciți împreună două contacte. Dar o astfel de metodă de fabricație nu va avea un nivel suficient de fiabilitate și poate oferi , de asemenea eroare la demontarea caracteristicilor de temperatură.

Dacă aveți nevoie de măsurare a temperaturii ridicate, de metal de lipit este înlocuit cu sudura lor. Acest lucru se datorează faptului că, în cele mai multe cazuri, aliajul de lipit utilizat la conectare, are un punct de topire scăzut și este distrus atunci când nivelul său este depășit.

Schema, la fabricarea cărora a fost aplicată sudura, poate rezista la o gamă largă de temperaturi. Dar această metodă de conectare are dezavantajele sale. Structura internă a metalului la expunerea la temperaturi ridicate în timpul sudurii se poate schimba, ceea ce va afecta calitatea datelor.

Mai mult, ar trebui să monitorizeze starea contactelor termocuplu în cursul funcționării sale. Astfel, este posibil să se schimbe caracteristicile metalelor din circuit datorita influentelor agresive de mediu. Oxidarea poate avea loc sau interdifuzie de materiale. Într-o astfel de situație, este necesar să se înlocuiască activitatea circuitului termocuplu.

Soiuri termocuple de joncțiune

Industria modernă produce mai multe modele, care sunt utilizate la fabricarea termocuplelor:

• joncțiune deschisă;

• joncțiune cu izolație;

• o joncțiune cu împământare.

caracteristică termocuple a joncțiunii deschis este o rezistență slabă la influențe externe.

Următoarele două tipuri de structuri pot fi utilizate în măsurarea temperaturilor în medii ostile, poate avea efecte devastatoare asupra pereche de contact.

Mai mult decât atât, în prezent, industria este în curs de dezvoltare circuite pe tehnologii de producție termocuple semiconductoare.

eroare de măsurare

Acuratețea caracteristicilor temperaturii obținute cu ajutorul unui termocuplu depinde de materialul grupului de contact, precum și factorii externi. Acestea din urmă includ presiunea, radiația de fond sau din alte motive care pot afecta proprietățile fizice și chimice ale metalelor, care fac contacte.

Precizia de măsurare este format din următoarele componente:

• eroare aleatoare cauzate de caracteristicile de fabricație termocuplu;

• eroare cauzată de violare a temperaturii „rece“ de contact;

• eroare, cauza care a servit ca zgomotul exterior;

• control al erorilor aparat.

Avantajele folosirii termocuple

Avantajele utilizării acestor dispozitive pentru controlul temperaturii, indiferent de aplicație, sunt:

• indicatori de mare decalaj care pot fi înregistrate de un termocuplu;

• Spike termocuplu, care este direct implicată în îndepărtarea citirilor pot fi poziționate în contact direct cu punctul de măsurare;

• simplu proces de fabricație termocuple, rezistența și durabilitatea de funcționare a acestora.

Dezavantajele măsurării temperaturii cu ajutorul unui termocuplu

Dezavantajele aplicării termocupluri includ:

• Necesitatea de a monitoriza continuu temperatura contactului termocuplu „la rece“. Aceasta este o trăsătură distinctivă a proiectării mijloacelor de măsurare, care se bazează pe termocuplu. Principiul de funcționare a schemei se îngustează domeniul său de aplicare. Ele pot fi utilizate numai în cazul în care temperatura mediului ambiant este sub temperatura la punctul de măsurare.

• Violarea structurii interioare a metalelor utilizate la fabricarea termocuplu. Faptul este că, din cauza mediului extern contactelor își pierd uniformitatea lor, ceea ce provoacă erori în citirile de temperatură produse.

• În timpul măsurării grupului de contact termocuplu este de obicei expusă influențelor nocive asupra mediului, care provoacă perturbații în funcționare. Acest lucru necesită din nou etanșarea contactelor, ceea ce determină costuri suplimentare de întreținere ale unor astfel de senzori.

• Există pericolul de expunere la unde electromagnetice cu ajutorul unui termocuplu a cărui construcție prevede un grup de contacte de lungă. Ea poate afecta, de asemenea, rezultatele măsurătorilor.

• În unele cazuri, încălcarea are loc o relație liniară între curentul electric care rezultă în termocuplu și temperatura la locul de măsurare. Această situație necesită un aparat de comandă de calibrare.

concluzie

În ciuda neajunsurilor sale, metoda de măsurare a temperaturii cu termocupluri, care a fost inventat și testate în secolul al 19 - lea, a găsit aplicarea largă în toate ramurile industriei moderne.

Mai mult decât atât, există aplicații în care utilizarea termocuplurilor este singura modalitate de obținere a datelor de temperatură. Și citiți acest material, ați înțeles în mod adecvat principiile de bază ale muncii lor.