Принцип измерения температур термоэлектрическим способом
Термоэлектрический метод измерения температур основан на строгой зависимости термоэлектродвижущей силы (термо-э. д. с.) термоэлектрического термометра от температуры.
Термоэлектрические термометры широко применяются для измерения температур до 2500 С в различных областях техники и в научных исследованиях. Они могут использоваться для измерения температуры от 
но в области низких температур термоэлектрические термометры получили меньшее распространение, чем
термометры сопротивления, рассматриваемые в гл. 5. В области высоких температур (выше 1300-1600°С) термоэлектрические термометры находят применение главным образом для кратковременных измерений; для длительного же измерения высоких температур они применяются только в отдельных особых случаях.
Следует иметь в виду, что с ростом температуры возрастает влияние агрессивных свойств среды и продолжительность работы термоэлектрических термометров быстро снижается. Созданию надежных высокотемпературных термоэлектрических термометров для длительного применения уделяется в настоящее время большое внимание как у нас, так и за границей.
К числу достоинств термоэлектрических термометров следует отнести достаточно высокую степень точности, возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких термоэлектрических термометров через переключатель к одному измерительному прибору, возможность автоматической записи измеряемой температуры с помощью самопишущего прибора, возможность раздельной градуировки измерительного прибора и термоэлектрического термометра.
Источник
Принцип измерения температуры термоэлектрическим методом. Конструкция термопары
Первичным преобразователем термоэлектрического термометра служит термопара, состоящая из двух разнородных проводников. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте, т.е. на возникновении в замкнутой цепи из двух разнородных проводников электрического тока, в том случае если места спаев имеют разную температуру [1].
A B
Рис 1. Термоэлектрическая цепь из двух разнородных
Спай с температурой t называется горячим или рабочим, спай с температурой t0–холодным или свободным, а проводники А и В – термоэлектродами. (рис. 1)
Термоэлектрический эффект объясняется наличием в металле свободных электронов, число которых в единице объема различно для разных металлов.
Электрическое поле, возникающее в месте соприкосновения проводников, препятствует диффузии электронов, и, когда скорость диффузии электронов станет равна скорости их обратного перехода под влиянием установившегося электрического поля, наступает состояние подвижного равновесия. При таком состоянии между проводникамивозникает некоторая разность потенциалов, а следовательно, и ТЭДС. Таким образом, термоЭДС (ТЭДС) является функцией двух переменных величин, т.е. ЕАВ (t,t0).
Поддерживая температуру спаев t0 постоянной, получим:
Это означает, что измерение температуры t сводится к определению ТЭДС термопары. ТЭДС не меняется от введения в цепь термопары третьего проводника, если температуры концов этого проводника одинаковы. Следовательно, в цепь термопары можно включать соединительные провода и измерительные приборы.
Требования к материалу для изготовления термопары:
-постоянство ТЭДС во времени;
-устойчивость к воздействию высоких температур;
-возможно большая величина ТЭДС и однозначная зависимость ее от температуры;
-небольшой температурный коэффициент электрического сопротивления и большая электропроводность;
-воспроизводимость термоэлектрических свойств, обеспечивающих взаимозаменяемость термопар.
Источник
Термоэлектрический метод измерения температур
СОДЕРЖАНИЕ
Задание на выполнение курсовой работы…………..…………. ….3
1. Термоэлектрический метод измерения температур и автома-тические потенциометры…………………. ………………………. 5
1.1 Термоэлектрический метод измерения температур…. …. 5
1.2. Термоэлектрические термометры……………….…………. 7
1.3 Автоматические потенциометры………. …………………. 8
1.4 Принципиальная схема автоматических потенциометров ..……………………………………………………. ……………. 10
2.Термометры сопротивления и автоматические уравнове-шенные мосты……………………………………………………. …12
2.1. Измерение температур с помощью термометров сопротивления………………………………………………….……. 12
2.2 Термометры сопротивления………………………………. 13
2.3. Автоматические мосты…………………………………..…. 14
2.4 Принципиальная схема автоматических уравновешенных мостов………………. ………………………………………………….15
3 Выбор ПИП и схемы измерения………. ………………………..15
4. Расчёт выбранной схемы………………………………. ………..17
5. Определение передаточных функции для схем измерения по каналу измерения температуры и по каналу перемещения движка реохорда (по цепи обратной связи)……………………. 20
6. Структурно-функциональная схема работы автоматического моста…..……………………………………………………….………..21
Список литературы……………………………………. ……………29
Задание на выполнение курсовой работы
1. Описать методы измерения температуры, основанные на использовании термоэлектрических и резистивных преобразователей и автоматических потенциометров и мостов.
2. В соответствии с заданным диапазоном температур (+20 0 С – 90 0 С) выбрать наиболее подходящий тип первичного измерительного преобразователя (ПИП) и соответствующую ему схему измерения.
3. Произвести расчет выбранной схемы измерения, используемой в электронных автоматических мостах и потенциометрах.
4. Построить градуированную характеристику шкалы измерительного устройства.
5. Определить передаточные функции для схем измерения по каналу измерения температуры и по каналу перемещения движка реохорда (по цепи обратной связи).
6. Составить структурно-функциональную схему работы автоматического моста или потенциометра в зависимости от выбранного типа датчика и схемы измерения температуры.
Введение
Важнейшими показателями современного научно-технического прогресса являются значительная интенсификация технологических процессов, рост единичной мощности и производительности агрегатов и тесно связанное с ними развитие технических средств и техники управления.
Современные системы автоматического управления (САУ) технологическими процессами требуют значительного количества и разнообразия средств измерений, обеспечивающих выработку сигналов измерительной информации в форме, удобной для дистанционной передачи, сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее.
Измерения обеспечивают объективный контроль за технологическими процессами, надежность работы оборудования и экономичность производства. Промышленность немыслима без применения современных средств измерений. Особо важное значение приобретает контроль за технологическими процессами в решении проблемы повышения качества продукции и эффективности производства.
Наличие разнообразных средств измерений требует правильного их выбора для определенных целей. Все более широкое использование ЭВМ для решения информационных задач САУ и для расчета технико-экономических показателей работы оборудования предопределяет применение таких методов и средств измерений, которые в конкретных условиях эксплуатации обеспечили бы необходимую точность. Одним из важных вопросов создания САУ является разработка их метрологического обеспечения, позволяющего производить правильный выбор необходимых средств измерений и оценку точности измерительных систем. Игнорирование этих факторов может привести к неправильным выводам и экономически не оправданным решениям.
Термоэлектрический метод измерения температур и
автоматические потенциометры.
Термоэлектрический метод измерения температур
Термоэлектрический метод измерения температур построен на строгой зависимости термоэлектродвижущей силы (термо-э.д.с.) термоэлектрического термометра от температуры. В основу измерения температур с помощью термоэлектрических термометров положены термоэлектрические явления, открытые Зеебеком в 1821 году. Применение этих явлений к измерению температур основано на существовании определенной зависимости между термо-э.д.с, устанавливающейся в цепи, составленной из разнородных проводников, и температурами мест их соединения. Если взять цепь (рис. 1.1.1), составленную из двух различных термоэлектрически однородных по длине проводников Аи В(например, меди и платины), то при подогреве спая 1в цепи появляется электрический ток, который в более нагретом спае 1 направлен от платины Вк меди А, а в холодном спае 2 — от меди к платине. При подогреве спая 2ток получает обратное направление. Такие токи называются термоэлектрическими. Электродвижущая сила, обусловленная неодинаковыми температурами мест соединения 1 и 2, называются термоэлектродвижущей силой, а создающий ее преобразователь — термоэлектрическим первичным преобразователем или термометром (употреблявшееся название — термопара).
Основное уравнение термоэлектрического термометра, выражающее в общем виде зависимость суммарной термо-э.д.с., возникающей в цепи из двух разнородных термоэлектродов Аи В, от температуры мест их соединения:
(1.1.1)
т.е. термо-э.д.с. термоэлектрического термометра, места соединений которых имеют разные температуры, равна разности контактных термо-э.д.с.
При измерении температуры термопарой t0 поддерживают постоянной, а t в этом случае является переменной температурой. Тогда пологая в уравнении t0 =const и вводя обозначение 
, приходим к зависимости:
(1.1.2)
Если зависимость, выраженная уравнением, известна из кривой или таблицы, составленной на основании эксперимента, т.е. путем градуировки термоэлектрического термометра, то измерение неизвестной температуры t сводиться к измерению EAB(t, t0). При этом предполагается, что температура t0 остается неизменной, так как нарушение постоянства этой температуры влечет за собой изменение термо-э.д.с. термоэлектрического термометра. Обычно градуировку термоэлектрических первичных преобразователей или термометров производят при температуре t0 =0 0 С.
Из уравнения также вытекает, что термо-э.д.с. EAB(t, t0) термоэлектрического термометра можно рассматривать как непрерывную функцию от t, производная которой
(1.1.3)
Значение St зависит от температуры t и от природы термоэлектродов, образующих термоэлектрический термометр и характеризует его чувствительность.
Для измерения термо-э.д.с. термоэлектрического термометра в его цепь необходимо включить измерительный прибор. Для этого необходимо разорвать термоэлектрическую цепь в спае 2 (рисунок 1.1.2), тогда у термоэлектрического термометра будет три конца: рабочий 1, погружаемый в среду, температура которой измеряется, и свободные 2 и 3, которые должны находиться при постоянной температуре (t0 =const).
При градуировке термоэлектрического термометра температура свободных концов обычно поддерживается при постоянной температуре, равной 0 0 С. При измерении температуры в практических условиях температура свободных концов термометра, в большинстве случаев, поддерживается постоянной, но не равной 0 0 С. С изменением температуры свободных концов изменяется термо-э.д.с. термоэлектрического термометра, что и вызывает необходимость введения поправки.
Термоэлектрические термометры широко применяются для измерения температур до 2500 0 С в различных областях техники и в научных исследованиях. Они могут использоваться для измерения температуры от — 200 0 С, но в области низких температур термоэлектрические термометры получили меньшее распространение, чем термометры сопротивления, рассматриваемые ниже. В области высоких температур (выше 1300 — 1600 0 С) термоэлектрические термометры находят применение главным образом для кратковременных измерений; для длительного же измерения высоких температур они применяются только в отдельных особых случаях.
Следует иметь в виду, что с ростом температуры возрастает влияние агрессивных свойств среды, и продолжительность работы термоэлектрических термометров быстро снижается. Созданию надежных высокотемпературных термоэлектрических термометров для длительного применения уделяется в настоящее время большое внимание, как у нас, так и за границей.
К числу достоинств термоэлектрических термометров следует отнести достаточно высокую степень точности, возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких термоэлектрических термометров через переключатель к одному измерительному прибору, возможность автоматической записи измеряемой температуры с помощью самопишущего прибора, возможность раздельной градуировки измерительного прибора и термоэлектрического термометра.
Источник
