Методы и средства контактных электроизмерений температуры
На рис. 1б показана принципиальная схема термоэлектрического преобразователя, который в зависимости от положения переключателя Кл может работать в режиме генератора электрической энергии (положение 1) и в режиме переноса тепла от источника с температурой Θ к резервуару с температурой Θ0.
К.п.д. термоэлектрического генератора зависит от разности температур и свойств материалов и для существующих материалов очень мал (при ΔΘ = 300° не превышае η = 13%, а при ΔΘ = 100° значение η = 5%), поэтому термоэлектрические генераторы используются как генераторы энергии лишь в специальных условиях. К.п.д. термоэлектрического подогревателя и холодильника также очень малы, и для охлаждения к.п.д. при температурном перепаде 5° составляет 9%, а при перепаде 40° — только 0,6%; однако, несмотря на столь низкие к.п.д., термоэлементы используются в холодильных устройствах. В измерительной технике термопары получили широкое распространение для измерения температур; кроме того, полупроводниковые термоэлементы используются как обратные тепловые преобразователи, преобразующие электрический ток в тепловой поток и температуру.
Термопара с подключенным к ней милливольтметром, применяемая для измерения температуры, показана на рис. 2.
Если один спай термопары, называемый рабочим, поместить в среду с температурой Θ1, подлежащей измерению, а температуру Θ2, других, нерабочих, спаев поддерживать постоянной, то f(Θ0) = const и
EAB(Θ1,Θ0) = f(Θ1) – C= f1(Θ1).
независимо от того, каким образом произведено соединение термоэлектродов (спайкой, сваркой и т. д.). Таким образом, естественной входной величиной термопары является температура Θ1 ее рабочего спая, а выходной величиной — термо-э. д. с., которую термопара развивает при строго постоянной температуре Θ2 нерабочего спая.
Материалы, применяемые для термопар. В табл. 2 приведены термо‑э.д.с., которые развиваются различными термоэлектродами в паре с платиной при температуре рабочего спая Θ1 = 100° С и температуре нерабочих спаев Θ2 = 0° С. Зависимость термо‑э.д.с. от температуры в широком диапазоне температур обычно нелинейна, поэтому данные таблицы нельзя распространить на более высокие температуры.
Таблица 2
| Материал | Термо э.д.с., мВ | Материал | Термо э.д.с., мВ |
|
Кремний | +44,8 |
Свинец | +0,44 |
|
Сурьма | +4,7 |
Олово | +0,42 |
|
Хромель | +2,4 |
Магний | +0,42 |
|
Нихром | +2,2 |
Алюминий | +0,40 |
|
Железо | +1,8 |
Графит | +0,32 |
|
Сплав(90% Pt+10% Ir) | +1,3 |
Уголь | +0,30 |
|
Молибден | +1,2 |
Ртуть | 0,00 |
|
Кадмий | +0,9 |
Палладий | ‑0,57 |
|
Вольфрам | +0,8 |
Никель | ‑1,5 |
|
Манганин | +0,76 |
Алюмель | ‑1,7 |
|
Медь | +0,76 |
Сплав (60%Au+30% Pd+10%Pt) | ‑2,31 |
|
Золото | +0,75 |
Константан | ‑3,4 |
|
Цинк | +0,75 |
Копель | ‑4,5 |
|
Серебро | +0,72 |
Пирит | ‑12,1 |
|
Иридий | +0,65 |
Молибденит | ‑69 ÷ ‑104 |
|
Родий | +0,64 | ||
|
Сплав (90% Pt+10% Rh) | +0,64 |
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12