Типы и принципы работы термопалей

Типы и принципы работы термопалей
Рабочий принцип термопары:
Когда два разных проводника и полупроводники A и B образуют цепь с двумя концами, подключенными друг к другу, до тех пор, пока температура в двух узлах отличается, причем один концом имеет температуру T, называемый рабочим концом или горячим концом, а другой, имеющий температуру до TO, называемый свободным концом (также известным как опорный конец) или холодный конец, ток генерируется в цепь, и электроматичный сил, присутствующий в этом. Феномен генерирования электродвижущей силы из -за температурных различий называется эффектом Сибека. Существует два эффекта, связанные с Seebeck: во -первых, когда ток проходит через соединение между двумя разными проводниками, тепло поглощается или высвобождается (в зависимости от направления тока), которое называется эффектом Пельтье; Во -вторых, когда ток протекает через проводник с градиентом температуры, проводник поглощает или высвобождает тепло (в зависимости от направления тока относительно градиента температуры), известного как эффект Томсона. Комбинация двух разных проводников или полупроводников называется термопарой. Термоэлектрический потенциал EAB (t, t 0) термопары состоит из контактного потенциала и термоэлектрического потенциала. Потенциал контакта относится к электрическому потенциалу, генерируемому в точке контакта между двумя разными проводниками или полупроводниками, что связано со свойствами двух проводников или полупроводников и температуры в точке контакта. Термоэлектрический потенциал относится к потенциалу, генерируемому на двух концах одного и того же проводника или полупроводника при разных температурах. Этот потенциал связан только со свойствами проводника или полупроводника и температуры на обоих концах, и не зависит от длины, размера поперечного сечения и распределения температуры вдоль направления длины проводника. Как контактный потенциал, так и термоэлектрический потенциал генерируются из -за различного количества электронов, сконцентрированных в конечных точках контакта, и термоэлектрический потенциал, измеренный термопарой, представляет собой комбинацию из двух. Когда схема отключена, существует разница в электродвижных силах △ v между отключенными точками A и B, полярность и величина которого соответствуют термоэлектрическому потенциалу в цепи. И предусмотрено, что на холодном конце, когда ток течет от A к B, A называется положительным электродом, а B - отрицательный электрод. Эксперименты показали, что, когда Δ V невелик, Δ V непосредственно пропорциональна Δ T. Дифференциальный термоэлектрический потенциал Δ V против Δ T определяется как скорость термоэлектрического потенциала, также известный как коэффициент Seebeck. Знак и величина коэффициента Зебека зависят от термоэлектрических свойств двух проводников, которые составляют термопару и разницу температуры на соединении. Типы термопалей
Обычно используемые термопары можно разделить на две категории: стандартные термопары и нестандартные термопары. Так называемая стандартная термопару относится к термопару, которая имеет национальный стандарт, который указывает взаимосвязь между его термоэлектрическим потенциалом и температурой, допускает ошибки и имеет унифицированную стандартную шкалу. Он имеет соответствующий инструмент дисплея, доступный для выбора. Не стандартизированные термопары не так широко используются или имеют одинаковый порядок, как стандартизированные термопары, и, как правило, не имеют единой калибровочной таблицы. Они в основном используются для измерений в определенных особых случаях. С 1 января 1988 года все термопары и термисторы в Китае были произведены в соответствии с международными стандартами МЭК, и семь стандартизированных термопалей, а именно S, B, E, K, R, J и T, были обозначены в качестве единых дизайнерских термопавлей в Китае.
1. Термопара-хрома Thermocouple (никелевый кремний-кремний (никелевый алюминиевый) никелевой хромий (никелевый алюминий)
Thermocouple K-типа представляет собой недорогую металлическую термопару с сильной устойчивостью к окислению, которая может измерить температуру среды от 0 до 1300 градусов. Он подходит для непрерывного использования в окислении и инертных газах, с краткосрочной температурой использования 1200 градусов и температурой длительного использования 1000 градусов. Связь между его термоэлектрическим потенциалом и температурой является приблизительно линейной, что делает ее в настоящее время наиболее широко используемой термопарой. Тем не менее, он не подходит для использования с голой проволокой в ​​вакууме, серосодержащем, углеродном содержании атмосфер и чередующейся атмосферах снижения окисления; Когда частичное давление кислорода низкое, хром в никелевом хромоде будет преимущественно окислять, вызывая значительное изменение термоэлектрического потенциала. Тем не менее, влияние металлического газа на него относительно невелико, поэтому часто используются защитные трубки металла.
Недостатки термопары K-типа:
(1) Высокотемпературная стабильность термоэлектрического потенциала уступает устойчивости термопали N-типа и термопары драгоценных металлов, и она часто повреждена из-за окисления при более высоких температурах (таких как более 1000 градусов);
(2) Краткосрочная стабильность термического циклического цикла не хороша в диапазоне 250-500 градусов, то есть в той же точке температуры показания термоэлектрического потенциала различаются во время процесса нагрева и охлаждения, а разность может достигать 2-3 степень;
(3) Отрицательный электрод подвергается магнитному преобразованию в диапазоне температур 150-200 степени, что приводит к отклонениям от калибровочной таблицы в диапазоне температуры комнатной температуры до 230 градусов. Особенно при использовании в магнитном поле часто возникает независимая термоэлектрическая интерференция;
(4) Долгосрочное воздействие среды облучения системы высокопроизводительной системы может вызвать значительные изменения в термоэлектрическом потенциале из-за деградации таких элементов, как марганец (Mn) и кобальт (CO) в отрицательном электроде, что приводит к плохой стабильности.
2. Термопара S-типа (платиновая родий 10 платиновая термопару)
Положительный электрод этой термопары состоит из платинового сплава родия, содержащего 10% родия, а отрицательный электрод является чистой платиной.
Его характеристики:
(1) Стабильные термоэлектрические характеристики, сильная устойчивость к окислению, подходящие для непрерывного использования в окисляющей атмосфере, долгосрочная температура использования может достигать 1300 градусов. Даже в воздухе чистая платиновая проволока будет перекристаллизоваться, вызывая грубые зерна и перелом при превышении 1400 градусов;
(2) высокая точность, с самым высоким уровнем точности среди всех термопалей, обычно используемых в качестве стандарта или для измерения более высоких температур;
(3) широко применимо, с хорошей однородности и взаимозаменяемостью;
(4) Основные недостатки: дифференциальный термоэлектрический потенциал невелик, что приводит к низкой чувствительности; Дорогая цена, низкая механическая прочность, а не
Подходит для использования в восстановительной атмосфере или условиях с металлическим паром.
3. Термопара E-типа (никелевая медная никель [Constantan] Thermocouple)
Термопара E-типа является относительно новым продуктом, с никелевым хромиальным сплавом в качестве положительного электрода и медного никелевого сплава (Constantan) в качестве отрицательного электрода. Его самая большая особенность заключается в том, что среди широко используемых термопалей он обладает самым высоким термоэлектрическим потенциалом, то есть самой высокой чувствительностью; Хотя его диапазон применения не такой широкий, как термопару K-типа, он часто выбирается в условиях, которые требуют высокой чувствительности, низкой теплопроводности и толерантности к высокой сопротивлении; Ограничительные условия во время использования такие же, как и у K-типа, но это не очень чувствительно к коррозии в средах с более высокой влажностью.
4. Термопара N-типа (кремниевая никелевая кремниевая термопара никеля хрома)
Основными особенностями этой термопары являются: сильная температура и устойчивость к окислению ниже 1300 градусов, хорошая долгосрочная стабильность и краткосрочная воспроизводимость теплового цикла, хорошее устойчивость к ядерному излучению и низкотемпературные характеристики. Кроме того, в диапазоне 400-1300 степень, линейность термоэлектрических характеристик термопавлей N-типа лучше, чем у термопавли K-типа; Однако нелинейная ошибка является относительно большой в низком температурном диапазоне (-200 ~ 400 градусов), а материал сложно и трудно обработать.
5. Thermocouple J-типа (термопару с константом железа)
Thermocouple J-типа: положительным электродом этой термопары является чистым железом, а отрицательный электрод-постоянный (медный никелевый сплав). Он характеризуется его низкой ценой и подходит для уменьшения вакуумного окисления или инертной атмосферы. Диапазон температуры от -200 до 800 градусов, но обычно используемая температура ниже 500 градусов, потому что помимо этой температуры скорость окисления сегнетоэлектрического электрода ускоряется. Если используется толстый диаметр провода, он все еще может использоваться при высоких температурах и имеет более длительный срок службы; Эта термопару способна выходить из коррозии из газов водорода (H2) и угарного газа (CO), но не может использоваться в атмосферах высокой температуры (500 градусов), содержащей (ы) атмосфер.
6. Термопара Т-типа (медная медная никелевая термопару)
Термопару Т-типа: положительный электрод этой термопары является чистой медью, а отрицательным электродом является медный никелевый сплав (также известный как Constantan). Его основные характеристики:
Среди недорогих металлических термопалей он имеет самую высокую точность и хорошую однородность термоэлектрического электрода; Его рабочая температура составляет -200 ~ 350 градусов. Из -за простого окисления и отрыва оксидной пленки горячего электрода меди, он, как правило, не должен превышать 300 градусов при использовании в окисляющей атмосфере. В диапазоне -200 ~ 300 градусов они обладают высокой чувствительностью. Другая характеристика термопавли постоянного меди заключается в том, что они являются недорогими и являются самыми дешевыми среди нескольких часто используемых стандартизированных продуктов.
7. Термопара R-типа (Platinum Rhodium 13 Platinum Thermocouple)
Положительным электродом этой термопары является 13% платинового сплава родия, а отрицательный электрод - чистый платиновый. По сравнению с S-типом, его потенциальный показатель примерно на 15% выше.
(1) Стабильные термоэлектрические характеристики, сильная устойчивость к окислению, подходящие для непрерывного использования в окисляющей атмосфере, долгосрочная температура использования может достигать 1300 градусов. Даже в воздухе чистая платиновая проволока будет перекристаллизоваться, вызывая грубые зерна и перелом при превышении 1400 градусов;
(2) высокая точность, с самым высоким уровнем точности среди всех термопалей, обычно используемых в качестве стандарта или для измерения более высоких температур;
(3) широко применимо, с хорошей однородности и взаимозаменяемостью;
(4) Основные недостатки: дифференциальный термоэлектрический потенциал невелик, что приводит к низкой чувствительности; Дорогая цена, низкая механическая прочность, а не
Подходит для использования в восстановительной атмосфере или условиях с металлическим паром.