Термопара - це перехід між двома різними металами, що створює напругу, пов’язану з різницею температур. Коли два дроти, що складаються з різнорідних металів, з’єднані на обох кінцях, а один з кінців нагрівається, у термоелектричному контурі протікає безперервний струм (термоелектричний ефект або ефект Зеебека).
У термопарах напруга розвивається внаслідок протікання електричного струму. Цей потік струму залежить від різниці температур на двох кінцях провідного дроту. Тобто термопари завжди вимірюють різницю температур, а не абсолютну температуру.
Для вимірювання температури одного переходу інший перехід підтримується на деякій контрольній температурі. Оскільки це робиться за допомогою крижаної ванни, її зазвичай називають при стикуванні холоду.
Використання крижаної ванни для постійної температури корисно для лабораторного калібрування, але не зручно для більшості додатків вимірювання та контролю. Замість крижаної ванни додається ефект холодного переходу за допомогою термочутливого пристрою, такого як термістор або діод. Це також називається ізотермічним блоком. Особлива обережність приділяється мінімізації будь-якого градієнта температури між клемами. Отже, напруга від відомого холодного переходу може бути змодельована і застосована відповідна корекція. Це відомо як компенсація холодного спаю.
Програмна компенсація є найбільш універсальною технікою, що використовується для вимірювання термопар. Багато термопар можна з'єднати на одному блоці. Методика не залежить від типів термопар. Всі перетворення виконуються комп'ютером. Недоліком є те, що комп’ютеру потрібен додатковий час для обчислення опорної температури переходу. Для максимальної швидкості ми можемо використовувати апаратну компенсацію.
Апаратна компенсація може розглядатися як вставка батареї, яка скасовує напругу зміщення, що виробляється опорним переходом. Ці комерційно доступні схеми забезпечують електронну довідкову точку льоду. Їх основною перевагою є швидкість, а недоліком є те, що вона підходить для компенсації лише певного типу термопари.
Критерії вибору матеріалів термопар:
1. Діапазон температур
2. Температура плавлення
3. Реакція на різні атмосферні умови
4. Термоелектричний вихід у поєднанні
5. Електропровідність
6. Стійкість
7. Взаємозамінність
8. Повторюваність
9. точність
10. резолюція
11. Вартість
12. Доступність
13. Хімічні властивості
14. Стійкість до стирання та вібрації
15. Вимоги до встановлення
16. Магнітні властивості
17. Простота в обігу та виготовленні
Розмір дроту термопари: Вибір розміру проводу, який використовується в датчику термопари, залежить від застосування. Як правило, коли для більш високих температур потрібно довше життя, слід вибирати дроти більшого розміру. Коли головна проблема - чутливість, слід використовувати менші розміри.
Довжина зонда термопари: Оскільки ефект провідності тепла від гарячого кінця термопари повинен бути зведений до мінімуму, зонд термопари повинен мати достатню довжину. Якщо немає достатнього занурення, показники будуть низькими. Рекомендується занурити термопару на мінімальну відстань, еквівалентну чотирикратному зовнішньому діаметру захисної трубки або свердловини.
Розташування термопари: Термопари завжди повинні мати можливість мати певне температурне відношення до робочого навантаження. Зазвичай термоелемент повинен розташовуватися між робочим навантаженням та джерелом тепла і знаходитись приблизно на 1/3 відстані від робочого навантаження до джерела тепла.
Типи термопар на основі комбінації металів:
Різні типи найкраще підходять для різних застосувань. Зазвичай їх вибирають, виходячи з діапазону температур та необхідної чутливості. Термопари з низькою чутливістю (типи B, R та S) мають відповідно нижчу роздільну здатність.
Термозвердловини використовуються в промислових вимірюваннях температури, щоб забезпечити ізоляцію між датчиком температури (часто термопарою) та навколишнім середовищем, температура якого повинна вимірюватися.
Вони є нав'язливими фітингами і піддаються дії статичних та динамічних сил рідини. Ці сили регулюють їх конструкцію. Вихровий викид є домінуючою проблемою, оскільки він здатний змусити термозвернення в резонанс, викликаний потоком, і, як наслідок, руйнування втоми. Останнє особливо важливо при високих швидкостях рідини.
Термоямки використовуються для полегшення ремонту датчиків температури, не перериваючи процес, який контролюється.
Термоотвердла доступні у трьох основних типах стволів або хвостовиків. Ствол, або хвостовик, - це апарат типу контейнера, який вставляється в технологічний потік. Оскільки термозвердловини вставляються безпосередньо в технологічний потік, мета полягає в тому, щоб дозволити вимірювання, одночасно викликаючи якнайменше обмеження потоку.
При виборі між наявними типами термозвернень враховуються:
Довжина стовбура (довжина від свердловини до кінця свердловини) та діаметр отвору гідро свердловини.
Температура та в’язкість середовища, в яке буде розміщуватися герметична кришка.
Відсталі розширення, через які повинен пройти датчик.
