Термопара - это соединение двух разных металлов, которое создает напряжение, зависящее от разницы температур. Когда два провода, состоящие из разнородных металлов, соединяются с обоих концов и один из концов нагревается, в термоэлектрической цепи протекает постоянный ток (термоэлектрический эффект или эффект Зеебека).
В термопарах напряжение создается за счет протекания электрического тока. Этот ток зависит от разницы температур на двух концах проводящего провода. То есть термопары всегда измеряют разницу температур, а не абсолютную температуру.
Чтобы измерить температуру одного спая, другой спай поддерживается при некоторой эталонной температуре. Поскольку это делается с помощью ледяной ванны, это обычно называется холодным спаем.
Использование ледяной бани для поддержания постоянной температуры полезно для лабораторной калибровки, но не подходит для большинства приложений измерения и управления. Вместо ледяной бани добавляется эффект холодного спая с помощью термочувствительного устройства, такого как термистор или диод. Это также называется изотермическим блоком. Особое внимание уделяется минимизации любого температурного градиента между клеммами. Следовательно, можно смоделировать напряжение от известного холодного спая и применить соответствующую поправку. Это называется компенсацией холодного спая.
Программная компенсация - это наиболее универсальный метод измерения термопар. К одному блоку можно подключить несколько термопар. Методика не зависит от типов термопар. Все преобразования выполняются компьютером. Недостатком является то, что компьютеру требуется дополнительное время для расчета температуры холодного спая. Для максимальной скорости мы можем использовать аппаратную компенсацию.
Аппаратную компенсацию можно рассматривать как установку батареи, которая нейтрализует напряжение смещения, создаваемое опорным спаем. Эти коммерчески доступные схемы обеспечивают электронный ориентир для точки замерзания. Их главное преимущество - скорость, а недостаток - то, что она подходит для компенсации только определенного типа термопары.
Критерии выбора материалов термопар:
1. Диапазон температур
2. Температура плавления
3. Реакция на различные атмосферные условия.
4. Комбинированный термоэлектрический выход
5. Электрическая проводимость
6. Стабильность
7. Взаимозаменяемость
8. Повторяемость
9. точность
10. разрешение
11. Стоимость
12. Доступность
13. Химические свойства
14. Устойчивость к истиранию и вибрации.
15. Требования к установке
16. Магнитные свойства
17. Простота обращения и изготовления.
Размер провода термопары: выбор размера провода, используемого в датчике термопары, зависит от области применения. Обычно, когда требуется более длительный срок службы при более высоких температурах, следует выбирать провода большего размера. Когда чувствительность является первоочередной задачей, следует использовать меньшие размеры.
Длина зонда термопары: поскольку влияние теплопроводности от горячего конца термопары должно быть минимизировано, зонд термопары должен иметь достаточную длину. Если не будет достаточного погружения, показания будут низкими. Рекомендуется погружать термопару на минимальное расстояние, эквивалентное четырехкратному внешнему диаметру защитной трубки или колодца.
Расположение термопары: термопары всегда должны иметь возможность иметь определенную зависимость температуры от рабочей нагрузки. Обычно термопара должна располагаться между рабочей нагрузкой и источником тепла и находиться примерно на 1/3 расстояния от рабочей нагрузки до источника тепла.
Типы термопар на основе комбинации металлов:
Разные типы лучше всего подходят для разных приложений. Их обычно выбирают на основе необходимого температурного диапазона и чувствительности. Термопары с низкой чувствительностью (типы B, R и S) имеют соответственно более низкое разрешение.
Защитные гильзы используются при промышленном измерении температуры для обеспечения изоляции между датчиком температуры (часто термопарой) и окружающей средой, температуру которой необходимо измерять.
Они являются интрузивной арматурой и подвергаются статическим и динамическим воздействиям жидкости. Эти силы определяют их дизайн. Вихревое образование является основной проблемой, поскольку оно способно вызвать резонанс защитной гильзы, вызванный потоком, и последующий усталостный отказ. Последнее особенно важно при высоких скоростях жидкости.
Защитные гильзы используются для облегчения ремонта датчиков температуры без прерывания контролируемого процесса.
Защитные гильзы доступны в трех основных типах конструкции цилиндра или хвостовика. Цилиндр или хвостовик - это устройство контейнерного типа, которое вставляется в технологический поток. Поскольку защитные гильзы вставляются непосредственно в технологический поток, цель состоит в том, чтобы обеспечить возможность измерения, вызывая как можно меньшее ограничение потока.
При выборе между доступными типами защитных гильз учитываются следующие точки:
Длина штока (длина от отверстия до конца колодца) и диаметр отверстия защитной гильзы.
Температура и вязкость среды, в которую будет вставлена защитная гильза.
Утеплители, через которые придется пройти датчик.
