какая термопара

Термопара – это датчик температуры, который преобразует тепловую энергию в электрическую. Он состоит из двух разных металлических проводов, соединенных на одном конце, создавая так называемый 'горячий спай'. При нагревании горячего спая возникает разность потенциалов между ним и холодным спаем (опорным концом), которая пропорциональна разнице температур. Эта разность потенциалов измеряется и используется для определения температуры. Узнайте больше о принципе работы, типах и применении термопар в этой статье.

Принцип работы термопары

В основе работы термопары лежит эффект Зеебека. Этот эффект заключается в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, при условии, что места соединения этих проводников имеют разную температуру. Величина ЭДС зависит от типа металлов, образующих термопару, и от разности температур между горячим и холодным спаями.

Эффект Зеебека

Как уже упоминалось, эффект Зеебека является ключевым для работы термопары. Он был открыт Томасом Иоганном Зеебеком в 1821 году. Суть в том, что при нагреве одного из спаев термопары, электроны начинают перемещаться от горячего спая к холодному, создавая электрический ток. Величина этого тока очень мала, но достаточно для измерения и определения температуры.

Измерение температуры

Для измерения температуры с помощью термопары необходимо знать температуру холодного спая (опорного конца). Обычно используются два способа:

• Компенсация холодного спая: Температура холодного спая измеряется с помощью другого датчика температуры (например, терморезистора или полупроводникового датчика), и эта информация используется для корректировки показаний термопары.
• Поддержание постоянной температуры холодного спая: Холодный спай помещается в термостат, где поддерживается постоянная температура (например, 0°C). Это обеспечивает более точные измерения, но требует более сложной конструкции.

Типы термопар

Существует множество различных типов термопар, каждый из которых предназначен для определенного диапазона температур и условий эксплуатации. Тип термопары определяется металлами, используемыми для изготовления проводов.

Источник: Данные взяты с сайтов производителей термопар и справочной литературы.

Выбор термопары

При выборе термопары необходимо учитывать следующие факторы:

• Диапазон температур: Выберите термопару, диапазон температур которой соответствует ожидаемым температурам.
• Условия эксплуатации: Учитывайте агрессивность среды, вибрацию, влажность и другие факторы, которые могут повлиять на работу термопары.
• Точность: Определите требуемую точность измерений и выберите термопару с соответствующим классом точности.
• Время отклика: Если необходимо быстрое измерение температуры, выберите термопару с малым временем отклика.
• Стоимость: Разные типы термопар имеют разную стоимость. Выберите оптимальный вариант, учитывая ваш бюджет и требования.

Применение термопар

Термопары широко используются в различных отраслях промышленности и науки для измерения температуры. Вот некоторые примеры:

Промышленность

В промышленности термопары применяются для контроля температуры в печах, котлах, системах отопления, вентиляции и кондиционирования, в процессах химического производства и в других технологических процессах. Например, Шанхай Олин Приборостроительный Завод предлагает широкий ассортимент термопар для промышленных применений.

Наука и исследования

В научных исследованиях термопары используются для измерения температуры в лабораторных условиях, в экспериментальных установках, в космических аппаратах и в других областях. Их точность и надежность делают их незаменимыми инструментами для научных исследований.

Медицина

В медицине термопары используются для измерения температуры тела, для контроля температуры в медицинском оборудовании и для других целей. Особенно важна их способность к точному и быстрому измерению.

Бытовые приборы

Термопары также используются в бытовых приборах, таких как газовые плиты, водонагреватели, духовые шкафы и другие. Они обеспечивают безопасную и эффективную работу этих приборов.

Преимущества и недостатки термопар

Преимущества

• Широкий диапазон температур: Термопары могут использоваться для измерения температуры в диапазоне от -270°C до +1800°C, в зависимости от типа.
• Надежность: Термопары не требуют внешнего питания и относительно устойчивы к механическим воздействиям.
• Простота конструкции: Термопары имеют простую конструкцию и легко устанавливаются.
• Относительно низкая стоимость: По сравнению с другими датчиками температуры, термопары обычно дешевле.

Недостатки

• Низкая чувствительность: Термопары генерируют очень маленькое напряжение, что требует использования чувствительных измерительных приборов.
• Нелинейность: Зависимость напряжения от температуры нелинейна, что требует использования сложных алгоритмов для обработки данных.
• Необходимость компенсации холодного спая: Для точных измерений необходимо учитывать температуру холодного спая.
• Чувствительность к электромагнитным помехам: Термопары могут быть чувствительны к электромагнитным помехам, что может приводить к неточным измерениям.

Заключение

Термопара – это надежный и универсальный датчик температуры, который широко используется в различных отраслях промышленности и науки. Несмотря на некоторые недостатки, термопары остаются одним из самых популярных инструментов для измерения температуры благодаря своей простоте, надежности и широкому диапазону температур. Компания Шанхай Олин Приборостроительный Завод предлагает высококачественные термопары типа K и другие типы.