Thermokoppels zijn temperatuursensoren die zijn gemaakt van twee metaallegeringen. Wanneer de twee metalen worden samengebracht om een junctie te vormen, wordt er een spanning gegenereerd wanneer er temperatuurverschillen tussen hen zijn. Dit staat bekend als het Seebeck-effect.
Het Seebeck-effect
De Duitse arts die natuurkundige werd, Thomas Johann Seebeck, ontdekte het Seebeck-effect. Hij nam twee verschillende metalen, waarvan de ene op een hogere temperatuur dan de andere, en maakte een serieschakeling door ze samen te voegen in een junctie. Hij ontdekte dat hij een spanning kon opwekken. Hoe groter het temperatuurverschil ertussen, hoe hoger de opgewekte spanning, en hij ontdekte dat de resultaten onafhankelijk waren van de vorm van het metaal.
Betekenis
Thermokoppels zijn waardevol in wetenschap en techniek, vanwege eigenschappen zoals hun snelle reactietijd en kleine afmetingen. Ze hebben het vermogen om extreme temperaturen nauwkeurig te meten, met een bereik van 270 tot 2500 graden Celsius en fouten binnen 0,5 tot 2 graden Celsius.
Het nadeel van thermokoppels is dat de geproduceerde signalen niet-lineair kunnen zijn en daarom zorgvuldig moeten worden gekalibreerd.
Bouw
Twee metaallegeringen worden samengebracht om een verbinding te vormen. Een deel van de junctie wordt op een bron geplaatst waarvan de temperatuur moet worden gemeten, terwijl het andere uiteinde via een temperatuurbron op een constante referentie wordt gehouden. De temperatuurbron is meestal een solid-state temperatuursensor, hoewel oudere een ijswaterbad gebruiken.
Een factor in temperatuurgevoeligheid is het soort metaalcombinaties dat wordt gebruikt. Een nikkel-nikkel combinatie heeft een temperatuurbereik van -50 tot 1.410 graden Celsius, terwijl een rhenium-rhenium kan meten van 0 tot 2.315 graden Celsius. Chromel-alumel, koper-constantaan en ijzer-constantaan zijn de meest voorkomende.
Types
Er zijn verschillende soorten. Ze zijn geclassificeerd op basis van de maximale temperatuur die ze kunnen meten, waar ze kunnen werken en hun robuustheid. De meest voorkomende zijn J, K, T en E. Thermokoppels van het type J kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt zonder een bekleding die een omhulsel wordt genoemd, hoewel dit wordt aanbevolen om hun levensduur te verlengen. Type J thermokoppels kunnen functioneren in omgevingen waar er niet genoeg vrije zuurstof is en kunnen tot 760 graden Celsius meten.
Toepassingen
Thermokoppels zijn het meest populaire type temperatuursensoren. Ze worden gebruikt als ziekenhuisthermometers en bij diagnostische tests voor voertuigmotoren. Sommige gastoestellen zoals boilers, boilers en ovens gebruiken ze als veiligheidsvoorzieningen; als de waakvlam uit is, stopt het thermokoppel de gasklep met werken. Ze worden ook gebruikt als hulpmiddel bij pasteurisatie van melk en als voedselthermometers. In de industrie zijn ze waardevol als sondes en sensoren.