Що таке термопара?

Термопара - це пристрій, що використовується для перетворення тепла в електричну потужність. Він вимірює різницю температур між двома точками. Термопари є одними з найбільш широко використовуваних датчиків температури завдяки їх широкій доступності та дуже низькій вартості. Однак, на жаль, вони не є найточнішими датчиками температури.

Ефект Зеебека відіграє ключову роль у функції термопари. Там зазначено, що різниця температур між двома металевими напівпровідниками створюватиме електрику. Коли ці напівпровідники утворюють петлю, виникає електричний струм. Термопари покладаються на цей ефект для вимірювання температури. Коли термопару поміщають між градієнтом температури між двома напівпровідниками, вона стає частиною ланцюга, створеного ефектом Зеебека. Це дозволяє йому вимірювати напругу та перетворювати цю напругу в читабельний градієнт температури залежно від використовуваних типів металу.

Коли термопара вимірює градієнт температури, вона вимірює різницю температур між двома напівпровідниками. Це означає, що термопара повинна бути підключена до мультиметра, що дозволяє користувачеві зчитувати напругу двох задіяних напівпровідників. Різниця температури та напруги безпосередньо пов'язані. Отже, якщо можна прочитати напругу, яка проходить через ланцюг, можна розрахувати різницю температур між двома напівпровідниками. Ця різниця температур отримується вимірюванням напруги; адже напруга безпосередньо відповідає різниці температур між двома переходами напівпровідників термопари.

Існує безліч типів термопар, всі вони різняться за сплавом металу, що використовується в їх зонді. Найпоширеніші термопари типу К (хромелюлюмел) дуже дешеві і мають широкий діапазон температур, які вони можуть вимірювати. Однак дешевизна цього типу свідчить про те, що він не дуже точний і може зазнати змін у чутливість при температурі вище 354 градусів Цельсія, що є точкою Кюрі для нікелю, що входить до складу хромель. Термопари типу Е (хромель-константін) мають вищу чутливість, ніж тип К, і не є магнітними. Існує багато інших типів термопар, і повний перелік можна знайти в розділі Ресурси.

Термопари використовуються у виробництві сталі для вимірювання температури сталі з метою визначення вмісту вуглецю в сталі на основі температури її плавлення. Вони також використовуються в пілотних ліхтарях. Ця програма вимагає, щоб зонд термопари знаходився у контрольному полум’ї, щоб визначити, чи полум’я включене. Коли полум’я увімкнене, у термопарі генерується струм, і він зчитує тепло, яке виробляє полум’я. Коли полум’я вимкнено, електронні датчики можуть знати, як відключити газ, щоб запобігти можливим витокам газу.

Термопари під час роботи підкоряються трьом законам. По-перше, закон однорідних матеріалів стверджує, що температури, що не застосовуються на місцях стику термоелементи не впливатимуть на вироблену напругу, оскільки вони більше не створюють температуру градієнт. По-друге, закон проміжних матеріалів говорить, що нові матеріали, що вводяться в ланцюг, не будуть змінюйте напругу до тих пір, поки стики, утворені новим матеріалом, не зазнають температури градієнт. Закон послідовних температур говорить, що напруги між трьома або більше переходами можна додавати разом.