Termokuplların türleri ve çalışma ilkeleri

Termokuplların türleri ve çalışma ilkeleri
Termokupl'un çalışma prensibi:
İki farklı iletken ve yarı iletken A ve B, iki uçları birbirine bağlı olarak bir devre oluşturduğunda, iki düğümdeki sıcaklık farklı olduğu sürece, bir uç t sıcaklığına sahip, çalışma ucu veya sıcak ucu olarak adlandırılır (referans ucu olarak da bilinir) (referans ucu olarak da bilinir) veya soğuk uç olarak adlandırılır, devre olarak adlandırılır ve elektromik kuvvet, bir akım olarak adlandırılır. Sıcaklık farklılıkları nedeniyle elektromotif kuvvet üretme olgusuna Seebeck etkisi denir. Seebeck ile ilgili iki etki vardır: Birincisi, bir akım iki farklı iletken arasındaki bağlantıdan aktığında, peltier etkisi olarak adlandırılan ısı emilir veya serbest bırakılır (akımın yönüne bağlı olarak); İkincisi, bir akım sıcaklık gradyanına sahip bir iletkenden aktığında, iletken Thomson etkisi olarak bilinen ısıyı (akımın yönüne bağlı olarak sıcaklık gradyanına göre) emer veya serbest bırakır. İki farklı iletken veya yarı iletken kombinasyonuna termokupl denir. Bir termokuplun termoelektrik potansiyel EAB (t, t, t 0) temas potansiyeli ve termoelektrik potansiyelinden oluşur. Temas potansiyeli, iki iletken veya yarı iletkenin özellikleri ve temas noktasındaki sıcaklık ile ilişkili olan iki farklı iletken veya yarı iletken arasındaki temas noktasında üretilen elektrik potansiyelini ifade eder. Termoelektrik potansiyel, farklı sıcaklıklarda aynı iletkenin veya yarı iletkenin iki ucunda üretilen potansiyeli ifade eder. Bu potansiyel sadece iletkenin veya yarı iletkenin özellikleri ve her iki uçtaki sıcaklık ile ilişkilidir ve iletkenin uzunluk yönü boyunca uzunluk, kesit boyutu ve sıcaklık dağılımından bağımsızdır. Hem temas potansiyeli hem de termoelektrik potansiyeli, temasın uç noktalarında konsantre edilen farklı sayıda elektron nedeniyle üretilir ve bir termokupl ile ölçülen termoelektrik potansiyel ikisinin bir kombinasyonudur. Devre bağlantısı kesildiğinde, polaritesi ve büyüklüğü devredeki termoelektrik potansiyeli ile tutarlı olan bağlantısı kesilen A ve B noktaları arasında bir elektromotif kuvvet farkı △ V vardır. Ve soğuk uçta, akım A'dan B'ye aktığında, A'ya pozitif elektrot ve B negatif elektrot denir. Deneyler, δ V küçük olduğunda, Δ V'nin Δ T ile doğru orantılı olduğunu göstermiştir. Seebeck katsayısının işareti ve büyüklüğü, termokuplu oluşturan iki iletkenin termoelektrik özelliklerine ve kavşaktaki sıcaklık farkına bağlıdır. Termokupl tipleri
Yaygın olarak kullanılan termokupllar iki kategoriye ayrılabilir: standart termokupllar ve standart olmayan termokupllar. Standart termokupl olarak adlandırılan, termoelektrik potansiyeli ve sıcaklığı arasındaki ilişkiyi belirten, hatalara izin veren ve birleşik bir standart ölçeğe sahip olan ulusal bir standarda sahip bir termokupl anlamına gelir. Seçim için eşleşen bir ekran cihazına sahiptir. Standart olmayan termokupllar, standart termokupllar kadar yaygın olarak veya aynı büyüklük sırasına sahip değildir ve genellikle birleşik bir kalibrasyon tablosu yoktur. Esas olarak belirli özel günlerde ölçümler için kullanılırlar. 1 Ocak 1988'den bu yana, Çin'deki tüm termokupllar ve termistörler IEC uluslararası standartlarına uygun olarak üretilmiştir ve S, B, E, K, R, J ve T yedi standart termokupllar, Çin'de birleşik tasarım termokuplları olarak belirlenmiştir.
1. K tipi termokupl nikel krom (nikel silikon (nikel alüminyum) termokupl)
K-tipi termokupl, 0 ila 1300 dereceden ortamın sıcaklığını ölçebilen güçlü oksidasyon direncine sahip düşük maliyetli bir metal termokupldur. 1200 derecelik kısa süreli kullanım sıcaklığı ve 1000 derecelik uzun süreli kullanım sıcaklığı ile oksitleyici ve inert gazlarda sürekli kullanım için uygundur. Termoelektrik potansiyeli ve sıcaklığı arasındaki ilişki yaklaşık olarak doğrusaldır, bu da onu şu anda en yaygın kullanılan termokupl haline getirir. Bununla birlikte, vakum, kükürt içeren, karbon içeren atmosferlerde ve alternatif oksidasyon azaltma atmosferlerinde çıplak tel kullanımı için uygun değildir; Oksijen kısmi basınç düşük olduğunda, nikel krom elektrottaki krom tercihen oksitlenir ve termoelektrik potansiyelinde önemli bir değişikliğe neden olur. Bununla birlikte, metal gazın üzerindeki etkisi nispeten küçüktür, bu nedenle metal koruyucu tüpler sıklıkla kullanılır.
K tipi termokuplun dezavantajları:
(1) termoelektrik potansiyelinin yüksek sıcaklık stabilitesi, N tipi termokuplların ve değerli metal termokupllarınkinden daha düşüktür ve genellikle daha yüksek sıcaklıklarda oksidasyon nedeniyle (1000'den fazla derece gibi) hasar görür;
(2) Kısa süreli termal döngü stabilitesi 250-500 derecesi içinde iyi değildir, yani aynı sıcaklık noktasında, termoelektrik potansiyel okumalar ısıtma ve soğutma işlemi sırasında farklıdır ve fark 2-3 derecesine ulaşabilir;
(3) Negatif elektrot, 150-200 derecesinin sıcaklık aralığında manyetik dönüşümden geçirir, bu da oda sıcaklığındaki sıcaklık aralığındaki kalibrasyon tablosundan 230 dereceye kadar sapmalara neden olur. Özellikle manyetik bir alanda kullanıldığında, zamandan bağımsız termoelektrik parazit sıklıkla meydana gelir;
(4) Yüksek verimli sistem ışınlama ortamına uzun süreli maruz kalma, negatif elektrotta manganez (MN) ve kobalt (CO) gibi elementlerin bozulması nedeniyle termoelektrik potansiyelinde önemli değişikliklere neden olabilir ve bu da zayıf stabilite ile sonuçlanır.
2. S tipi termokupl (Platinum Rodyum 10 Platin Termokupl)
Bu termokuplun pozitif elektrotu% 10 rodyum içeren platin rodyum alaşımından oluşur ve negatif elektrot saf platindir.
Özellikleri:
(1) Kararlı termoelektrik performans, güçlü oksidasyon direnci, oksitleyici bir atmosferde sürekli kullanım için uygun olan uzun süreli kullanım sıcaklığı 1300 dereceye ulaşabilir. Havada bile, saf platin tel yeniden kristalleşecek, 1400 derecesini aşarken kaba tahıllara ve kırığa neden olacak;
(2) genellikle standart olarak veya daha yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılan tüm termokupllar arasında en yüksek doğruluk seviyesine sahip yüksek hassasiyet;
(3) iyi bir tekdüzelik ve değiştirilebilirlik ile yaygın olarak uygulanabilir;
(4) Ana dezavantajlar şunlardır: Diferansiyel termoelektrik potansiyel küçüktür, bu da düşük hassasiyetle sonuçlanır; Pahalı fiyat, düşük mekanik güç, değil
Atmosfer veya metal buharı ile koşulların azaltılması altında kullanım için uygundur.
3. E-tipi termokupl (Nikel Krom Bakır Nikel [Constantan] Termokupl)
E-tipi termokupl, pozitif elektrot olarak nikel krom alaşımı ve negatif elektrot olarak bakır nikel alaşımı (Constantan) ile nispeten yeni bir üründür. En büyük özelliği, yaygın olarak kullanılan termokupllar arasında en yüksek termoelektrik potansiyele, yani en yüksek hassasiyete sahip olmasıdır; Uygulama aralığı K tipi termokupl kadar geniş olmasa da, genellikle yüksek hassasiyet, düşük termal iletkenlik ve yüksek direnç toleransı gerektiren koşullar altında seçilir; Kullanım sırasında sınırlayıcı koşullar K-tipi ile aynıdır, ancak daha yüksek nemi olan ortamlarda korozyona çok duyarlı değildir.
4. N tipi termokupl (nikel krom silikon nikel silikon termokupl)
Bu termokuplun ana özellikleri şunlardır: 1300 derecenin altındaki güçlü sıcaklık ve oksidasyon direnci, iyi uzun süreli stabilite ve kısa süreli termal döngü tekrarlanabilirliği, nükleer radyasyona karşı iyi direnç ve düşük sıcaklık performansı. Ek olarak, 400-1300 derecesi aralığında, N-tipi termokuplların termoelektrik özelliklerinin doğrusallığı, K tipi termokupllarınkinden daha iyidir; Bununla birlikte, doğrusal olmayan hata düşük sıcaklık aralığında (-200 ~ 400 derece) nispeten büyüktür ve malzemenin işlenmesi zor ve zordur.
5. J tipi termokupl (Iron Constantan Thermocuple)
J tipi termokupl: Bu termokuplun pozitif elektrotu saf demirdir ve negatif elektrot Constantan (bakır nikel alaşımı). Düşük fiyatı ile karakterizedir ve vakum oksidasyon azaltma veya inert atmosfer için uygundur. Sıcaklık aralığı -200 ila 800 derecedendir, ancak yaygın olarak kullanılan sıcaklık sadece 500 derecenin altındadır, çünkü bu sıcaklığın ötesinde, ferroelektrik elektrotun oksidasyon hızı hızlanır. Kalın tel çapı kullanılırsa, yine de yüksek sıcaklıklarda kullanılabilir ve daha uzun servis ömrüne sahiptir; Bu termokupl, hidrojen (H2) ve karbon monoksit (CO) gazlarından korozyona dayanabilir, ancak yüksek sıcaklıkta (500 derece gibi) kükürt içeren (S) atmosferlerde kullanılamaz.
6. T tipi termokupl (bakır bakır nikel termokupl)
T-Tip Termokupl: Bu termokuplun pozitif elektrotu saf bakırdır ve negatif elektrot bakır nikel alaşımıdır (Constantan olarak da bilinir). Ana özellikleri:
Düşük maliyetli metal termokupllar arasında, termoelektrik elektrotun en yüksek doğruluğuna ve iyi homojenliğine sahiptir; Çalışma sıcaklığı -200 ~ 350 derecedir. Bakır sıcak elektrotun oksit filminin kolay oksidasyonu ve ayrılması nedeniyle, bir oksitleyici atmosferde kullanıldığında genellikle 300 dereceyi aşmamalıdır. -200 ~ 300 derece aralığında yüksek hassasiyete sahiptirler. Bakır Constantan termokupllarının bir başka özelliği de ucuz olmaları ve yaygın olarak kullanılan birkaç standart ürün arasında en ucuz olmasıdır.
7. R tipi termokupl (Platinum Rodyum 13 Platin Termokupl)
Bu termokuplun pozitif elektrotu% 13 platin rodyum alaşımıdır ve negatif elektrot saf platindir. S-tipi ile karşılaştırıldığında, potansiyel oranı yaklaşık% 15 daha yüksektir.
(1) Kararlı termoelektrik performans, güçlü oksidasyon direnci, oksitleyici bir atmosferde sürekli kullanım için uygun olan uzun süreli kullanım sıcaklığı 1300 dereceye ulaşabilir. Havada bile, saf platin tel yeniden kristalleşecek, 1400 derecesini aşarken kaba tahıllara ve kırığa neden olacak;
(2) genellikle standart olarak veya daha yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılan tüm termokupllar arasında en yüksek doğruluk seviyesine sahip yüksek hassasiyet;
(3) iyi bir tekdüzelik ve değiştirilebilirlik ile yaygın olarak uygulanabilir;
(4) Ana dezavantajlar şunlardır: Diferansiyel termoelektrik potansiyel küçüktür, bu da düşük hassasiyetle sonuçlanır; Pahalı fiyat, düşük mekanik güç, değil
Atmosfer veya metal buharı ile koşulların azaltılması altında kullanım için uygundur.