O principio de funcionamento do termómetro electrónico

O termómetro termoeléctrico utiliza un termopar como elemento de medida de temperatura para medir a forza termoeléctrica correspondente á temperatura e o valor da temperatura móstrase no medidor. Utilízase amplamente para medir a temperatura no rango de -200 ℃ ~ 1300 ℃ e, en circunstancias especiais, pode medir a temperatura alta de 2800 ℃ ou a baixa temperatura de 4K. Ten as características dunha estrutura sinxela, prezo baixo, alta precisión e amplo rango de medición de temperatura. Debido a que o termopar converte a temperatura en electricidade para a súa detección, é conveniente medir e controlar a temperatura e amplificar e transformar os sinais de temperatura. É adecuado para medicións de longa distancia e control automático. No método de medición da temperatura de contacto, a aplicación de termómetros termoeléctricos é a máis común.

DS-1
(1) Principio de medición de temperatura do termopar
O principio da medición da temperatura do termopar está baseado no efecto termoeléctrico.
Conecte os condutores A e B de dous materiais diferentes en serie nun circuíto pechado. Cando a temperatura dos dous contactos 1 e 2 son diferentes, se T> T0, xerarase unha forza termoeléctrica no bucle e haberá unha certa cantidade no bucle. Correntes grandes e pequenas, este fenómeno chámase efecto piroeléctrico. Esta forza electromotriz é a coñecida "forza termoeléctrica de Seebeck", denominada "forza termoeléctrica", denominada EAB, e os condutores A e B chámanse termoeléctrodos. O contacto 1 adoita soldarse e colócase no lugar de medición da temperatura para sentir a temperatura medida durante a medición, polo que se denomina extremo de medida (ou extremo quente do extremo de traballo). A unión 2 require unha temperatura constante, que se chama unión de referencia (ou unión fría). Un sensor que combina dous condutores e converte a temperatura en forza termoeléctrica chámase termopar.

A forza termoeléctrica está composta polo potencial de contacto de dous condutores (potencial Peltier) e o potencial de diferenza de temperatura dun condutor único (potencial Thomson). A magnitude da forza termoeléctrica está relacionada coas propiedades dos dous materiais condutores e coa temperatura de unión.
A densidade de electróns dentro do condutor é diferente. Cando dous condutores A e B con densidades electrónicas diferentes están en contacto, a difusión electrónica prodúcese na superficie de contacto e os electróns flúen dende o condutor con alta densidade electrónica ata o condutor con baixa densidade. A velocidade de difusión electrónica está relacionada coa densidade electrónica dos dous condutores e é proporcional á temperatura da área de contacto. Supoñendo que as densidades de electróns libres dos condutores A e B son NA e NB, e NA> NB, como resultado da difusión de electróns, o condutor A perde electróns e queda cargado positivamente, mentres que o condutor B gaña electróns e carga negativamente, formando un eléctrico. campo na superficie de contacto. Este campo eléctrico dificulta a difusión de electróns e cando se alcanza o equilibrio dinámico fórmase unha diferenza de potencial estable na área de contacto, é dicir, o potencial de contacto, cuxa magnitude é

(8.2-2)

Onde a constante de k – Boltzmann, k = 1,38 × 10-23J / K;
e – a cantidade de carga electrónica, e = 1,6 × 10-19 C;
T – A temperatura no punto de contacto, K;
NA, NB– son as densidades de electróns libres dos condutores A e B, respectivamente.
A forza electromotriz xerada pola diferenza de temperatura entre os dous extremos do condutor chámase potencial termoeléctrico. Debido ao gradiente de temperatura, a distribución de enerxía dos electróns cambia. Os electróns do extremo de alta temperatura (T) difundiranse ata o extremo de baixa temperatura (T0), facendo que o extremo de alta temperatura se cargue positivamente debido á perda de electróns e o extremo de baixa temperatura estea cargado negativamente debido aos electróns. Polo tanto, tamén se xera unha diferenza de potencial nos dous extremos do mesmo condutor e impide que os electróns se estendan desde o extremo de alta temperatura ata o extremo de baixa temperatura. Entón os electróns difúndense para formar un equilibrio dinámico. A diferenza de potencial establecida neste momento chámase potencial termoeléctrico ou potencial de Thomson, que está relacionado coa temperatura For

(8.2-3)

JDB-23 (2)

Na fórmula, σ é o coeficiente de Thomson, que representa o valor da forza electromotriz xerada por unha diferenza de temperatura de 1 ° C, e a súa magnitude está relacionada coas propiedades do material e a temperatura nos dous extremos.
O circuíto pechado de termopar composto por condutores A e B ten dous potenciais de contacto eAB (T) e eAB (T0) nos dous contactos, e debido a que T> T0, tamén hai un potencial termoeléctrico en cada un dos condutores A e B. Polo tanto, a forza electromotriz térmica total EAB (T, T0) do lazo pechado debe ser a suma alxébrica da forza electromotriz de contacto e a diferenza de temperatura do potencial eléctrico, a saber:

(8.2-4)

Para o termopar seleccionado, cando a temperatura de referencia é constante, a forza termoeléctrica total convértese nunha función dun valor único da temperatura terminal de medida T, é dicir, EAB (T, T0) = f (T). Este é o principio básico da medición da temperatura por termopar.


Tempo de publicación: 11 de xuño de 2121