Mikä on termopari?
Mikä on termopari?
Termoparin määritelmä
Termopari on laite, joka muuttaa lämpötila-eroja sähköiseksi jännitteeksi termoelektrisen ilmiön periaatteella. Se on anturi, joka voi mitata lämpötilaa tietyssä pisteessä tai paikassa. Termopareja käytetään laajasti teollisuudessa, kotitalouksissa, kaupallisesti ja tieteellisissä sovelluksissa niiden yksinkertaisuuden, kestävyyden, alhaisen hinnan ja laajan lämpötilavälin vuoksi.
Termoelektrinen ilmiö
Termoelektrinen ilmiö on sähköisen jännitteen luominen kahden eri metallin tai metalliliittymän välillä olevan lämpötilaeron seurauksena. Tätä ilmiötä havaittiin ensimmäisen kerran saksalainen fyysikko Thomas Seebeck vuonna 1821, joka huomasi, että suljetun silmukan, joka koostui kahdesta erilaisesta metallista, ympärille syntyi magneettikenttä, kun toinen yhteyskohde lämmitti ja toinen jäädytti.
Termoelektrinen ilmiö voidaan selittää metallien vapaapainojen liikkumisella. Kun yksi yhteyskohde lämmittyy, elektronit saavat kinettista energiaa ja liikkuvat nopeammin kohti kylmempää yhteyskohdetta. Tämä luo potentiaaliero kahden yhteyskohden välillä, jota voidaan mitata voltmimetrilla tai amperimetrillä. Jännitteen suuruus riippuu käytettyjen metallien tyypistä ja yhteyskohtien lämpötilaeron suuruudesta.
Termoparin toiminta
Termopari koostuu kahdesta eri metallista tai metalliliittymästä valmistetusta tahdinestä, jotka on yhdistetty molemmissa päissä muodostaen kaksi yhteyskohtaa. Yksi yhteyskohde, jota kutsutaan kuumaan tai mittausyhteyskohtaan, asetetaan sijaintiin, jossa lämpötilaa halutaan mitata. Toista yhteyskohtaa, jota kutsutaan kylmäksi tai viiteyhteyskohtana, pidetään vakiona ja tiedossa olevalla lämpötilalla, usein huoneen lämpötilassa tai jäävesissä.
Kun yhteyskohtien välillä on lämpötilaero, termoelektrisen ilmiön vuoksi termoparin piirissä syntyy sähköinen jännite. Tätä jännitettä voidaan mitata voltmimetrilla tai amperimetrillä, joka on yhdistetty piiriin. Mittausarvon avulla, käyttäen kalibrointitaulukkoa tai kaavaa, joka yhdistää jännitteen lämpötilaan tietylle termoparille, voidaan laskea kuuman yhteyskohdan lämpötila.
Termopareiden tyypit
Eri tyypit, kuten K, J, T ja E, eroavat metalliyhdistelmien, lämpötilavälien ja erityisten sovellusten mukaan.
Edut
Ne voivat mitata laaja-alaisia lämpötiloja, kriogenisista hyvin korkeisiin lämpötiloihin.
Ne ovat yksinkertaisia, kestäviä ja luotettavia laitteita, jotka kestävät räjähdysaltisessa ympäristössä ja vibraatioissa.
Ne ovat edullisia ja helppoja asentaa ja vaihtaa.
Niillä on nopea vasta-aika, ja ne voivat mitata dynaamisia lämpötilamuutoksia.
Niihin ei tarvita ulkoista virtaa tai vahvistusta toiminnalle.
Haitat
Ne ovat tarkkuudeltaan ja vakaudeltaan heikompia kuin muut anturit.
Ne ovat alttiita virheille korroosion, oksidoinnin, kontaminaation tai tahdinteiden ikääntymisen vuoksi.
Niihin tarvitaan viiteyhteyskohde tunnetulla lämpötilalla tarkalle mittaukselle.
Niillä on epälineaarinen ulostulo, joka vaatii monimutkaista kalibrointia tai kompensaatiota.
Ne voivat tuottaa ei-toivottuja termoelektrisiä jännitteitä piirin parasitiittisten yhteyskohtien vuoksi.
Valintakriteerit
Valitse lämpötilavälin, tarkkuuden, ympäristöyhteensopivuuden, koon, sähköisten ominaisuuksien ja kustannusten perusteella.
Yleiset sovellukset
Teräs- ja rautateollisuus
Kaasulaitteet
Termopila-radiointianturit
Tuotanto
Sähköntuotanto
Prosessitehtaat
Termoparit tyhjiömittarinä
Yhteenveto
Termoparit ovat yleisesti käytettyjä lämpötilaantureita, jotka koostuvat kahdesta eri metallista, jotka on yhdistetty toisiinsa toisessa päässä. Kun metallien yhteyskohde lämmittyy tai jäädytetään, syntyy jännite, joka voidaan yhdistää lämpötilaan.
Termoparilla on monia etuja ja haittoja verrattuna muihin lämpötilaanturiin. Ne voivat mitata laaja-alaisia lämpötiloja, kriogenisista hyvin korkeisiin lämpötiloihin. Ne ovat yksinkertaisia, kestäviä ja luotettavia laitteita, jotka kestävät räjähdysaltisessa ympäristössä ja vibraatioissa. Ne ovat edullisia ja helppoja asentaa ja vaihtaa. Niillä on nopea vasta-aika, ja ne voivat mitata dynaamisia lämpötilamuutoksia. Kuitenkin ne ovat tarkkuudeltaan ja vakaudeltaan heikompia kuin muut anturit. Ne ovat alttiita virheille korroosion, oksidoinnin, kontaminaation tai tahdinteiden ikääntymisen vuoksi. Niihin tarvitaan viiteyhteyskohde tunnetulla lämpötilalla tarkalle mittaukselle. Niillä on epälineaarinen ulostulo, joka vaatii monimutkaista kalibrointia tai kompensaatiota.
Oikean termoparin valitsemiseksi pitäisi ottaa huomioon lämpötilaväli ja tarvittava tarkkuus, kemialliset yhteensopivuus ja tahdinteiden kestävyys, sondin koko ja muoto, sähköiset ominaisuudet ja häiriökielto, sekä tyypin ja lisävarusteiden saatavuus ja hinta.
Termopareja käytetään laajassa valikoimassa sovelluksissa eri aloilla ja toimialoilla. Joitakin yleisiä termoparisis sovelluksia ovat teräs- ja rautateollisuus, kaasulaitteet, termopila-radiointianturit, tuotanto, sähköntuotanto, prosessitehtaat ja termoparit tyhjiömittarinä.
