Kaj je termopar?
Kaj je termopar?
Definicija termopara
Termopar je naprava, ki pretvarja temperaturne razlike v električni napon na podlagi principa termoelektričnega učinka. Gre za vrsto senzorja, ki lahko meri temperaturo na določenem mestu ali lokaciji. Termopari so široko uporabljani v industriji, domačih, komercialnih in znanstvenih aplikacijah zaradi svoje preprostosti, trdnosti, nizke cene in širokog temperaturnega obsega.
Termoelektrični učinek
Termoelektrični učinek je pojav generiranja električnega napona zaradi temperaturne razlike med dvema različnima kovinama ali legirnima. Ta učinek je odkril nemški fizik Thomas Seebeck leta 1821, ki je opazil, da se okoli zaprtih zanke iz dveh različnih kovin ustvari magnetno polje, ko je eno spojilo segreto, drugo pa ohlajeno.
Termoelektrični učinek se lahko razloži s premikanjem prostih elektronov v kovinah. Ko je eno spojilo segreto, elektroni pridobijo kinetično energijo in hitreje tečejo proti hladnejšemu spojilu. To ustvari potencialno razliko med dvema spojili, ki jo je mogoče zmjeriti z voltmetrom ali ampermetrom. Velikost napona odvisna je od vrste uporabljenih kovin in temperaturne razlike med spojili.
Delovanje termopara
Termopar sestavlja dva žice, izdelanih iz različnih kovin ali legirnih kovin, ki sta združeni na obeh koncih in oblikujeta dve spojili. Eno spojilo, imenovano toplo ali meritveno spojilo, postavi na lokacijo, kjer je treba meriti temperaturo. Drugo spojilo, imenovano hladno ali referenčno spojilo, ohranja pri stalni in znani temperaturi, običajno pri sobni temperaturi ali v ledeni kadi.
Ko obstaja temperaturna razlika med dvema spojili, se v črtu termopara generira električni napon zaradi termoelektričnega učinka. Ta napon ga je mogoče zmjeriti z voltmetrom ali ampermetrom, povezanim s črtom. Z uporabo kalibracijske tabele ali formule, ki povezuje napon s temperaturo za dano vrsto termopara, se lahko izračuna temperatura toplega spojila.
Vrste termoparov
Različne vrste, kot so K, J, T in E, se razlikujejo po kombinacijah kovin, temperaturnih obsegih in specifičnih aplikacijah.
Prednosti
Merijo širok spekter temperatur, od kriogenih do zelo visokih temperatur.
So preprosti, trdni in zanesljivi napravi, ki lahko zdržijo zahtevne okolja in vibracije.
So poceni in preprosto namestiti in zamenjati.
Imajo hitro odzivno čas in lahko merijo dinamične spremembe temperature.
Ne zahtevajo zunanjega močvirja ali pojačevalnika za delovanje.
Nedostatki
Imajo nizko natančnost in stabilnost v primerjavi s drugimi senzorji.
So občutljivi na napake zaradi korozije, oksidacije, onesnaženosti ali starenja žic.
Za natančno meritve zahtevajo referenčno spojilo pri znani temperaturi.
Imajo nelinearno izhodno, ki zahteva kompleksno kalibracijo ali kompenzacijo.
Morda ustvarjajo nezaželene termoelektrične napetosti zaradi parazitnih spojil v črtu.
Kriteriji izbire
Izbirate glede na temperaturni obseg, natančnost, združljivost s okoljem, velikost, električne lastnosti in strošek.
Skupne uporabe
Jeklena in železarska industrija
Plinska aparatura
Termopilni radiacijski senzorji
Proizvodnja
Proizvodnja električne energije
Procesni objekti
Termopari kot vakuumski merilniki
Zaključek
Termopari so široko uporabljeni tempraturni senzorji, ki so sestavljeni iz dveh različnih vrst kovin, združenih na enem koncu. Ko je spojitev dveh kovin segreta ali ohlajena, se ustvari napetost, ki se lahko poveže s temperaturo.
Termopari imajo mnogo prednosti in nedostatkov v primerjavi s drugimi tempraturnimi senzorji. Merijo širok spekter temperatur, od kriogenih do zelo visokih temperatur. So preprosti, trdni in zanesljivi napravi, ki lahko zdržijo zahtevne okolja in vibracije. So poceni in preprosto namestiti in zamenjati. Imajo hitro odzivno čas in lahko merijo dinamične spremembe temperature. Vendar imajo nizko natančnost in stabilnost v primerjavi s drugimi senzorji. So občutljivi na napake zaradi korozije, oksidacije, onesnaženosti ali starenja žic. Za natančno meritve zahtevajo referenčno spojilo pri znani temperaturi. Imajo nelinearno izhodno, ki zahteva kompleksno kalibracijo ali kompenzacijo.
Za pravilno izbiro termopara upoštevajte temperaturni obseg in potrebno natančnost, kemijsko združljivost in trdost žic, velikost in obliko sonde, električne lastnosti in odpornost na šum, dostopnost in strošek vrste in dodatkov.
Termopari so uporabljeni v širokem obsegu aplikacij v različnih industrijah in področjih. Nekatere skupne uporabe termoparov so jeklena in železarska industrija, plinska aparatura, termopilni radiacijski senzorji, proizvodnja, proizvodnja električne energije, procesni objekti in termopari kot vakuumski merilniki.
