Is eolaíocht teicneolaíochta é teimpeachán atá ag cur teasa ar siúl chun cruinneas leis an modh teicneolaíochta thermoelectric.

Tá sé ina chothrom de théarmocúplaí, a bhfuil iad ina lán de dhraíochtaí éagsúla a ghníomhaíonn le voltage nuair a chuirtear i ngeall le haghaidh difríocht teartana. Tá na téarmocúplaí ceangailte ina sraith nó roinnt uaireanta i bpárléil chun teimpeachán a chruthú, a chur amach níos mó voltage ná téarmocúplach amháin. Úsáidtear teimpeachaí do go leor úsáidí éagsúla, cosúil le tomhas teartan, gníomhú cumhacht, agus aimsiú raidióite infragealáin.

Conas Oibríonn Teimpeachán?

Oibríonn teimpeachán de réir prionsabail an efict thermoelectric, a bhfuil sé ina chur chuige díreach chun difríochtaí teartana a chur ar siúl chun voltag agus vice versa. Fuair Thomas Seebeck seo amach i 1826, agus chonaic sé go raibh ciorcal déanta de dhraíocht éagsúla a chuir voltag chun cinn nuair a cuireadh tóir ar cheann agus a chuirtear an ceann eile faoi thalamh.

Is sraith de théarmocúplaí atá i gceist le teimpeachán, ina measc an dá draíocht éagsúla le cumhacht thermoelectric mór agus polaithe contrártha.

Is méidín í an cumhacht thermoelectric de chur chuige chun meas ar cén mheastachán voltag a ghníomhaíonn ábhar le haghaidh difríocht teartana aonair. Tá na draíochtaí ceangailte ina dhá comhcheangal, ceann te agus ceann fuar. Tá an comhcheangal te á sholáthar i réigiún le teartan níos airde, agus tá an comhcheangal fuar á sholáthar i réigiún le teartan níos ísle. Cúrsaíonn an difríocht teartana idir an comhcheangal te agus an comhcheangal fuar ionradh reilte trí an gciorcal, ag cruthú toradh voltag.

Tá an toradh voltag teimpeachaí coibhéiseach leis an difríocht teartana trí an t-údar agus an líon pearsa téarmocúpla.

Is é an consant coibhéiseach an coefficient Seebeck, a léirítear i volts per kelvin (V/K) nó millivolts per kelvin (mV/K). Bhíonn an coefficient Seebeck ag brath ar an seán agus comhbhaint draíochtaí atá ag úsáid sa dtéarmocúplaí.

Léiríonn an diagram thíos teimpeachán simplí le dhá set pearsa téarmocúpla ceangailte ina sraith.

Tá an dá comhcheangal téarmocúpla os ár gcomhair ag teartan T1, agus tá an dá comhcheangal téarmocúpla íosáit ag teartan T2. Is coibhéiseach an toradh voltag ón teimpeachán, ΔV, leis an difríocht teartana, ΔT nó T1 – T2, trí an céimse teoighnis agus an líon pearsa téarmocúpla. Is ábhar é an céimse teoighnis a laghdóidh an teoighnis idir an réigiún te agus an réigiún fuar.

Diagram de teimpeachán difríochta teartana

    T1
    |\
    | \
    |  \
    |   \
    |    \
    |     \  ΔV
    |      \
    |       \
    |        \
    |         \
    |          \
    |           \
    |            \
    |             \
    |              \
    |               \
    ------------------
        Céimse
        Teoighnis
        Layer
    ------------------
    |               /
    |              /
    |             /
    |            /
    |           /
    |          /
    |         /
    |        /
    |       /
    |      /  ΔV
    |     /
    |    /
    |   /
    |  /
    | /
    |/ 
   T2

Is féidir teimpeachaí a thógáil le breis is dhá set pearsa téarmocúpla chun an toradh voltag a mhéadú.

Is féidir teimpeachaí a chur ina párléil freisin, ach tá an chonfigúrú seo níos neamhchomhchoite níos minice mar gheall ar an fadtuar a mhéadú in ionad an toradh voltag.

Ní dhéanann teimpeachaí iarracht ar theartan absoluide, ach ar difríochtaí teartana nó grádáin teartana amháin.

Mar sin, is féidir iad a úsáid chun tomhas fluis teasa, a bhfuil sé ina ráta teasa a chur ar siúl le haghaidh aonad area. Is féidir fluis teasa a ríomh trí an toradh voltag a roinnt ar an teoighnis agus an t-area an t-údar.

Úsáideann teimpeachaí raidióite infragealáin mar modh chun teas a chur ar siúl agus úsáidtear iad freisin chun tomhas teartana gan teagmháil.

Is raidióite infragealáin raidióite electromagnetach le faidbh 700 nm go 1 mm, a chomhréagann le teartan 300 K go 5000 K. Éilítear raidióite infragealáin ag aon rud le teartan níos mó ná 0 K agus is féidir é a aimsiú ag sensor teimpeachaí.

Cineál Sensor Teimpeachaí

Is údar é sensor teimpeachaí atá ag úsáid teimpeachaí amháin nó níos mó chun tomhas teartan nó raidióite infragealáin ó rud nó foinsí.

Bunaithe ar phrionsabail tomhas gan teagmháil, tá forbraíochtaí éagsúla ag sensor teimpeachaí faoi sensors bunaithe ar teagmháil, cosúil le héifeacht níos airde, am freagrach níos tapúla, réimse níos leithne, agus coimeád níos ísle.

Tá cineál éagsúil de sensors teimpeachaí ann, ag brath ar an líon, confígúrú, agus ábhar na dtéarmocúplaí, chomh maith le dearadh na ndraíocht absorber agus an scagaire. I measc na gcineál comhchoite de sensors teimpeachaí:

• Sensor teimpeachaí aonchor: Tá aon teimpeachán amháin ag an sensor seo le comhcheangal te amháin agus comhcheangal fuar amháin. Tá an comhcheangal te ceangailte le draíocht absorber bocht, gnách aon membrán micromachined ar scian silícíum. Tá an comhcheangal fuar ceangailte le heat sink nó teartan réamhscoiliúil. Mhoisíonn an sensor an difríocht teartana idir an comhcheangal te agus an comhcheangal fuar, a bhfuil sé coibhéiseach leis an raidióite infragealáin a ghlacann an membrán. Is feidhmeach an sensor seo chun tomhas raidióite infragealáin ísle go meán a dhéanamh agus tá am freagrach tapúil aige.

• Sensor teimpeachaí iolrach: Tá roinnt teimpeachaí ag an sensor seo a chur ina sraith nó ina párléil. Tá aon comhcheangal te agus aon comhcheangal fuar ag gach teimpeachán, a bhfuil ceangailte le draíocht absorber comhchoite agus heat sink comhchoite. Mhoisíonn an sensor an suim den toradh voltag ó gach teimpeachán, a bhfuil sé coibhéiseach leis an raidióite infragealáin iomlán a ghlacann an membrán. Is feidhmeach an sensor seo chun tomhas raidióite infragealáin ard a dhéanamh agus tá éifeachtach mór aige.

• Gratamh