Termiskā kamera

Definīcija

Termoelementa instruments definēts kā mērīšanas ierīce, kas izmanto termoelementu, lai noteiktu temperatūru, strāvu un spriegumu. Šis universālais instruments ir spējīgs veikt mērījumus gan maiņstrāvas (AC), gan vienmērīgas strāvas (DC) tīklos, padarot to par vērtīgu rīku plašā spektra lietojumos.

Termoelementa Pamati

Termoelements ir elektrotehniska ierīce, kas sastāv no diviem metālu drātieni, kas pagatavoti no atšķirīgiem metāliem. Tā funkcionalitāte balstās uz fundamentālo principu: punktā, kur šie divi atšķirīgie metāli satiekas, siltenerģija tiek pārveidota uz elektrisku enerģiju. Šis fenomens, zināms kā Zebecka efekts, veido termoelementa instrumentu darbības bāzi, ļaujot tiem precīzi mērīt temperatūru un citus elektriskos parametrus, izmantojot elektrisko potenciālu, ko radījušas metālu savienojumi.

Darbības Mekhanisms

Lai mērītu elektriskās strāvas lielumu, jāizmanto strāva, kas jānoliek caur termoelementa savienojumu. Kad strāva plūst, tā ģenerē siltumu siltuma elementā. Reakcijā termoelements izraisa elektromotīvā spēka (ems) izraisīšanu savos izvades kontaktes. Šis izraisītais ems tad tiek mērots, izmantojot Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) instrumentu. Šī emf lielums ir tieši proporcionāls gan termoelementa savienojuma temperatūrai, gan mērāmajai strāvas vidējā kvadrātā (RMS) vērtībai.

Galvenie Priekšrocības

Viens no visievērojamākajiem termoelementa instrumentu priekšrocībām ir to piemērotība augstfrekvences strāvas un sprieguma mērījumiem. Šie instrumenti rāda uzlabotu precizitāti, kad tiek strādāts ar frekvencēm virs 50Hz, padarot tos ideāli lietojumam, kur augstfrekvences elektriskos parametrus jānoteic precīzi.

Termoelektrisku Instrumentu Darbības Principi

Siltuma emf ģenerēšanās notiek līknē, kas sastāv no diviem atšķirīgiem metāliem. Temperatūra punktā, kur šie metāli satiekas, spēlē galveno lomu kopējā darbībā un ir atzīmīgs parametrs, lai saprastu, kā instruments funkcionē.

Apgalvojam, ka a un b ir konstantes, kuru vērtības noteicas pēc termoelementā izmantoto metālu īpašībām. Parasti a vērtība ir aptuveni 40 līdz 50 mikrovolti, bet b vērtība ir dažu desmitu līdz simto mikrovoltu apmērā grādi C kvadrātā μV/C°2.

Apzīmējam Δθ kā temperatūras atšķirību starp termoelementa karstu un saldu savienojumu. Pielietojot šo, var izvirzīt attiecīgus temperatūras saistītos izteiksmes tālāk.

Šiltuma elements ģenerē siltumu, un ģenerētā siltuma daudzums ir tieši proporcionāls reizinājumam no kvadrāta no vidējā kvadrātā (RMS) vērtības no strāvas (I) un siltuma elementa pretestības (R), kas izsakts formulu I2R. Tādējādi temperatūras pieaugums ir arī proporcionāls siltuma, ko ģenerē siltuma elements. Šī attiecība ir fundamentāla, lai saprastu, kā darbojas siltuma elements un kā tas ietekmē sistēmas temperatūru, izveidojot skaidru savienojumu starp elektrisko ievadi un termisku iznākumu.

Termoelementa instruments ir divu savienojumu - salds un karsts. Atšķirība starp šiem diviem savienojumiem izsakās kā

b vērtība ir ļoti maza salīdzinājumā ar a, tāpēc to ignorē. Savienojuma temperatūra izsakās kā

Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) instrumenta novietojums ir tieši proporcionāls elektromotīvajam spēkam (ems), ko izraisīts tā kontaktes. Šī attiecība nozīmē, ka, kad izraisītais ems pieaug vai samazinās, instrumenta kustīgā spuldze maina savu novietojumu atbilstoši. Matemātiski kustīgā spuldzes novietojums šajos instrumentos var tikt izteikts ar šādu vienādojumu, kas apraksta fiziķu principus, kas valda instrumenta reakcijā uz elektrisko ievadi.

Šeit izteiksme K3 - aK1K2R) rezultē konstantā vērtībā. Šī īpašība dēļ instrumentam rodas kvadrātlikmeņa atbildes, nozīmējot, ka instrumenta iznākums mainās kā ievades daudzuma (piemēram, strāvas vai sprieguma) kvadrāts.

Termoelektrisku Instrumentu Konstrukcija

Termoelektriskais instruments galvenokārt sastāv no diviem būtiskiem komponentiem: termoelektriskā elementa un rādīšanas instrumenta. Šie divi daļēni strādā sadarbībā, lai nodrošinātu precīzu elektrisku un termisku daudzumu mērīšanu.

Termoelektriskie Elementi

Četri atšķirīgi tipi termoelektriskiem elementiem bieži tiek izmantoti termoelementa instrumentos. Katrs tips ir savas unikālas īpašības un darbības principi, kas ir detalizēti aprakstīti tālāk.

Kontaktu Tips

Kontaktu tips termoelektriskais elements izmanto atsevišķu siltuma elementu. Kā attēlotā diagrammā, termoelementa savienojums tiek noraides fiziski piesēts siltuma elementam. Šis tiešais kontaktēšanās veicina efektīvu siltuma pārnese no siltuma elementa uz termoelementa savienojumu, kas ir būtisks, lai precīzi pārveidotu siltuma elementa ģenerēto termisko enerģiju elektriskā signālā (elektromotīvā spēka vai emf), ko var mērot, izmantojot rādīšanas instrumentu.

Elektriskā Siltuma Elementa Funkcijas

Elektriskais siltuma elements termoelektriskajā instrumentā veic šādas kritiskas funkcijas:

• Enerģijas Pārveidošana: Tas darbojas kā galvenais komponents, lai transformētu elektrisko enerģiju termisko enerģiju. Šī pārveidošana ir pirmā solis procesā, kas ļauj mērīt elektriskos daudzumus, izmantojot termiskās efektes.

• Termoelektriskā Pārveidošana: Izmantojot Zebecka efektu, siltuma elements ģenerēto siltumu pēc tam tiek pārveidots uz elektrisko enerģiju. Šī pārveidošana notiek termoelementa savienojumā, kur temperatūras atšķirība starp karstu un saldu savienojumu radīs elektromotīvā spēka (ems).

• Instrumenta Darbība: Termoelementa izvades kontaktes ir savienotas ar Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) instrumentu. Mazi daudzumi no ģenerētās elektriskās enerģijas tiek izmantoti, lai novietotu PMMC instrumenta rādītāju. Šī enerģija tiek saglabāta instrumenta spraugā, kas palīdz uzturēt rādītāja novietojumu un rādīt mērīto vērtību.

Termoelektriskie Elementi Tipi

Bezkontaktu Tips Instruments

Bezkontaktu tips termoelektriskajos instrumentos nav tieša elektriskā savienojuma starp siltuma elementu un termoelementu. Lielākoties, abas daļas ir atdalītas ar elektrisko izolācijas slāni. Šī izolācija nodrošina elektrisko izolāciju, taču tā arī ietekmē instrumenta veiktspēju. Salīdzinājumā ar kontaktu tipa instrumentiem bezkontaktu dizains padara sistēmu mazāk jūtīgu pret mērājamā daudzuma izmaiņām un rezultē lēnākiem reaģēšanas laikiem. Tā kā siltuma pārnese no siltuma elementa uz termoelementu ir mazāk efektīva, jo izolācijas barjera.

Vakuuma Termoelements

Vakuuma trubkopīgajos termoelektriskajos instrumentos gan siltuma elements, gan termoelements ir ieņemti vakuumā izbalstītā stikla tubē. Šis vakuuma videišķi uzlabo instrumenta efektivitāti. Noņemot gaisa klātbūtni, siltuma zudumi caur konvekciju un kondukciju tiek minimizēti. Tādējādi siltuma elements var ilgāk uzturēt savu siltumu, nodrošinot stabilāku un vienmērīgāku siltuma avotu termoelementam. Šī siltuma ģenerēšanas stabilitāte ved pie precīzākiem un uzticībākiem mērījumiem laikā.

Maiņstrāvas Tips

Maiņstrāvas tips termoelektriskajos instrumentos elektriskā strāva plūst tieši caur termoelementu. Kad strāva plūst, tā izraisa termoelementa temperatūras pieaugumu. Šī temperatūras pieauguma lielums ir tieši proporcionāls strāvas vidējā kvadrātā (RMS) vērtībai. Šī tiešā attiecība starp strāvu, temperatūras izmaiņām un rezultējošo elektrisko iznākumu no termoelementa veido pamatu, kā šie instrumenti precīzi mēra elektriskos daudzumus, sniedzot uzticību un efektivitāti dažādiem mērījumu pielietojumiem.

Termoelektrisku Instrumentu Priekšrocības

Termoelektriskie instrumenti piedāvā vairākas nozīmīgas priekšrocības, padarot tos vērtīgus rīkus elektriskajā mērījumu un analīzē:

• Tieša RMS Indikācija: Viens no galvenajiem priekšrocībām ir spēja tieši rādīt sprieguma un strāvas vidējā kvadrātā (RMS) vērtības signālam. Šī funkcija vienkāršo mērīšanas procesu, ļaujot lietotājiem ātri un precīzi noteikt šos svarīgos elektriskos parametrus, neizmantojot papildu aprēķinus vai sarežģītus konvertēšanas metodes.

• Imunitāte Pret Strādājošiem Magnētiskajiem Laukiem: Šie instrumenti ir būtiski nepārtraukti pret strādājošo magnētisku lauku ietekmi. Šī imunitāte nodrošina precīzākus un uzticībākus mērījumus, jo ārējie magnētiskie traucējumi neatstāj ietekmi uz instrumenta darbību vai nesaskaņo rezultātus. Vides, kur magnētiskā ietekme ir bieža, piemēram, blakus elektriskiem mehānismiem vai elektrotīkliem, šī priekšrocība kļūst īpaši nozīmīga.

• Plašs Strāvas Mērījumu Diapazons: Termoelektriskie elementi, kas izmantoti šajos instrumentos, ļauj mērīt plašu strāvas diapazonu. Vai nu strādājot ar zemu strāvas vai augstu strāvas lietojumiem, termoelektriskie instrumenti var precīzi uztvert un rādīt atbilstošās vērtības, padarot tos universālus dažādiem elektriskajiem sistēmām un eksperimentālajiem iestatījumiem.

• Augsta Jūtība: Termoelektriskie instrumenti parāda augstu jūtības līmeni, ļaujot tiem uztvert pat mazas elektriskos daudzumu izmaiņas. Šī jūtība ir būtiska precīziem mērījumiem lietojumos, kur mazas sprieguma vai strāvas izmaiņas var būt nozīmīgas, piemēram, pētniecības laboratorijās vai citu elektrisku ierīču kalibrēšanā.

• Potenciometra Kalibrēšanas Lieta: Tie ir ļoti noderīgi potenciometru kalibrēšanai. Izmantojot standarta čūskas precizitāti, termoelektriskie instrumenti var palīdzēt nodrošināt potenciometru pareizo darbību un precizitāti, kas ir būtiskas daudzos elektriskajos tīklos sprieguma regulēšanai un mērīšanai.

• Frekvences Neatkarīga Darbība: Termoelektriskie elementi ir brīvi no frekvences kļūdām, ļaujot šiem instrumentiem izmantot platu frekvences diapazonu. Šī īpašība padara tos piemērotiem lietojumiem, kas ietver maiņstrāvas (AC) signālus dažādās frekvencēs, no zemas frekvences elektrotīkliem līdz augstfrekvences elektroniskajiem tīkliem.