Типы термопар, их градуировочные

Характеристики

В качестве термоэлектродных материалов ТП преимущественно

применяются те металлы и сплавы, которые в паре друг с другом раз-

вивают сравнительно большие термоЭДС. К термоэлектродным ма-

териалам предъявляется ряд требований, таких как жаростойкость и

механическая прочность; химическая инертность; термоэлектрическая

однородность; стабильность и воспроизводимость термоэлектрической

характеристики; однозначная, желательно близкая к линейной, за-

висимость термоЭДС от температуры; высокая чувствительность.

Наибольшее распространение для изготовления термоэлектри-

ческих термометров получили платина (Pt), платинородий (90 %

Pt+ 10 % Rh), хромель (9,5 % Cr + 90,5 % Ni), алюмель (94,5 % Ni +

+ 2 % А1 + 1 % Si + 2,5 % Мп) и копель (55,4 % Си + 44 % Ni +

+ 0,5 % Мп + 0,1 % Fe). Для измерений в лабораторных установках

находят также применение медь, железо, константан и др. Наиболее

распространенными типами ТП являются: ТХА (ЛГ-тип по междуна-

родному обозначению) — хромель — алюмелевые; ТХК (J L- ТИП) —

хромель — копелевые; ТПП (б'-тип) — платинородий — платиновые

и т.д. При наименовании ТП первым обычно указывается положи-

тельный термоэлектрод.

ТП типа ТПП применяются для измерения температур в области

300... 1600 "С в окислительной и нейтральной среде. Эти ТП нахо-

дятся в числе лучших термоэлектрических преобразователей по точ-

ности и воспроизводимости термоЭДС. ТП типа ТХК широко при-

меняются для измерения температур различных сред в области от

-200 °С до +600 °С. ТП типа ТХА применяются для измерения тем-

ператур газовых сред, пара и жидкостей в области от -200 °С до

+ 800 "С.

В явном виде зависимость (3.16) не может быть получена аналитиче-

ски с достаточной точностью. Поэтому при измерении температур эта

зависимость для различных типов ТП устанавливается эксперименталь-

но путем градуировки и построения графика или таблицы зависимости

термоЭДС от температуры. При градуировке ТП температура свободных

концов Ɵ0 обычно поддерживается постоянной и равной О "С.

В общем случае характеристика ТП имеет вид, показанный на

рис. 3.4, в. При измерениях в реальных условиях температура сво-

бодных концов (холодного спая) ТП 0, не равна О °С, что приводит к

необходимости введения поправки. Если 9, > О °С, термоЭДС ТП,

приведенная к О °С, равна

где Е( Ɵ₂, Ɵ0) — поправка на температуру холодного спая термопары;

Е(Ɵ₂, Ɵ1)— результат измерения термоЭДС в реальных условиях. При

температуре же холодного спйя ТП, меньшей 0 °С, т. е. при Ɵ1< 0 °С,

приведенная термоЭДС равна

Таким образом, перед определением температуры по градуиро-

вочной таблице к результату измерения прибавляется поправка или

вычитается из результата (при температуре холодного спая соот-

ветственно больше или меньше 9 °С). Такой ручной способ введения

поправки требует наличия вспомогательного термометра, например

ртутного, и градуировочной таблицы соответствующего типа ТП.

В настоящее время поправки на температуру свободных концов ТП

вводятся автоматически при помощи специальных термокомпенси-

рующих устройств. Эти устройства располагаются отдельно или

встраиваются во вторичный прибор.

ТП и вторичный прибор (ВП) соединяются между собой при по-

мощи проводов, которые называются удлинительными или компен-

сационными. Эти провода состоят из двух жил, изготовленных из

металлов или сплавов, имеющих одинаковые или схожие термоэлек-

трические свойства с термоэлектродами ТП. Посредством удлиняю-

щих проводов производится как бы удлинение термоэлектродов ТП,

позволяющее отнести свободные концы от объекта измерения в ме-

сто установки ВП. Для ТП из неблагородных металлов удлиняющие

провода изготавливаются чаще всего из тех же материалов, что и

термоэлектроды ТП. Для ТП из благородных металлов в целях уде-

шевления удлиняющие провода выполняются из материалов, раз-

вивающих в паре между собой примерно ту же термоЭДС в диапазо-

не изменения температуры в месте установки ВП, что и ТП.

Конструкция термопары

ТП представляет собой две проволоки из разнородных материалов,

нагреваемые концы которых скручиваются, а затем спаиваются или

свариваются. Конструкция ее аналогична конструкции терморезисто-

pa (см. рис. 3.2, а). В металлическом корпусе расположены термоэлек-

троды с изоляционными трубками, изготовленными из фарфора или

окислов алюминия, магния, бериллия. Рабочий спай термопары обыч-

но приваривается к дну корпуса. К термоэлектродам в соединительной

головке через разъем подсоединяются удлинительные провода. Термо-

пара вводится в объект измерения и крепится на нем с помощью

штуцера. Выпускаются ТП с одним чувствительным элементом (оди-

нарные) и с двумя (двойные). Двойные ТП применяются для измере-

ния температуры объекта двумя вторичными приборами, установлен-

ными в разных местах. Длина погружаемой части ТП в измеряемую

среду выполняется различной для каждого конкретного типа ТП.