Технологическая часть измерительного прибора

Назначение и технические данные

Тепловым называется преобразователь, принцип действия которого основан на тепловых процессах и естественной входной величиной которого является температура. К таким преобразователям относятся термопары и терморезисторы, металлические и полупроводниковые. Основным уравнением теплового преобразования является уравнение теплового баланса, физический смысл которого заключается в том, что все тепло, поступающее к преобразователю, идет на повышение его теплосодержания  и, следовательно, если теплосодержание преобразователя остается неизменным, то количество поступающего в единицу времени тепла равно количеству отдаваемого тепла. Тепло, поступающее к преобразователю, является суммой количества тепла, создаваемого в результате выделения в нем электрической мощности, и количества тепла, поступающего в преобразователь или отдаваемого им в результате теплообмена с окружающей средой.

Явление термоэлектричества было открыто в 1823 г. Зеебеком и заключается в следующем. Если составить цепь из двух различных проводников (или полупроводников) А и В, соединив их между собой концами, причем температуру одного места соединения сделать отличной от температуры о другого, то в цепи появится электро движущая сила, называемая термоэлектродвижущей силой (термо э.д.с.) и представляющая собой разность функций температур, мест соединения проводников.

Подобная цепь называется термоэлектрическим преобразователем или иначе термопарой, проводники, составляющие термопару, термоэлектродами, а места их соединения — спаями.

При небольшом перепаде температур между спаями термо э. д. с. можно считать пропорциональной разности температур.

Рисунок 1- Термоэлектрический преобразователь

 

 

Таблица 1: Технические характеристики

Параметр	Значение
Длина	500мм,800мм.
Диаметр	16мм
Градуировка	ХА
Рабочий диапозон измеряемых температур	От-40 до +1000
Для ТХА 2328 с защитной арматурой из стали 15*25Т	От-40 до +800
Для ТХА 2328 с защитной арматурой из стали 12*18Н10Т	От-40 до +600
Литерное обозначение НСХ преобразования (ГОСТ 3044)
Для ТХА 2328	К
Класс (ГОСТ 6616)	1 или 2
Показатель тепловой инерции, С, не более	180
Материал головки	Сплав алюминиевый
Степень защиты от пыли и воды	IP55

 

Устройство и работа прибора

 

Термоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа. Их работа основана на одном из термоэлектрических явлений — появлении термоэлектродвижущей силы (термоЭДС).

Сущность этого явления заключается в следующем. Если составить электрическую цепь из двух разнородных металлических проводников (или полупроводников), причем с одного конца проводники спаять, а место соединения (спай) нагреть, то в такой цепи возникает ЭДС. Эта ЭДС будет пропорциональна температуре места спая (точнее — разности температур места спая и свободных, неспаянных концов). Коэффициент пропорциональности зависит от материала проводников и в определенном интервале температуры остается постоянным. Цепь, составленная из двух разнородных материалов, называется термопарой; проводники, составляющие термопару, называются термоэлектродами; места соединения термоэлектродов — спаями. Спай, помещаемый в среду, температуру которой надо измерить, называется горячим или рабочим. Спай, относительно которого измеряется температура, называется холодным или свободным. Возникающая при различии температур горячего и холодного спаев ЭДС называется термоЭДС. По значению этой термоЭДС можно определить температуру.

Физическая сущность возникновения термоЭДС объясняется наличием свободных электронов в металлах. Эти свободные электроны хаотически движутся между положительными ионами, образующими остов кристаллической решетки. В разных металлах свободные электроны обладают при одной и той же температуре разными скоростью и энергией.                          При соединении двух разнородных металлов (электродов) свободные электроны из одного электрода проникают в другой. При этом металл с большей энергией и скоростью свободных электронов больше их теряет.

Следовательно, он приобретает положительный потенциал. Металл с меньшей энергией свободных электронов приобретает отрицательный потенциал. Возникает контактная разность потенциалов. При одинаковой температуре спаев  на рис. 2, а) контактная разность потенциалов не может создать тока в замкнутой цепи. Контактная разность в спае 1 направлена навстречу контактной разности в спае 2. Но если нагреть один из спаев до температуры  ), то контактная разность в спае 1 увеличится, а в спае 2 останется без изменения. В результате в контуре и возникает термоЭДС, тем большая, чем больше разность температур спаев 1 и 2 ).

Рисунок 2- Устройство датчика:

1-защитная гильза;

                                        2-горячий спай;

          3-фарфоровый наконечник;

                                        4-фарфоровые бусы изоляторы;

                                        5-головка;

                                        6-выводы.

 

Подготовка прибора к работе

 

1. Распечатать упаковку и удостовериться в полном составе комплектующих деталей.
2. Произвести внешнюю оценку состояния.
3. Установить прибор при температуре двадцать четыре-двадцатьпять градусов и, при влажности от тридцати, до восьмидесяти процентов на полтора-два часа для проверки.
4. Снять защитную крышку с готовки термоэлектрического преобразователя.

 

Установка и монтаж

 

Термоэлектрические преобразователи должны устанавливаться, учитывая такие требования:
   1. термоэлектрический преобразователь не должен подвергаться резкому нагреванию или переохлаждению;
    2. максимальная температура не должна быть выше указанных параметров;
    3. желательно проводить монтаж в вертикальном положении;
    4. во время соединения к термоэлектрическим преобразователям компенсационных проводов, строго соблюдать полярность;
    5. для продления срока эксплуатации, демонтаж исправного термоэлектрического преобразователя можно использовать только для осуществления поверки.

 

Перед монтажом датчика температуры необходимо проверить: требуемый тип датчика; отсутствие видимых повреждений самого датчика и его защитной арматуры; отсутствие обрывов и замыканий обмотки датчика; сопротивление изоляции.

Рисунок 3- схема подключения термопар