熱電対：動作原理、デバイス

温度を測定するための装置および多種多様な機構があります。 それらのいくつかは、日常生活で使用されている、いくつかの - 物理的な研究のさまざまな、工業プロセスおよび他の産業で。

このような装置の一つは、熱電対です。 デバイスと回路の動作原理は、次のセクションで説明します。

熱電対の作品の物理的基礎

熱電対の動作原理は、通常の物理的なプロセスに基づいています。 初めて効果については、ユニットが動作するに基づいて、ドイツの科学者トーマス・ゼーベックによって調査されてきました。

次のように熱電対行動の原則を保持している現象の本質。 特定の環境温度電気にさらされたときの導体の二つの異なるタイプからなる閉じた電気回路において、生じます。

得られた電流と導体に作用する周囲温度は、線形依存しています。 すなわち大きい、温度が高いほど、熱電対によって生成される電流です。 そして、熱電対や抵抗温度計の動作のこの原理に基づいて。

前記熱電対の接点の一つは、それが呼ばれ、温度を測定する必要がある点にある「ホット」。 言い換えれば第二のコンタクト、 - 「コールド」 - は反対方向に移動します。 室温は、測定部位よりも低い場合にのみ場合に許可さ熱電対を測定するためのアプリケーション。

熱電対のような短絡動作、動作原理。 熱電対の種類には、次のセクションで説明します。

熱電対の種類

温度測定が必要とされる各産業では、主に熱電対を使用しました。 ユニットの様々な種類の装置および動作を以下に示します。

アルミニウム - クロメル熱電対

工業生産の温度制御を可能センサおよびプローブの多様を生成するために、ほとんどの場合に使用されるこれらの熱電対スキーマ。

彼らの特徴は、比較的低価格と測定された温度の巨大な範囲です。 彼らは、000〜13 -200から摂氏の温度を修正することができます。

このため、空気中のショップ、高硫黄オブジェクトに同様の合金に熱電対を使用することは不適切である 化学元素が 悪影響装置の機能に障害を引き起こし、クロム及びアルミニウムの両方に影響を与えます。

クロメル - COPEL熱電対

熱電対の行動の原理は、これらの合金で構成されている連絡先グループは同じです。 しかし、これらのデバイスは、中立、非腐食性を有する液体や気体環境で主に動作します。 上限温度インジケータは8000度Cを超えることはありません。

動作の原理を使用する適用可能なこのような熱電対は、それが平炉、または任意の他の同様の構造の温度を検出するために、例えば、任意の表面の加熱の程度を確立することを可能にします。

鉄 - コンスタンタン熱電対

熱電対での連絡先のこの組み合わせは、検討中の種の最初ほど一般的ではありません。 熱電対の動作原理は同じですが、この組み合わせは希薄な雰囲気の中で好調。 最大レベルの測定は、温度が12,500摂氏を超えるべきではありません。

温度は7000度を超えて上昇し始めた場合は、原因鉄の物理的および化学的性質の変化に対する計測精度のリスク違反があります。 周囲の水蒸気の存在下で鉄に接触する熱電対の場合でも腐食があります。

白金 - 白金熱電対

熱電対の製造において最も高価。 動作原理は同じであるが、それは彼らの対応は非常に安定した信頼性の高い温度測定値と異なっています。 これは、減少した感受性を持っています。

これらのデバイスの主な用途 - 高温度を測定。

タングステン - レニウム熱電対

また、非常に高い温度を測定するために使用されます。 回路によってロックすることができる上限は25000の摂氏度に達します。

これらの使用は、一定の条件の遵守を必要とします。 したがって、温度測定中に完全に酸化プロセスのピンに負の影響を与える周囲の雰囲気を除去する必要があります。

以下のために 、このタングステン-レニウム 熱電対、通常、その構成要素を保護する不活性ガスが充填されたハウジング内に配置されています。

既存の各熱電対の上に装置、それの原理が使用される合金に依存し、検討しました。 今、設計機能のいくつかを見てみましょう。

熱電対の建設

熱電対の設計には主に2つの種類があります。

• 絶縁層のアプリケーションと。 この設計は、電流によって熱電作動素子分離膜を提供します。 そのような方式は、地上の入り口から単離することなく、プロセスにおける熱電対の使用を可能にします。

• 絶縁層を使用しません。 そのような熱電対のみ測定回路に接続することができ、入力がその地面とは接触していません。 この条件が満たされない場合、デバイスは、熱電対を用いて得られた測定値が正確ではないであろうことにより二つの独立した閉回路があります。

実行中の熱電対とその応用

このデバイスの別の種があり、「旅」と呼ばれます。 我々は今、より詳細に検討し、走行熱電対の動作原理。

この設計は、主に旋削、フライス加工等の機械加工での処理中に鋼ビレットの温度を決定するために使用されます。

製造プロセスは、高精度の温度制御、強調しすぎる熱電対の実行を必要とする場合、しかしながら、可能この場合、従来の熱電対を使用することに留意すべきです。

その接触要素の前にワークピースにこの方法を適用する際に封止されています。 次いで、ビレットの処理において、これらの接点は、連続的に作業ツールまたは他の工作機械にさらされている、（除去温度特性の間の主要素である）ことにより、接合接点のそれ「ラン」として。

この効果は広く金属産業で使用されています。

熱電対の設計の技術的特徴

作業スパイク熱電対回路の製造においては、異なる材料から作製されることが知られている2つの金属接点で構成されています。 接合部は「接合」と呼ばれています。

これは、スパイクを介して、必要に応じて化合物を製造することに留意すべきです。 単純に2つの接点をねじります。 しかし、このような 製造方法は、 信頼性の十分なレベルを持っていない、および温度特性を除去する際にも、エラーを提供することができます。

あなたは高い温度測定が必要な場合は、はんだ付け金属は、その溶接に置き換えられています。 これは、ほとんどの場合、接続時に使用されるはんだは、融点が低く、そのレベルを超えたときに破壊されたという事実によるものです。

スキーム、溶接が適用されたの製造は、広い温度範囲に耐えることができます。 しかし、この接続方法には欠点があります。 溶接時に高温に曝されると、金属の内部構造は、データの品質に影響を与えるであろう、変更することができます。

また、その動作の過程で、熱電対の接点の状態を監視する必要があります。 したがって、積極的な環境の影響による回路内の金属の特性を変化させることができます。 酸化は起こらまたは材料の相互拡散することができます。 このような状況では、熱電対回路の仕事を交換する必要があります。

品種接合熱電対

現代の産業界は、熱電対の製造に使用されているいくつかのデザインを、生成します。

• オープンジャンクション;

• 絶縁接合;

• 接地ジャンクション。

オープンジャンクションの熱電対の機能は、外部からの影響に対する耐性に乏しいことです。

構造は、次の2種類は、接触対に壊滅的な影響を持つことができ、厳しい環境の温度を測定するのに使用することができます。

また、現在、業界では、半導体熱電対の製造技術上の回路を開発しています。

測定誤差

熱電対による温度特性の精度は、コンタクト群の材料、ならびに外部の要因に依存します。 後者は、圧力、バックグラウンド放射線又は接触を行う金属の物理的および化学的特性に影響を与える可能性がある他の理由が挙げられます。

測定の精度は、次のコンポーネントで構成されています。

• 熱電対の製造機能に起因するランダムエラー。

• 温度違反「コールド」接触によるエラー。

• エラーの原因は、外部ノイズを務めました。

• 制御装置のエラー。

熱電対を使用することの利点

温度制御のためのそのような装置を使用することの利点は、関係なく、アプリケーションのです。

• 熱電対によって記録することができる大きなギャップインジケータ。

• スパイク直接測定値の除去に関与している熱電対は、測定点と直接接触して配置することができます。

• 製造熱電対の簡単なプロセス、操作の彼らの強さと耐久性。

熱電対を用いた温度測定の欠点

適用する熱電対の短所は次のとおりです。

• 連続して「冷たい」熱電対接点の温度を監視する必要があります。 これは、熱電対をもとにしている測定器のデザインの特徴となっています。 スキームの動作原理は、その範囲を狭めます。 これらは、周囲温度が測定点での温度未満である場合にのみ使用することができます。

• 熱電対の製造に使用される金属の内部構造の違反。 事実は、外的環境への接触が生じる温度の測定値にエラーが発生し、その均一性を失うということです。

• 熱電対のコンタクトグループの測定時には通常運転の乱れの原因となる有害環境の影響にさらされています。 これは、再びこのようなセンサの追加のメンテナンスコストの原因となる接点のシールを必要とします。

• 建設長いコンタクトグループを提供する熱電対によって電磁波への曝露の危険性があります。 また、測定結果に影響を与えることができます。

• いくつかのケースでは、違反は、電気熱電対で生じる電流および測定部位における温度の間の直線関係を生じます。 この状況は、キャリブレーション制御装置を必要とします。

結論

その欠点にもかかわらず、 測定の方法 最初の19世紀に発明され、テストされた熱電対と温度のは、近代産業のすべての支店での幅広いアプリケーションを発見しました。

また、熱電対の使用は、温度データを取得する唯一の方法であるアプリケーションが存在します。 そして、あなたが適切に自分の仕事の基本原則を理解し、この材料をお読みください。