Prezentare generală a instrumentelor de măsurare a temperaturii cu termocuplu?

Există multe instrumente de măsurare a temperaturii în producția industrială, iar instrumentele de măsurare a temperaturii cu termocuplu sunt unul dintre ele. Este compus din doi conductori sau semiconductori cu cele două capete sudate sau răsucite împreună pentru a forma un circuit închis, care utilizează diferența de temperatură dintre cele două puncte pentru a genera forță electromotoare și lucru. Există multe tipuri de termocupluri și diferite metode de clasificare sunt, de asemenea, diferite. În conformitate cu cerințele standardizării industriale, acestea pot fi împărțite în două tipuri: termocupluri standardizate și termocupluri non-standard. Termocuplurile sunt una dintre aplicațiile specifice ale teoriei efectului termoelectric și au o gamă largă de aplicații în măsurarea temperaturii. Au avantajele unei structuri simple, performanțe stabile și construcție ușoară. Termocuplurile, atunci când sunt utilizate împreună cu instrumente de afișare, pot realiza măsurarea de la distanță, înregistrarea automată și controlul automat al temperaturii.
1. Tipuri de instrumente de măsurare a temperaturii și termocupluri pentru măsurarea temperaturii
Există multe tipuri de instrumente de măsurare a temperaturii, iar odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei și a nevoilor tehnologiei industriale moderne, tehnologia de măsurare a temperaturii este îmbunătățită și îmbunătățită în mod constant. Datorită gamei tot mai mari de măsurare a temperaturii, au fost fabricate diferite instrumente de măsurare a temperaturii conform diferitelor cerințe, inclusiv termometre LCD, pirometre optice, termometre cu semiconductor, termometre rotative, termometre de presiune, termometre cu tub de sticlă, termometre cu indicator, termometre de înaltă temperatură, termometre cu termocuplu, termometre cu rezistență, termometre cu gaz și termometre cu termocuplu.
În funcție de diferitele scopuri, metode de instalare și forme structurale ale termocuplurilor, acestea pot fi împărțite în două categorii: termocupluri obișnuite și termocupluri blindate. Termocuplurile utilizate în mod obișnuit, pe baza numerelor lor de gradare, includ S, R, B, N, K, E, J, T și așa mai departe. Printre acestea, S, R și B aparțin termocuplurilor din metale prețioase, în timp ce N, K, E, J și T aparțin termocuplurilor metalice ieftine.

Caracteristica gradului S este performanța antioxidantă puternică și este potrivită pentru utilizare continuă în atmosfere oxidante și inerte. Temperatura de utilizare pe termen lung este de 1400 de grade, iar temperatura de utilizare pe termen scurt este de 1600 de grade. Dintre toate termocuplurile, scara S are cel mai înalt nivel de precizie și este de obicei folosită ca termocuplu standard; În comparație cu indicele S, indicele R are o forță electromotoare termică care este cu aproximativ 15% mai mare, iar cealaltă performanță a acestuia este aproape identică; Forța electromotoare termică a indicelui B este extrem de mică la temperatura camerei, astfel încât firele de compensare nu sunt, în general, necesare în timpul măsurării. Temperatura sa de utilizare pe termen lung este de 1600 de grade, iar temperatura de utilizare pe termen scurt este de 1800 de grade. Poate fi folosit în atmosfere oxidante sau neutre, precum și pentru utilizare pe termen scurt în condiții de vid. Caracteristicile termocuplului de grad N sunt rezistența puternică la oxidare la temperatură înaltă la 1300 de grade, stabilitatea bună pe termen lung a forței termoelectrice și reproductibilitatea ciclurilor termice pe termen scurt, rezistența bună la radiațiile nucleare și la temperatură scăzută și poate înlocui parțial Termocuplu de grad S; Caracteristica scalei K este performanța antioxidantă puternică și este potrivită pentru utilizare continuă în atmosfere oxidante și inerte. Temperatura de utilizare pe termen lung este de 1000 de grade, iar temperatura de utilizare pe termen scurt este de 1200 de grade. Cel mai utilizat dintre toate termocuplurile; Caracteristica indicelui E este că dintre termocuplurile utilizate în mod obișnuit, forța sa electromotoare termoelectrică este cea mai mare, ceea ce înseamnă că are cea mai mare sensibilitate. Se recomandă utilizarea continuă în atmosferă oxidantă și inertă la o temperatură de 0-800 grade ; Caracteristica J-grade este că poate fi folosit atât în ​​atmosfere oxidante (cu o limită superioară de temperatură de 750 de grade), cât și în atmosfere reducătoare (cu o limită superioară de temperatură de 950 de grade), și este rezistent la coroziune cu gaz H2 și CO. Este folosit mai ales în rafinare și industria chimică; Caracteristica scării T este că are cel mai înalt nivel de precizie dintre toate termocuplurile metalice ieftine și este de obicei folosită pentru a măsura temperaturi sub 300 de grade.
2. Principiul de bază al măsurării temperaturii termocuplului
Motivul pentru care termocuplurile pot fi folosite pentru a măsura temperatura este că transformă semnalele de temperatură în semnale termoelectrice, care sunt apoi convertite în temperatura mediului măsurat prin instrumente electrice. Principiul de bază al măsurării temperaturii termocuplului este că doi conductori omogene cu compoziții diferite formează un circuit închis. Când există un gradient de temperatură la ambele capete, va fi curent care trece prin circuit și există o forță electromotoare termoelectrică între cele două capete

Motivul generării forței electromotoare termoelectrice se datorează densităților de electroni diferite ale diferitelor materiale conductoare. Chiar dacă același material conductor are temperaturi diferite, densitatea sa de electroni nu este aceeași. Când metalele eterogene A și B formează un circuit închis, din cauza temperaturilor diferite ale contactelor A și B, densitatea electronilor liberi este mai mare în zonele cu temperatură ridicată ale aceluiași conductor, în timp ce densitatea electronilor liberi este mai mică în zonele cu temperaturi scăzute. . Prin urmare, în circuitul închis, densitatea mare de electroni liberi trebuie să difuzeze în zonele cu densitate scăzută de electroni liberi, rezultând un flux de sarcină „net” în circuit, adică există o forță electromotoare eAB în circuit, care este motivul generării forței electromotoare Seebeck. Când materialul electrodului fierbinte este fixat, forța electromotoare termică este legată doar de temperatura celor două contacte. Într-un circuit închis compus dintr-o pereche de metale eterogene A și B, dacă punctul de joncțiune A este încălzit, temperatura celor două contacte A și B va fi diferită. Dacă temperatura este diferită, se va genera un curent, determinând deviația ampermetrului conectat la circuit. Curentul generat în circuitul termocuplului se numește curent termic. A. B se numește electrod termoelectric, iar contactul a este conectat împreună prin sudare. Când se măsoară temperatura, aceasta este plasată în câmpul de temperatură măsurată, cunoscut sub numele de capăt de măsurare sau capăt de lucru. Contactul b necesită, în general, o temperatură constantă, cunoscută ca capăt de referință sau capăt liber.
Mărimea potențialului termoelectric este legată de diferența dintre t și t{0}}. Când sunt cunoscute materialele celor doi electrozi termoelectrici ai unui termocuplu, teoria distribuției potențialului termoelectric în circuitul termocuplului determină că diferența de potențial termoelectric dintre cele două capete ale termocuplului poate fi exprimată prin următoarea ecuație:
EAB (t, t{{0}})=EAB (t) - EAB (t0)
În formula, EAB (t, t{0}}) - potențialul termoelectric al termocuplului
EAB (t) - potenţialul termoelectric la capătul de lucru la temperatura t;
EAB (t{{0}}) - Potențialul termoelectric la capătul rece la o temperatură de t0.
Din ecuația de mai sus, se poate observa că atunci când temperatura mediului măsurat la capătul de lucru se modifică, se modifică și potențialul termoelectric. Prin urmare, atâta timp cât EAB (t, t{{0}}) este măsurat și EAB (t0) este cunoscut, EAB (t) poate fi obținut. Potențialul termoelectric poate fi trimis la instrumentul de afișare pentru indicare sau înregistrare, sau la microcalculator pentru procesare, pentru a obține valoarea temperaturii t la capătul măsurării.

3. Principalele avantaje și dezavantaje ale măsurării temperaturii termocuplului
Termocuplurile sunt una dintre cele mai utilizate componente de detectare a temperaturii în industrie, iar avantajele lor includ:
① Precizie mare de măsurare. Datorită contactului direct dintre termocuplu și obiectul măsurat, acesta nu este afectat de mediul intermediar.
② Gamă largă de măsurare. Termocuplurile utilizate în mod obișnuit pot măsura continuu de la -50 la 1600 de grade și unele termocupluri speciale
Cea mai scăzută temperatură detectabilă este de -271-2800 grade , cum ar fi aur, fier, nichel, crom și tungsten reniu.
③ Construcție simplă și utilizare convenabilă. Termocuplurile sunt de obicei compuse din două tipuri diferite de fire metalice și nu sunt limitate de dimensiune sau început. Au un manșon de protecție la exterior, ceea ce le face foarte comod de utilizat.
Cu toate acestea, termocuplurile au și deficiențe, cum ar fi utilizarea unei temperaturi de referință constante, altfel rezultatele măsurătorilor vor fi distorsionate; În cazul utilizării la temperaturi ridicate sau pe termen lung, degradarea are loc datorită influenței mediului sau atmosferei testate (cum ar fi oxidarea, reducerea, etc.), reducând durata de viață.
4. Starea actuală a cercetării și tendința de dezvoltare a măsurării temperaturii termocuplului în China
Termocuplurile sunt folosite în principal pentru a măsura temperaturi mai ridicate. În ceea ce privește starea de dezvoltare a termocuplurilor de înaltă temperatură în China, termocuplurile de temperatură înaltă se referă în general la cele de peste 1300 de grade, inclusiv termocupluri de platină rodiu 10 platină, platină rodiu 13 platină termocupluri, platină rodiu 30 platină rodiu 30 platină rodiu, tusteng, tusteng, tusteng, rodiu 25 de termocupluri, platină rodiu 40 platină rodiu 20 termocupluri, iridiu rodiu termocupluri, termocupluri din carbură de siliciu grafit și așa mai departe. În prezent, termocuplurile de măsurare a temperaturii de tip contact sunt cea mai fiabilă metodă de măsurare a temperaturii. În afară de utilizarea pirometrelor optice și a termometrelor cu infraroșu în zone de vid, frecvență medie și frecvență înaltă care nu sunt potrivite pentru măsurarea temperaturii termocuplului, practic nu există alte materiale sau tehnologii care să o poată înlocui.
Din situația actuală, principala tendință de dezvoltare este de a îmbunătăți rezistența la coroziune și rezistența la oxidare prin mijloace tehnologice pentru a îmbunătăți durata de viață.