ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Первичным преобразователем термоэлектрического термометра служит термопара, состоящая из двух разнородных проводников

Первичным преобразователем термоэлектрического термометра служит термопара, состоящая из двух разнородных проводников. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в возникновении электрического тока в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников имеющих разную температуру в местах спаев [1].

Спай с температурой t называется горячим или рабочим, спай с температурой t₀ – холодным, или свободным, а проводники А и Б - термоэлектродами (рис. 1).

t₀

A Б

t

Рис 1. Термоэлектрическая цепь из двух

разнородных проводников

Термоэлектрический эффект объясняется наличием в металле свободных электронов, число которых в единице объема различно для разных металлов. В спае с температурой t электроны из металла А диффундируют в металл Б в большем количестве, чем обратно. Поэтому металл А заряжается положительно, а металл Б – отрицательно. Когда скорость диффузии электронов станет равна скорости их обратного перехода под влиянием установившегося электрического поля, наступает состояние подвижного равновесия. При таком состоянии между проводниками А и Б возникает разность потенциалов. Таким образом, термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) является функцией двух переменных величин, то есть Е_АВ(t,t₀).

Поддерживая температуру спаев t₀ постоянной, получим:

E_AB (t, t₀) = f (t)

Это означает, что измерение температуры сводится к определению ТЭДС температуры.ТЭДС не меняется от введения в цепь термопары третьего проводника, если температуры концов этого проводника одинаковы.Следовательно, в цепь термопары можно включать соединительные провода и измерительные приборы.

Требования к материалу для изготовления

термоэлектрических преобразователей (термопар)

Требования к материалу для изготовления термопары:

1) постоянство ТЭДС во времени;

2) устойчивость к воздействию высоких температур;

3) возможно большая величина ТЭДС и однозначная зависимость ее от температуры;

4) небольшой температурный коэффициент электрического сопротивления и большая электропроводность;

5) воспроизводимость термоэлектрических свойств, обеспечивающих взаимозаменяемость термопар [2].