36385

Принцип действия термопары и термометра сопротивления

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Термопара два разнородных с различной концентрацией свободных электронов металлических проводника термоэлектроды соединенных пайкой или сваркой на измерительном рабочем конце подвергаемом воздействию измеряемой температуры и разомкнутых на контрольном свободном конце находящемся под воздействием известной температуры и подключаемом к измерительному прибору. Принцип действия термопреобразователей сопротивления или резистивных детекторов температуры основан на способности металлов или полупроводниковых материалов изменять...

Русский

2013-09-21

37.39 KB

55 чел.

Вопрос 10. Принцип действия термопары и термометра сопротивления.

Термопара – два разнородных (с различной концентрацией свободных электронов) металлических проводника – термоэлектроды, соединенных пайкой или сваркой на измерительном (рабочем) конце, подвергаемом воздействию измеряемой температуры, и разомкнутых на контрольном (свободном) конце, находящемся под воздействием известной температуры и подключаемом к измерительному прибору.

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников возникает электрический ток, если места соединения (спаи) проводников имеют разную температуру.

Спай с температурой t называется горячим или рабочим, а спай с более низкой (обычно постоянной) температурой t0 – холодным или свободным. Термоэлектрический эффект объясняется наличием в металле свободных электронов, число которых в единице объема различно для разных металлов. Если, допустим, электроны диффундируют из проводника 1 в проводник 2, то первый в спаях с температурами t и t0 заряжается положительно, а второй – отрицательно. Между проводниками 1 и 2 возникает разность потенциалов – термодвижущая сила ТЭДС.

,

где e12(t) – разность потенциалов при температуре t; e12(t0) – то же при температуре t0.

Таким образом, результирующая ТЭДС E(t, t0) будет зависеть от температур t и t0. На практике температуру t0 поддерживают постоянной, поэтому E(t, t0)=f(t).

Принцип действия термопреобразователей сопротивления или резистивных детекторов температуры основан на способности металлов или полупроводниковых материалов изменять электрическое сопротивление с изменением температуры. Эффект объясняется увеличением кинетической энергии колебаний ионов в узлах кристаллической решетки металла и рассеиванием вследствие потока свободных электронов.

Для изготовления чувствительных элементов термометров применяется медная, платиновая или никелевая проволока.

У термопреобразователей сопротивления (ТС) из меди (ТСМ) и никеля (ТСН) сопротивление Rt  изменяется в зависимости от температуры t линейно:

, где R0 – сопротивление термометра при 0 0С; – температурный коэффициент сопротивления проволоки (ТКС).

ТКС металлов имеет положительное значение () в отличие от ряда полупроводников, у которых оно отрицательное (): при возрастании температуры их сопротивление уменьшается. Чем больше ТКС, тем выше чувствительность элемента к малым изменениям температуры. Диапазон измеряемых температур для ТСМ -200200 0С.

Зависимость сопротивления платиновой проволоки от температуры в интервале от 0 0С до +850 0С описывается выражением                                                   где А, В – постоянные коэффициенты.