Sisu
Termopaarid on lihtsad temperatuuriandurid, mida kasutatakse kogu teaduses ja tööstuses. Need koosnevad kahest erineva metalli traadist, mis on ühendatud ühes punktis või ristmikul, mille vastupidavus ja töökindlus on tavaliselt keevitatud.
Nende juhtmete avatud vooluringi otstes tekitab termopaar vastusena ristumistemperatuurile pinge, mis on nähtuse nimega Seebecki efekt, mille avastas 1821. aastal saksa füüsik Thomas Seebeck.
Termopaaride tüübid
Mis tahes kokkupuutel olevad erinevad metallid juhtmed tekitavad kuumutamisel pinge; siiski on sulamite teatavad kombinatsioonid nende väljundtaseme, stabiilsuse ja keemiliste omaduste tõttu standardsed.
Kõige tavalisemad on mitteväärismetallidest termopaarid, mis on valmistatud rauast või nikli ja muude elementide sulamitest ning mida tuntakse sõltuvalt koostisest tüüpidena J, K, T, E ja N.
Väärismetallist termopaare, mis on valmistatud plaatina-roodiumist ja plaatinajuhtmetest kõrgema temperatuuri kasutamiseks, nimetatakse tüüpideks R, S ja B. Sõltuvalt tüübist võivad termopaarid mõõta temperatuuri umbes -270 kraadi kuni 1700 ° C või kõrgemat ( umbes -454 kraadi Fahrenheiti järgi kuni 3100 F või kõrgem).
Termopaaride piirangud
Termopaaride plussid ja miinused sõltuvad olukorrast ning on oluline kõigepealt mõista nende piiranguid. Termopaari väljund on väga väike, tavaliselt toatemperatuuril ainult umbes 0,001 volti, temperatuuri tõustes suureneb. Igal tüübil on pinge teisendamiseks temperatuuriks oma võrrand. Seos ei ole sirgjooneline, seega on need võrrandid mõneti keerulised. Sellegipoolest piirduvad termopaarid täpsusega umbes 1 ° C või parimal juhul umbes 2 F.
Kalibreeritud tulemuse saamiseks tuleb termopaari pinget võrrelda võrdlusväärtusega, mis oli kunagi veel üks termopaar, mis oli sukeldatud jääveevanni. See seade loob temperatuuril 0 ° C või 32 ° C külmakraadi, kuid see on ilmselgelt ebamugav ja ebamugav. Kaasaegsed elektroonilised jääpunkti referentslülitused on jäävee universaalselt asendanud ja võimaldanud termopaaride kasutamist kaasaskantavates rakendustes.
Kuna termopaarid vajavad kahe erineva metalli kokkupuudet, on need korrosioonile alluvad, mis võib mõjutada nende kalibreerimist ja täpsust. Karmides tingimustes on ristmik tavaliselt kaitstud teraskestaga, mis hoiab ära niiskuse või kemikaalide kahjustamise juhtmetele. Sellegipoolest on termopaaride hooldamine ja hooldamine pikaajalise töö tagamiseks vajalik.
Termopaaride eelised ja puudused
Termopaarid on lihtsad, vastupidavad, hõlpsasti valmistatavad ja suhteliselt odavad. Neid saab valmistada väga peene traadiga, et mõõta pisikeste esemete, näiteks putukate, temperatuuri. Termopaarid on kasulikud väga laias temperatuurivahemikus ja neid saab paigaldada rasketesse kohtadesse nagu kehaõõnsused või kuritahtlikesse keskkondadesse nagu tuumareaktorid.
Kõigi nende eeliste jaoks tuleb enne nende rakendamist arvestada termopaaride puudustega. Millivolt-taseme väljund nõuab hoolikalt kavandatud elektroonika täiendavat keerukust, seda nii jääpunkti kontrollimisel kui ka pisikese signaali võimendamisel.
Lisaks on madalpinge reageerimine vastuvõtlik ümbritsevate elektriseadmete tekitatavale mürale ja häiretele. Termopaarid vajavad hea tulemuse saamiseks maandatud varjestust. Täpsus on piiratud umbes 1 C (umbes 2 F) ja seda saab veelgi vähendada ristmiku või juhtmete korrosiooni tõttu.
Termopaaride rakendused
Termopaaride eelised on viinud nende integreerimiseni väga erinevates olukordades, alates majapidamisahjude kontrollimisest kuni lennukite, kosmoseaparaatide ja satelliitide temperatuuri jälgimiseni. Ahjudes ja autoklaavides kasutatakse tootmiseks termopaare, nagu ka pressides ja vormides.
Paljusid termopaare saab üksteisega järjestikku ühendada, moodustades termopilli, mis tekitab temperatuurile reageerimisel suuremat pinget kui üks termopaar. Termopiile kasutatakse tundlike seadmete valmistamiseks infrapunakiirguse tuvastamiseks. Termoelemendid võivad kosmosesondide jaoks toota energiat ka radioisotoopse termoelektrilise generaatori radioaktiivse lagunemise soojusest.