Thermocouple: prinsip operasi, perangkat

Ada berbagai macam perangkat dan mekanisme untuk mengukur suhu. Beberapa dari mereka yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, beberapa - untuk berbagai penelitian fisik, dalam proses industri dan industri lainnya.

Satu perangkat tersebut adalah termokopel. Prinsip operasi dari perangkat dan sirkuit akan dibahas dalam bagian berikut.

Dasar fisik dari karya-karya termokopel

Prinsip operasi dari termokopel didasarkan pada proses fisik biasa. Untuk pertama kalinya efek, atas dasar yang unit beroperasi, telah diteliti oleh ilmuwan Jerman Thomas Seebeck.

Inti dari fenomena, yang memegang prinsip tindakan thermocouple sebagai berikut. Dalam rangkaian listrik tertutup yang terdiri dari dua jenis konduktor, bila terkena tertentu suhu lingkungan listrik timbul.

dihasilkan saat listrik dan suhu lingkungan yang bekerja pada konduktor dalam ketergantungan linear. Artinya, semakin tinggi suhu, semakin besar arus listrik yang dihasilkan oleh termokopel. Dan berdasarkan prinsip ini operasi dari termokopel dan resistensi termometer.

Dimana salah satu kontak termokopel adalah pada titik di mana perlu untuk mengukur suhu, itu disebut "panas." Kontak kedua, dengan kata lain - "dingin" - dalam arah yang berlawanan. Aplikasi untuk mengukur termokopel hanya diperbolehkan dalam kasus ketika suhu ruangan lebih rendah dari situs pengukuran.

Seperti operasi sirkuit pendek dari termokopel, prinsip operasi. Jenis termokopel akan dibahas pada bagian berikutnya.

jenis termokopel

Dalam setiap industri, di mana pengukuran suhu yang diperlukan, terutama digunakan thermocouple. Aparat dan operasi berbagai jenis unit yang ditunjukkan di bawah ini.

Aluminium-Chromel thermocouple

termokopel ini skema yang digunakan dalam kebanyakan kasus untuk menghasilkan berbagai sensor dan probe yang memungkinkan kontrol suhu di produksi industri.

Ciri khas mereka adalah harga yang relatif rendah dan sejumlah besar suhu diukur. Mereka memungkinkan untuk memperbaiki suhu dari -200 sampai 13 000 derajat Celcius.

Hal ini tidak pantas untuk menggunakan termokopel untuk paduan yang sama di toko-toko dan benda-benda sulfur yang tinggi di udara, karena ini unsur kimia berpengaruh buruk baik kromium dan aluminium, menyebabkan gangguan dalam fungsi perangkat.

Chromel-Copel thermocouple

Prinsip kerja dari termokopel, grup kontak yang terdiri dari paduan ini adalah sama. Tapi perangkat ini beroperasi sebagian besar di lingkungan cair atau gas yang memiliki netral, sifat non-korosif. Indikator suhu atas tidak melebihi 8000 derajat Celcius.

termokopel seperti yang berlaku, yang menggunakan prinsip operasi memungkinkan untuk menetapkan tingkat pemanasan permukaan apapun, misalnya, untuk mendeteksi suhu tungku perapian terbuka atau struktur serupa lainnya.

Besi-constantan thermocouple

Kombinasi kontak di termokopel tidak biasa seperti yang pertama dari spesies yang dipertimbangkan. Prinsip operasi dari termokopel adalah sama, tetapi kombinasi ini dilakukan baik dalam suasana dijernihkan. Langkah-langkah tingkat maksimum suhu tidak boleh melebihi 12.500 derajat Celcius.

Namun, jika suhu mulai naik di atas 7000 derajat, ada pelanggaran risiko akurasi pengukuran akibat perubahan sifat fisik dan kimia dari besi. Bahkan ada kasus korosi dari termokopel besi Penghubungan dengan adanya uap air ambient.

termokopel platinum-platinum

Yang paling mahal dalam pembuatan termokopel. Prinsip operasi adalah sama, tetapi berbeda dari rekan-rekan mereka pembacaan suhu yang sangat stabil dan dapat diandalkan. Ini memiliki sensitivitas berkurang.

Aplikasi utama dari perangkat ini - mengukur suhu tinggi.

termokopel tungsten-renium

Hal ini juga digunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi. Batas maksimum yang dapat dikunci dengan cara sirkuit mencapai 25 ribu derajat Celcius.

Penggunaannya membutuhkan sesuai dengan kondisi tertentu. Dengan demikian, selama suhu pengukuran diperlukan untuk sepenuhnya menghilangkan suasana sekitarnya, yang memiliki dampak negatif pada pin dalam proses oksidasi.

Untuk tungsten-renium ini termokopel biasanya ditempatkan di perumahan diisi dengan gas inert untuk melindungi elemen mereka.

Atas setiap thermocouple yang ada diperiksa, aparat, prinsip itu tergantung pada paduan digunakan. Sekarang lihat beberapa fitur desain.

pembangunan termokopel

Ada dua jenis utama dari desain termokopel.

• Dengan penerapan lapisan isolasi. Desain ini menyediakan untuk termokopel operasi perangkat isolasi lapisan oleh arus listrik. skema tersebut memungkinkan penggunaan termokopel dalam proses tanpa isolasi dari pintu masuk tanah.

• Tanpa menggunakan lapisan isolasi. termokopel tersebut dapat dihubungkan hanya ke sirkuit mengukur, input yang tidak memiliki kontak dengan tanah. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, perangkat ada dua sirkuit tertutup independen, dimana pembacaan diperoleh dengan menggunakan termokopel tidak akan akurat.

Menjalankan termokopel dan aplikasinya

Ada spesies terpisah dari perangkat ini, disebut sebagai "perjalanan". Prinsip operasi dari termokopel perjalanan kita sekarang mempertimbangkan secara lebih rinci.

Desain ini terutama digunakan untuk menentukan suhu billet baja selama pengolahan dalam mengubah, penggilingan dan mesin seperti lainnya.

Perlu dicatat bahwa dalam kasus ini mungkin untuk menggunakan termokopel konvensional, namun, jika proses manufaktur membutuhkan kontrol suhu presisi tinggi, termokopel berjalan terlalu ditekankan.

Ketika menerapkan metode ini untuk benda kerja terlebih dahulu elemen kontak yang disegel. Kemudian, dalam pengolahan billet, kontak ini terus terkena alat kerja atau alat mesin lainnya, dimana persimpangan (yang merupakan elemen utama selama karakteristik suhu penghapusan) karena "berjalan" kontak.

Efek ini banyak digunakan dalam industri logam.

fitur teknologi desain termokopel

Dalam pembuatan bekerja sirkuit lonjakan termokopel terbuat dari dua kontak logam yang diketahui dibuat dari bahan yang berbeda. persimpangan disebut "persimpangan".

Perlu dicatat bahwa membuat senyawa opsional melalui paku. Cukup memutar bersama-sama dua kontak. Tapi seperti metode manufaktur tidak akan memiliki tingkat yang cukup kehandalan, dan juga dapat memberikan kesalahan saat melepas karakteristik suhu.

Jika Anda membutuhkan pengukuran suhu tinggi, logam solder diganti dengan pengelasan mereka. Hal ini disebabkan fakta bahwa dalam banyak kasus, solder digunakan pada sambungan, memiliki titik leleh yang rendah dan hancur ketika tingkat terlampaui.

Skema, pembuatan yang pengelasan telah diterapkan, dapat menahan rentang temperatur yang luas. Namun metode ini koneksi memiliki kekurangan. Struktur internal dari logam setelah terpapar suhu tinggi selama pengelasan dapat berubah, yang akan mempengaruhi kualitas data.

Selain itu, harus memantau status kontak termokopel dalam jalannya operasi. Dengan demikian, adalah mungkin untuk mengubah karakteristik logam di sirkuit karena pengaruh lingkungan yang agresif. Oksidasi dapat terjadi atau interdifusi bahan. Dalam situasi seperti itu perlu untuk mengganti pekerjaan sirkuit termokopel.

Varietas termokopel persimpangan

industri modern menghasilkan beberapa desain, yang digunakan dalam pembuatan termokopel:

• persimpangan terbuka;

• Insulated persimpangan;

• persimpangan membumi.

Fitur termokopel dari persimpangan terbuka adalah resistensi miskin untuk pengaruh eksternal.

Berikut dua jenis struktur dapat digunakan dalam mengukur suhu di lingkungan yang bermusuhan, dapat memiliki efek buruk pada pasangan kontak.

Selain itu, saat ini industri sedang mengembangkan sirkuit pada semikonduktor teknologi produksi termokopel.

kesalahan pengukuran

Akurasi karakteristik suhu yang diperoleh oleh termokopel tergantung pada bahan dari grup kontak, serta faktor eksternal. Yang terakhir meliputi tekanan, radiasi latar belakang atau alasan lain yang dapat mempengaruhi sifat fisik dan kimia dari logam, yang membuat kontak.

Akurasi pengukuran terdiri dari komponen-komponen berikut:

• kesalahan acak yang disebabkan oleh fitur manufaktur termokopel;

• kesalahan yang disebabkan oleh suhu pelanggaran "dingin" kontak;

• error, penyebab yang menjabat sebagai suara eksternal;

• kontrol kesalahan aparat.

Keuntungan menggunakan termokopel

Keuntungan menggunakan perangkat tersebut untuk kontrol suhu, terlepas dari aplikasi, adalah:

• indikator kesenjangan yang besar yang dapat direkam oleh termokopel;

• lonjakan termokopel, yang langsung terlibat dalam penghapusan bacaan dapat diposisikan dalam kontak langsung dengan titik pengukuran;

• proses sederhana termokopel manufaktur, kekuatan dan daya tahan operasi mereka.

Kerugian dari pengukuran suhu menggunakan termokopel

Kelemahan menerapkan termokopel meliputi:

• Kebutuhan untuk terus memantau suhu "dingin" kontak termokopel. Ini adalah fitur khas dari desain alat ukur, yang didasarkan pada termokopel. Prinsip operasi dari skema menyempit ruang lingkup. Mereka dapat digunakan hanya jika suhu lingkungan di bawah suhu pada titik pengukuran.

• Pelanggaran struktur dalam logam yang digunakan dalam pembuatan termokopel. Faktanya adalah bahwa karena lingkungan eksternal kontak kehilangan keseragaman mereka, yang menyebabkan kesalahan dalam pembacaan suhu yang dihasilkan.

• Selama pengukuran grup kontak termokopel biasanya terkena pengaruh lingkungan yang merugikan, yang menyebabkan gangguan dalam operasi. Ini lagi membutuhkan penyegelan kontak, yang menyebabkan biaya pemeliharaan tambahan sensor tersebut.

• Ada bahaya paparan gelombang elektromagnetik oleh termokopel yang konstruksi menyediakan grup kontak yang lama. Hal ini juga dapat mempengaruhi hasil pengukuran.

• Dalam beberapa kasus, pelanggaran terjadi hubungan linear antara arus listrik yang timbul di termokopel dan suhu di lokasi pengukuran. Situasi ini membutuhkan alat kontrol kalibrasi.

kesimpulan

Meskipun kekurangannya, metode pengukuran suhu dengan termokopel, yang pertama kali ditemukan dan diuji di abad ke-19, menemukan aplikasi luas dalam semua cabang industri modern.

Selain itu, terdapat aplikasi di mana penggunaan termokopel adalah satu-satunya cara untuk mendapatkan data suhu. Dan membaca materi ini, Anda cukup memahami prinsip-prinsip dasar pekerjaan mereka.