Зеебека (термоелектричному ефекті): в замкнутому колі із двох або декількох різнорідних провідників виникає електричний струм, якщо хоча би два місця з'єднання (спаї) провідників мають різну температуру. При розмиканні кола на його кінцях можна виміряти термоЕРС. Це явище пояснюється наявністю в металі вільних електронів, кількість яких в одиниці обєму є різною для різних металів. Тоді електрони із одного металу дифундують в другий метал в більшій кількості, ніж у зворотному напрямку. Перший метал заряджується позитивно, а другий - негативно.
Нормативними документами регламентуються шість стандартних типів термоелектричних термоперетворювачів, основні параметри яких подаються в таблиці 1.3.
Таблиця 1.3 – Типи і основні параметри термопар
Тип перетворю-вача | Умовне позначення номіналь-ної статич-ної харак-теристики | Т.р.е.с при t=
100оС, t0=
0оС, мВ | Хімічний склад термоелектродів | Діапазон вимірю-вання, оС | Допустима похибка, оС
Додат-ній | відєм-ний
Вольфрам-ренієвий ТВР | ВР(А)-1
ВР(А)-2
ВР(А)-3 | 1,33 | Сплав вольфрама з ренієм | 0…2200
0…1800
0…1800
(коротко-часно до 2500 оС) |
(5,4…9,7)
95%W
5%Re | 80%W
20%Re
Платино-родієвий ТПР | ПР(В) | 0,431 (при 300оС) | Платинородій
70%Pt
30%Rh | Плати-нородій
94%Pt
6%Rh | 300…1600 (коротко-часно до 1800 оС) | (3,2…5,2)
Платино-родій платиновий ТПП | ПП(S) | 0,64 0,03 | Платинородій
90%Pt
10%Rh | Плати-на
100%Pt | 0…1300 (коротко-часно до 1600 оС) | (1,2…3,6)
Хромель-алюмелевий ТХА | ХА(К) | 4,10 0,15 | Хро-мель 89%Ni 9,8%Cr 1%Fe 0,2%Mn | Алю-мель 94%Ni
2%Al
2,5%Mn
1%Si
0,5%Fe | -200…1000
(коротко-часно до 1300 оС) | (4,0…9,7)
Хромель-копелевий ТХК | ХК(L) | 6,90 0,30 | Хро-мель | Копель
55%Cu
45%Ni | -200…600
(коротко-часно до 800 оС) | (2,2…5,8)
Мідь-копелевий ТМК | МК(М) | Немає даних | Мідь | Копель | -200…100 | Немає даних
Вимірювання температури термометрами опору базується на властивості провідників і напівпровідників змінювати свій електричний опір при зміні температури. Таким чином, омічний опір провідника чи напівпровідника представляє деяку функцію його температури R=f(t). Вид цієї функції залежить від природи матеріалу.
Електричний опір багатьох матеріалів істотно змінюється з температурою. Ця властивість закладена в основу вимірювання температури. Температурна залежність електричного опору металевих провідників зумовлена наявністю вільних електронів зв'язку в кристалічній решітці металу. При зниженні температури електричний опір зменшується. У напівпровідниках, як правило, спостерігається нестача електронної провідності. Електрони звільняються тільки при підведенні теплової енергії, тому з підвищенням температури електричний опір напівпровідників знижується.
Стандартизовані металеві термоопори виготовляють з міді (діапазон вимірювання від -50 до 200оС) та з платини (діапазон вимірювання від -260 до 1100оС). Нестандартизовані термоопори мають вузьке застосування і виготовляють з нікелю і заліза.
Конкретні типи і основні параметри резистивних термоперетворювачів опору повинні відповідати Державній системі промислових приладів і засобів автоматизації (ДСП) і регламентуються нормативним документом ГОСТ 6651. В табл.1.4 подані типи і основні параметри резистивних термоперетворювачів.
Таблиця 1.4 – Типи і основні параметри резистивних термоперетворювачів
Типи ТО | Номінальне . значення опору при 0oC R0, Ом | Умовне позначення номінальної статичної характеристики | Клас допуску | Номінальне значення відношенння опорів W100 | Діапазон вимірюваних температур, oC
Плати-
новий | 1 | 1П | В | 1.3910 | 0...1100
10 | 10П | АВ | 1.3910
1.3910 | -200...+750
-50...+1000
50 | 50П | АВ | 1.3910 1.3910 | -260...+750
-200...+1000
100 | 100П | АВ | 1.3910 1.3910 | -260...+750
-200...+1000
500 | 500П | АВ | 13910 1.3910 | -260...+300
-200…+300
Мідний | 10 | 10М | В,С | 1.4280 | -50...+200
50 | 50М | В,С | 1.4280 | -50…+200
100 | 100М | В,С | 1.4280 | -200…+200
Луцьким НВО "Електротермометрія" освоєний випуск термоперетворювачів з уніфікованим вихідним сигналом типів ТСПУ-, ТСМУ-, ТХАУ-0288; ТСПУ-, ТСМУ-, ТХАУ-0388; ТСПУ-, ТСМУ-, ТХАУ-0289.
Вони призначені для вимірювання температури рідких, газоподібних і сипучих речовин у виробництвах які не повязані з вибухонебезпечними середовищами (всі типи перетворювачів моделей 0288 і 0388), а також у виробництвах, де можливими є утворення, вибухонебезпечних сумішей пари і газів (вибухозахищене виконання всіх типів перетворювачів моделей 0289). Вихідний сигнал перетворювачів моделей 0288 і 0289 - постійний струм від 4 до 20 мА, а у перетворювачів моделей 0388 - десятирозрядний послідовний код Всі термоперетворювачі мають лінеаризовану характеристику чутливого елемента, за винятком типів ТХАУ-0289 і ТХАУ-0388. В термоперетворювачах використані такі номінальні статичні характеристики:
ТСПУ - 0288/0388/0289 - 50П; ТСМУ - 0288/0388/0289 – 50М; ТХАУ - 0288/0388/0289 - ХА(К).
Температурні діапазони і границі допустимих значень основної похибки термоперетворювачів подані в табл 1.5.
Таблиця 1.5 - Технічні дані термоперетворювачів з уніфікованими вихідними сигналами
Діапазон вимірювальних температур, °С | Границя допустимих значень основної похибки, %
ТСПУ-0288 ТСПУ-0388 | ТСМУ-0288 ТСМУ-0388 | ТХАУ-0288 ТХАУ-0388 | ТСПУ-0289 | ГСМУ-
0289 | ТХАУ-0289
від -200 до +50 | 0,4; 1,0 | - | - | 0,7 | - | -
від-100 до+50 | 0,4; 1,0 | - | - | 0,7 | - | -
від -50 до +50 | 0,25; 0,5 | 0,5; 1,0 | - | 0,6 | 0,7 | -
від -25 до +25 | 0,5; 1,0 | 1,0; 1,5 | - | 0,9 | 0,9 | -
від 0 до 50 | 0,5; 1,0 | 1,0; 1,5 | - | 1,0 | 1,0 | -
від 0 до 100 | 0,25; 0,5 | 0,5; 1,0 | - | 0,8 | 0,8 | -
від 0 до 200 | 0,25; 0,5 | 0,6; 1,0 | - | 0,7 | 0,7 | 2.0
від 0 до 400 | - | - | - | - | - | 1,5
від 0 до 600 | - | - | 1,0 | - | -