Elektroninio termometro veikimo principas

Termoelektrinis termometras naudoja termoelementą kaip temperatūros matavimo elementą, kad matuotų termoelektrinę variklinę jėgą, atitinkančią temperatūrą, o temperatūros reikšmė rodoma matuokliu. Jis yra plačiai naudojamas temperatūrai matuoti nuo -200 ℃ ~ 1300 ℃, o esant ypatingoms aplinkybėms, jis gali išmatuoti aukštą 2800 ℃ arba žemą 4K temperatūrą. Jis turi paprastos struktūros, mažos kainos, didelio tikslumo ir plataus temperatūros matavimo diapazono ypatybes. Kadangi termoelementas temperatūrą paverčia elektra, kad būtų galima aptikti, patogu matuoti ir valdyti temperatūrą, stiprinti ir transformuoti temperatūros signalus. Jis tinka tolimam matavimui ir automatiniam valdymui. Kontaktinės temperatūros matavimo metodu dažniausiai naudojamas termoelektrinis termometras.

DS-1
(1) Termoporos temperatūros matavimo principas
Termoporos temperatūros matavimo principas pagrįstas termoelektriniu efektu.
Dviejų skirtingų medžiagų laidininkus A ir B sujunkite nuosekliai į uždarą kilpą. Kai dviejų kontaktų 1 ir 2 temperatūra skiriasi, jei T> T0, kilpoje susidarys termoelektrinė jėga, o kilpoje bus tam tikras kiekis. Didelės ir mažos srovės, šis reiškinys vadinamas piroelektriniu efektu. Ši elektromotorinė jėga yra gerai žinoma „Seebeck termoelektromotorinė jėga“, vadinama „termoelektrine varomąja jėga“, žymima kaip EAB, o laidininkai A ir B vadinami termoelektrodais. Kontaktas 1 paprastai yra suvirinamas kartu ir jis dedamas į temperatūros matavimo vietą, kad matavimo metu pajustų išmatuotą temperatūrą, todėl jis vadinamas matavimo galu (arba karštu darbo galo galu). Sankryžai 2 reikalinga pastovi temperatūra, kuri vadinama atskaitos jungtimi (arba šalta jungtimi). Jutiklis, kuris sujungia du laidininkus ir paverčia temperatūrą į termoelektromotorinę jėgą, vadinamas termoelementu.

Termoelektromotorinę jėgą sudaro dviejų laidininkų kontaktinis potencialas (Peltier potencialas) ir vieno laidininko temperatūros skirtumo potencialas (Thomson potencialas). Termoelektromotorinės jėgos dydis yra susijęs su dviejų laidininkų medžiagų savybėmis ir sandūros temperatūra.
Elektrono tankis laidininko viduje yra skirtingas. Kai liečiasi du skirtingo elektronų tankio laidininkai A ir B, ant kontaktinio paviršiaus vyksta elektronų difuzija, o elektronai teka iš didelio elektronų tankio laidininko į mažo tankio laidininką. Elektronų difuzijos greitis yra susijęs su dviejų laidininkų elektronų tankiu ir yra proporcingas kontaktinio ploto temperatūrai. Darant prielaidą, kad laidininkų A ir B laisvieji elektronų tankiai yra NA ir NB, o NA> NB, dėl elektronų difuzijos laidininkas A praranda elektronus ir tampa teigiamai įkrautas, o laidininkas B gauna elektronus ir neigiamai įkraunamas, formuodamas elektrą laukas ant kontaktinio paviršiaus. Šis elektrinis laukas trukdo elektronų difuzijai, o pasiekus dinaminę pusiausvyrą, susidaro stabilus potencialų skirtumas kontakto srityje, tai yra kontakto potencialas, kurio dydis yra

(8.2–2)

Kur k – Boltzmanno konstanta, k = 1,38 × 10-23J / K;
e – elektronų krūvio dydis, e = 1,6 × 10-19 C;
T – temperatūra kontakto taške, K;
NA, NB - atitinkamai laidininkų A ir B laisvieji elektronų tankiai.
Elektromotorinė jėga, kurią sukuria temperatūros skirtumas tarp dviejų laidininko galų, vadinama termoelektriniu potencialu. Dėl temperatūros gradiento keičiasi elektronų energijos pasiskirstymas. Aukštos temperatūros galo (T) elektronai difunduos į žemos temperatūros galą (T0), dėl to aukštos temperatūros galas bus teigiamai įkrautas dėl elektronų praradimo, o žemos temperatūros galas bus neigiamai įkrautas dėl elektronų. Todėl potencialų skirtumas taip pat susidaro abiejuose to paties laidininko galuose ir neleidžia elektronams plisti iš aukštos temperatūros galo į žemos temperatūros galą. Tada elektronai difuziškai susidaro dinaminė pusiausvyra. Šiuo metu nustatytas potencialų skirtumas vadinamas termoelektriniu potencialu arba Thomsono potencialu, kuris yra susijęs su temperatūra For

(8.2-3)

JDB-23 (2)

Formulėje σ yra Thomsono koeficientas, kuris parodo elektromotorinės jėgos vertę, kurią sukuria 1 ° C temperatūros skirtumas, o jos dydis yra susijęs su medžiagos savybėmis ir temperatūra abiejuose galuose.
Termoporos uždara grandinė, sudaryta iš laidininkų A ir B, turi du kontaktinius potencialus eAB (T) ir eAB (T0) dviejuose kontaktuose, o kadangi T> T0, kiekviename iš laidininkų A ir B taip pat yra termoelektrinis potencialas. bendra uždarojo ciklo šiluminė elektromotorinė jėga EAB (T, T0) turėtų būti kontaktinės elektromotorinės jėgos ir temperatūros skirtumo elektrinio potencialo suma, t. y.

(8.2–4)

Pasirinktai termoporai, kai etaloninė temperatūra yra pastovi, bendra termoelektromotorinė jėga tampa vienkartine matavimo terminalo temperatūros T funkcija, t. Y. EAB (T, T0) = f (T). Tai yra pagrindinis termoporos temperatūros matavimo principas.


Skelbimo laikas: 2021 m. Birželio 11 d