Termopar: el principio de funcionamiento, el dispositivo

Hay una amplia variedad de dispositivos y mecanismos para medir la temperatura. Algunos de ellos se utilizan en la vida diaria, algunos – para una variedad de la investigación física, en los procesos industriales y otras industrias.

Uno de tales dispositivos es un termopar. El principio de funcionamiento del dispositivo y el circuito será discutido en las secciones siguientes.

La base física de las obras de termopar

El principio de funcionamiento de los termopares se basa en los procedimientos físicos habituales. Por primera vez el efecto, sobre la base de los cuales opera la unidad, ha sido investigado por el científico alemán Thomas Seebeck.

La esencia del fenómeno, que sostiene el principio de acción del termopar de la siguiente manera. En el circuito eléctrico cerrado que consta de dos tipos diferentes de conductores, cuando se exponen a ciertas surge electricidad temperatura ambiental.

La corriente eléctrica resultante y la temperatura ambiente que actúa sobre los conductores están en dependencia lineal. Es decir, cuanto mayor sea la temperatura, mayor es la corriente eléctrica generada por un termopar. Y en base a este principio de funcionamiento del termopar y la resistencia del termómetro.

Donde uno de los contactos de termopar está en el punto donde es necesario medir la temperatura, se denomina "caliente". El segundo contacto, en otras palabras – "frío" – en la dirección opuesta. Aplicación para la medición de los termopares permitidas sólo en el caso cuando la temperatura ambiente es menor que el lugar de medición.

Tal operación de cortocircuito del termopar, el principio de funcionamiento. Tipos de termopares se discutirán en la siguiente sección.

tipos de termopares

En cada industria, donde se requieren las mediciones de temperatura, que se utiliza principalmente termopar. El aparato y el funcionamiento de los diversos tipos de unidad se muestran a continuación.

termopar de aluminio-Chromel

Estos termopares esquema utilizado en la mayoría de los casos para producir una variedad de sensores y sondas que permiten el control de temperatura en la producción industrial.

Su característica distintiva es el precio relativamente bajo y una amplia gama de la temperatura medida. Ellos permiten fijar temperatura de -200 a 13 000 grados Celsius.

Es inadecuado utilizar un termopar para aleaciones similares en tiendas y objetos alto contenido de azufre en el aire, ya que este elemento químico afecta negativamente tanto el cromo y aluminio, causando perturbaciones en el funcionamiento del dispositivo.

termopar Chromel-Copel

El principio de acción del termopar, el grupo de contacto que se compone de estas aleaciones es la misma. Pero estos dispositivos operan principalmente en medio líquido o gaseoso que tiene propiedades neutras, no corrosivos. El indicador de temperatura superior no exceda de 8.000 grados Celsius.

Aplicables tales termopar, que utilizan el principio de la operación le permite establecer el grado de calentamiento de cualquier superficie, por ejemplo, para detectar la temperatura de horno de solera abierta o cualesquiera otras estructuras similares.

termopar de hierro-constantan

Esta combinación de contactos en el termopar no es tan común como el primero de la especie en estudio. El principio de funcionamiento de los termopares es el mismo, pero esta combinación funcionó bien en la atmósfera enrarecida. Las medidas de nivel máximo y la temperatura no debe superar los 12.500 grados centígrados.

Sin embargo, si la temperatura comienza a elevarse por encima de 7000 grados, hay una violación riesgo de precisión de la medición debido a cambios en las propiedades físicas y químicas del hierro. Hay incluso casos corrosión del termopar de contacto de hierro en presencia de vapor de agua ambiente.

termopares Platinum-platino

El más caro en la fabricación de termopares. El principio de funcionamiento es el mismo, pero es diferente de sus contrapartes lecturas de temperatura muy estable y fiable. Tiene una sensibilidad reducida.

Las principales aplicaciones de estos dispositivos – la medición de altas temperaturas.

termopar de tungsteno-renio

También se utiliza para la medición de temperaturas muy altas. El límite máximo que puede ser bloqueado por medio del circuito alcanza los 25 mil grados Celsius.

Su uso requiere el cumplimiento de ciertas condiciones. Así, durante temperatura es necesaria la medición de eliminar por completo la atmósfera circundante, que tiene un impacto negativo sobre los pasadores en el proceso de oxidación.

Para esta tungsteno-renio termopar por lo general se coloca en alojamientos llenos de un gas inerte para proteger sus elementos.

Por encima de cada termopar existente fue examinado, el aparato, el principio de que, dependiendo de las aleaciones utilizadas. Ahora mira a algunas de las características de diseño.

construcción de termopares

Hay dos tipos principales de diseños termopares.

• Con la aplicación de la capa aislante. Este diseño proporciona para el termopar dispositivo de funcionamiento capa de aislamiento electrocución. Tal esquema permite el uso de un termopar en el proceso sin aislamiento de la entrada de la planta.

• Sin el uso de la capa aislante. Tales termopares sólo pueden conectarse a los circuitos de medición, las entradas de las cuales no tienen ningún contacto con el suelo. Si no se cumple esta condición, el dispositivo hay dos circuito cerrado independiente, con lo que las lecturas obtenidas usando el termopar no será exacta.

Ejecución de termopar y su aplicación

Hay una especie separada de este dispositivo, conocido como "viajar". El principio de funcionamiento de un termopar itinerante que ahora consideramos con más detalle.

Este diseño se utiliza principalmente para la determinación de la temperatura de la palanquilla de acero durante su procesamiento en torneado, fresado y otro tales mecanizado.

Cabe señalar que en este caso y puede usar termopares convencionales, sin embargo, si el proceso de fabricación requiere el control de temperatura de alta precisión, un termopar en funcionamiento exagerar.

Al aplicar este método para la pieza de trabajo antes de sus elementos de contacto está sellado. Entonces, en el procesamiento de la palanquilla, estos contactos están expuestos continuamente a la herramienta de trabajo u otra máquina herramienta, con lo cual la unión (que es el elemento principal durante características de temperatura de eliminación) a medida que "corre" de los contactos.

Este efecto se utiliza ampliamente en la industria del metal.

características tecnológicas de los diseños termopares

En la fabricación del circuito de pico termopar de trabajo está hecha de dos contactos metálicos que se sabe que están hechos de materiales diferentes. La unión se llama "unión".

Cabe señalar que haciendo que el compuesto opcionalmente por medio de espigas. Sólo tienes que girar juntos dos contactos. Sin embargo, un tal método de fabricación no tendrá un nivel suficiente de fiabilidad, y también puede proporcionar error cuando la eliminación de las características de temperatura.

Si necesita una medición de alta temperatura, el metal de soldadura se sustituye con su soldadura. Esto es debido al hecho de que en la mayoría de los casos, la soldadura utilizada en la conexión, tiene un punto de fusión bajo y se destruye cuando se excede su nivel.

Esquema, la fabricación de que se ha aplicado la soldadura, puede soportar un amplio rango de temperaturas. Pero este método de conexión tiene sus inconvenientes. La estructura interna del metal con la exposición a alta temperatura durante la soldadura puede cambiar, lo que afectará a la calidad de los datos.

Por otra parte, se debe controlar el estado de los contactos del termopar en el curso de su funcionamiento. Por lo tanto, es posible cambiar las características de metales en el circuito debido a las influencias ambientales agresivas. La oxidación puede ocurrir o interdifusión de los materiales. En tal situación, es necesario sustituir el trabajo del circuito de termopar.

Variedades termopares de unión

La industria moderna produce varios diseños, que se utilizan en la fabricación de termopares:

• unión abierta;

• unión con aislamiento;

• una unión a tierra.

termopares característica de la unión abierta es pobre resistencia a las influencias externas.

Los siguientes dos tipos de estructuras se pueden utilizar en la medición de temperaturas en ambientes hostiles, puede tener efectos devastadores sobre par de contactos.

Por otra parte, en la actualidad la industria está desarrollando circuitos en las tecnologías de producción de semiconductores termopares.

error de medición

La exactitud de las características de temperatura obtenidos por un termopar depende del material del grupo de contacto, así como factores externos. Estos últimos incluyen la presión, la radiación de fondo o por otras razones que puedan afectar a las propiedades físicas y químicas de los metales, que hacen contactos.

Precisión de la medición consiste en los siguientes componentes:

• error aleatorio causado por las características de fabricación de termopar;

• error causado por la temperatura violación contacto "frío";

• error, la causa de que sirvió como ruido externo;

• error aparato de control.

Las ventajas de utilizar termopares

Las ventajas de usar tales dispositivos para el control de temperatura, independientemente de la aplicación, son:

• grandes indicadores de la brecha que se pueden grabar por un termopar;

• pico termopar, que está directamente implicado en la eliminación de las lecturas se pueden colocar en contacto directo con el punto de medición;

• simple proceso de termopares de fabricación, su resistencia y durabilidad de la operación.

Desventajas de la medición de la temperatura utilizando un termopar

Las desventajas de la aplicación de termopares incluyen:

• La necesidad de monitorizar continuamente la temperatura de contacto termopar "frío". Esta es una característica distintiva del diseño de los instrumentos de medición, que se basan en el termopar. El principio de funcionamiento del sistema se reduce su alcance. Se pueden usar sólo si la temperatura ambiente es inferior a la temperatura en el punto de medición.

• Violación de la estructura interna de los metales utilizados en la fabricación del termopar. El hecho es que, debido al entorno externo contactos pierden su uniformidad, lo que provoca errores en las lecturas de temperatura producidas.

• Durante la medición del grupo de contacto termopar generalmente está expuesta a influencias ambientales adversas, lo que provoca perturbaciones en el funcionamiento. Esto requiere de nuevo el sellado de los contactos, lo que provoca costes de mantenimiento adicionales de tales sensores.

• Existe el peligro de la exposición a las ondas electromagnéticas por un termopar cuya construcción proporciona un grupo de contacto de largo. También puede afectar a los resultados de las mediciones.

• En algunos casos, la violación se produce una relación lineal entre la corriente eléctrica que surge en el termopar y la temperatura en el lugar de medición. Esta situación requiere un aparato de control de calibración.

conclusión

A pesar de sus deficiencias, el método de medición de la temperatura con termopares, que fue inventado y probado en el siglo 19 primero, que se encuentra su amplia aplicación en todas las ramas de la industria moderna.

Por otra parte, existen aplicaciones en las que el uso de termopares es la única forma de obtener los datos de temperatura. Y leer este material, se entiende adecuadamente los principios básicos de su trabajo.