ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

В силу того что ЭДС термопары является монотонной функцией ■ чпературы, термопары можно использовать в качестве термометров. Будучи тщательно откалиброванными, термопары могут с очень большой точностью мерять температуру в диапазоне от 20 до 1700 К. Однако, для того чтобы пе - хрыть весь указанный диапазон температур, придется использовать различ - е термопары.

Из-за того что термоЭДС не является линейной функцией температуры, для ресчета значения измеренного напряжения ъ температуру необходимо исполь - ать справочные таблицы.

Для изготовления термопар можно использовать достаточно большое коли - . во комбинаций из различных материалов, однако стандартизированы лишь многие из них Девять из этих комбинаций, обозначенные соответствующими инфицирующими буквами, приведены в табл. 5.1.

Первый материал в каждой паре, представленной в таблице, является по - •жительным выводом термопары, второй — отрицательным. Состав сплавов гчн в процентах.

Некоторые из этих сплавов имеют коммерческое название:

55 % Си + 45 % Ni — константан, купрон, адванс, термоканталь JN (Con stantan, Cupron, Advance, ThermoKanthal JN);

90 % Ni + 10 % Cr — хромель, тофель, термоканталь KP, Т-1 (Chromel, Toph ThermoKanthal KP, T-l);

99,5 % Fe — термоканталь JP (ThermoKanthal JP);

95%№ + 2%Al + 2% Mn + 1 % Si — алюмель, ниал, термоканталь KV T-2 (AJumel, Nial, ThermoKanthal KN, T-2);

84 % Ni + 14 % Cr + 1,5 % Si — никросил (Nicrosil);

95 % Ni + 4,5 % Si + 0,1 % Mg — нисил (Nisil).

Для идентификации полярности выводов термопары используются бук Р и N, которые присоединяются к букве, обозначающей тип термопары. Так, н пример, обозначение EN указывает на отрицательный вывод термопары типа 1 Прив выборе материалов ал я изготовления термопары необходимо учитыв^ следующие характеристики:

1. Стабильность. Свойства материала термопары не должны изменяться в п цессе их эксплуатации. Материал должен обладать химической стабильность по отношению окружающей среде, в которой он работает. Так, для изме ний при высоких температурах в окислительной среде лучше всего испол зовать термопары из благородных металлов. Кроме того, материал дол> обладать физической стабильностью. В нем не должны происходить фазоь переходы, что особенно важно при работе в области криогенных температуг Материал не должен изменяться при механической обработке (наприме; не должен терять гибкость). Материалы должны быть нечувствительні.

к воздействию магнитных полей.

2. Однородность. Важно, чтобы материал был однородным не только в конкреї ном образце, но и от образца к образцу, чтобы выполненная 1 раз калибро была справедлива для всей партии.

3. Высокая термоэлектрическая мощность. Нижний предел измерения темпера туры с помощью термоэлектрического термометра (около 20 К) обуслов небольшим значением коэффициента Зеебека а при температурах, близ' к абсолютному нулю.

4. Низкая теплопроводность. Это свойство важно при работе в области криоге ных температур.

Выбор типа термопары в основном определяется областью температур, в к* торой она будет использоваться (см. табл. 5.1).

Для достижения высокой точности измерений необходимо проводить тщателъ - ню калибровку термопары. В качестве примера укажем, что при надлежащей калибровке термопары можно уменьшить погрешность измерения термоЭДС в диапазоне температур от 0 до 1450 °С до 3 мкВ. Поскольку термоЭДС для дан­ной термопары при максимальной температуре равна 14 940 мкВ, то погрешность измерения при этой температуре не превышает 0,02 %.

0,5 0,4

вз

0.3

ГО

1 0,2 CL

CD

н

0,1 о

Подробную информацию о зависимости термоЭДС от температуры, табули­рую с интервалом 1 °С, для различных типов термопар можно найти на N IST ITS-90 Thermocouple Database http-.//srdata. rast. gov/its90/main/. При - гакого типа данных приведен на рис. 5.7. Отметим, что принцип работы пар во многом схож с принципом работы термоэлектрических генерато - описанных ниже.