دانش مربوط به ترموکوپل

دو رسانا با ترکیبات مختلف (به نام سیم های ترموکوپل یا الکترودهای ترموالکتریک) در دو انتها به هم متصل می شوند تا یک مدار تشکیل دهند. هنگامی که دمای محل اتصال متفاوت باشد، یک نیروی الکتروموتور در مدار ایجاد می شود که به آن اثر ترموالکتریک و این نیروی الکتروموتور پتانسیل ترموالکتریک می گویند. ترموکوپل‌ها از این اصل برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کنند، جایی که انتهایی که مستقیماً برای اندازه‌گیری دمای محیط استفاده می‌شود، انتهای کار (همچنین به عنوان انتهای اندازه‌گیری شناخته می‌شود)، و انتهای دیگر آن انتهای سرد (همچنین به عنوان انتهای جبران شناخته می‌شود) نامیده می‌شود. ) انتهای سرد به ابزار نمایشگر یا ابزار پشتیبانی متصل است و ابزار نمایشگر پتانسیل ترموالکتریک تولید شده توسط ترموکوپل را نشان می دهد.
ترموکوپل در واقع یک مبدل انرژی است که انرژی حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و از پتانسیل ترموالکتریک تولید شده برای اندازه گیری دما استفاده می کند. برای پتانسیل ترموالکتریک یک ترموکوپل، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
1: پتانسیل ترموالکتریک یک ترموکوپل به جای تابعی از تفاوت دما بین انتهای سرد و انتهای کار ترموکوپل، تفاوت تابع دما بین انتهای کار ترموکوپل است.
2: مقدار پتانسیل ترموکوپل تولید شده توسط ترموکوپل، زمانی که مواد ترموکوپل یکنواخت است، به طول و قطر ترموکوپل مربوط نمی شود، بلکه فقط به ترکیب مواد ترموکوپل و اختلاف دما در هر دو انتها مربوط می شود. ;
3: هنگامی که ترکیب مواد دو سیم ترموکوپل تعیین می شود، بزرگی پتانسیل ترموکوپل فقط به اختلاف دمای ترموکوپل مربوط می شود. اگر دمای انتهای سرد ترموکوپل ثابت بماند، پتانسیل ترموالکتریک ترموکوپل تنها یک تابع مقدار واحد از دمای انتهای کار است. همانطور که در شکل نشان داده شده است، دو ماده مختلف رسانا یا نیمه هادی A و B را به یکدیگر لحیم کنید تا یک مدار بسته تشکیل شود. هنگامی که بین دو نقطه اتصال 1 و 2 هادی های A و B اختلاف دما وجود دارد، یک نیروی الکتروموتور بین این دو ایجاد می شود و در نتیجه جریانی با قدر متفاوت در مدار ایجاد می شود. این پدیده را اثر ترموالکتریک می نامند. ترموکوپل ها با استفاده از این اثر کار می کنند.
چه ترموکوپلی؟ این با اصل اندازه گیری دمای ترموکوپل شروع می شود. ترموالکتریکی یک عنصر حسگر دما است که سیگنال های دما را به سیگنال های نیروی الکتروموتور ترموالکتریک تبدیل می کند و سپس از طریق ابزارهای الکتریکی به دمای محیط اندازه گیری شده تبدیل می شود. اصل اساسی اندازه گیری دمای ترموکوپل این است که دو هادی همگن با ترکیبات مختلف یک مدار بسته را تشکیل می دهند. هنگامی که یک گرادیان دما در هر دو انتها وجود داشته باشد، جریانی از مدار عبور می کند و نیروی حرکتی Seebeck - نیروی الکتروموتور ترموالکتریک - بین دو سر وجود خواهد داشت که به آن اثر Seebeck می گویند. دو هادی همگن با ترکیبات مختلف، الکترودهای ترموالکتریک هستند که انتهای کار در دمای بالاتر و انتهای آزاد در دمای پایین‌تر است. انتهای آزاد معمولاً در دمای ثابت است. با توجه به رابطه عملکردی بین نیروی الکتروموتور ترموالکتریک و دما، یک جدول کالیبراسیون ترموکوپل ایجاد کنید. جدول درجه بندی تحت شرایط دمای انتهای آزاد 0 درجه به دست می آید و ترموکوپل های مختلف جداول درجه بندی متفاوتی دارند. هنگامی که یک ماده فلزی سوم به مدار ترموکوپل متصل می شود، تا زمانی که دمای دو کنتاکت ماده یکسان باشد، پتانسیل ترموالکتریک تولید شده توسط ترموکوپل بدون تغییر باقی می ماند، یعنی تحت تأثیر اتصال سوم قرار نمی گیرد. فلز به مدار بنابراین هنگام استفاده از ترموکوپل برای اندازه گیری دما، می توان یک ابزار اندازه گیری را متصل کرد و پس از اندازه گیری نیروی الکتروموتور ترموالکتریک، دمای محیط اندازه گیری شده را تعیین کرد.