თერმოელემენტი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                      თერმოელემენტი

Thermocouple connected to a multimeter displaying room temperature in °C თერმოელემენტი დაკავშირებულია მულტიმეტრთან, რომელიც აჩვენებს ოთახის ტემპერატურას °C-ში

(თერმოელექტრული გადამყვანი) - მოწყობილობა სხვადასხვა მასალის გამტარების წყვილის სახით, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ ბოლოში და წარმოადგენს მოწყობილობის ნაწილს, რომელიც იყენებს თერმოელექტრული ეფექტის გაზომვას . იგი გამოიყენება ინდუსტრიაში, სამეცნიერო კვლევებში, მედიცინაში და ავტომატიზაციის სისტემებში, ძირითადად ტემპერატურის გაზომვისა და კონტროლისთვის.

ზონების ტემპერატურული სხვაობის გასაზომად, რომელთაგან არცერთი არ შეიცავს მეორად გადამყვანს (თერმო-EMF მრიცხველი), მოსახერხებელია გამოიყენოთ დიფერენციალური თერმოწყვილი: ორი იდენტური თერმოწყვილი, რომლებიც დაკავშირებულია ელექტრულად ერთმანეთთან. თითოეული მათგანი ზომავს ტემპერატურულ განსხვავებას მის სამუშაო შეერთებასა და მეორადი გადამყვანის ტერმინალებთან დაკავშირებული თერმოწყვილების ბოლოებით წარმოქმნილ პირობით შეერთებას შორის. ჩვეულებრივ, მეორადი გადამყვანი ზომავს მათ EMF განსხვავებას, ამდენად, ორი თერმოწყვილის გამოყენებით, ძაბვის გაზომვის შედეგებიდან შესაძლებელია გაზომოთ ტემპერატურის სხვაობა მათ სამუშაო კვანძებს შორის. მეთოდი არ არის ზუსტი, თუ გადამყვანი არ უზრუნველყოფს თერმოწყვილების სტატიკური პასუხის წრფივიზაციას, რადგან ყველა თერმოწყვილს გარკვეულწილად აქვს არაწრფივი სტატიკური კონვერტაციის მახასიათებელი.

იხ. ვიდეო - Как работает термопара? | Термопары в соответствии с МЭК 60584-1 и ASTM E230

თერმოწყვილის საზომ გადამყვანებთან დასაკავშირებლად ორი ყველაზე გავრცელებული გზა არსებობს: მარტივი და დიფერენციალური. პირველ შემთხვევაში, საზომი გადამყვანი პირდაპირ უკავშირდება ორ თერმოელექტროდს. მეორე შემთხვევაში, გამოიყენება ორი დირიჟორი სხვადასხვა თერმო-EMF კოეფიციენტით, შედუღებული ორივე ბოლოში და საზომი გადამყვანი შედის ერთ-ერთი დირიჟორის უფსკრულიში. ნებისმიერ შემთხვევაში, თერმოწყვილების დასაკავშირებლად გამოიყენება სპეციალური თერმოწყვილების კაბელები და მავთულები.

გაფართოების ან კომპენსაციის მავთულები გამოიყენება თერმოწყვილების დისტანციური კავშირისთვის. გაფართოების მავთულები დამზადებულია იმავე მასალისგან, როგორც თერმოელექტროდები, მაგრამ შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული დიამეტრი. კომპენსაციის მავთულები ძირითადად გამოიყენება კეთილშობილი ლითონის თერმოწყვილებთან და აქვთ განსხვავებული შემადგენლობა, ვიდრე თერმოელექტროდები. მავთულის მოთხოვნები თერმოწყვილებისთვის მითითებულია IEC 60584-3-ში.

შემდეგი ძირითადი რეკომენდაციები აუმჯობესებს გაზომვის სისტემის სიზუსტეს, რომელიც მოიცავს თერმოწყვილის სენსორს:

- ძალიან თხელი მავთულის მინიატურული თერმოწყვილი უნდა იყოს დაკავშირებული მხოლოდ უფრო დიდი დიამეტრის გაფართოების მავთულის გამოყენებით;

- მოერიდეთ, თუ ეს შესაძლებელია, თერმოელექტრო მავთულის მექანიკური დაჭიმულობა და ვიბრაცია;

- გრძელი გაფართოების მავთულის გამოყენებისას, ჩარევის თავიდან ასაცილებლად, შეაერთეთ მავთულის ეკრანი ვოლტმეტრის ეკრანზე და ფრთხილად გადაუგრიხეთ მავთულები;

- თუ შესაძლებელია, მოერიდეთ ტემპერატურის მკვეთრ გრადიენტებს თერმოწყვილის სიგრძეზე;

- დამცავი საფარის მასალა არ უნდა აბინძურებდეს თერმოწყვილების ელექტროდებს სამუშაო ტემპერატურის მთელ დიაპაზონში და უნდა უზრუნველყოფდეს თერმოწყვილის მავთულის საიმედო დაცვას მავნე პირობებში მუშაობისას;

— გამოიყენეთ გაფართოების მავთულები მათი მუშაობის დიაპაზონში და მინიმალური ტემპერატურის გრადიენტებით;

- ტემპერატურის გაზომვის დამატებითი კონტროლისა და დიაგნოსტიკისთვის გამოიყენება სპეციალური თერმოწყვილები ოთხი თერმოელექტროდით, რაც საშუალებას აძლევს მიკროსქემის წინააღმდეგობის დამატებით გაზომვას თერმოწყვილების მთლიანობისა და საიმედოობის მონიტორინგისთვის.

იხ. ვიდეო - What is a Thermocouple? | How do They Work? - Thermocouples are durable temperature sensors that can be used in many temperature monitoring applications.  They consist of two dissimilar metals that are welded together to form a junction point. Based on a temperature difference between the two metals, a formula can be used to determine the temperature in the monitoring environment.

სხვადასხვა ტიპის ობიექტების და მედიის ტემპერატურის გაზომვა, ასევე ტემპერატურის სენსორი ავტომატური მართვის სისტემებში. ვოლფრამი-რენიუმის შენადნობის თერმოწყვილები არის ყველაზე მაღალი ტემპერატურის კონტაქტის ტემპერატურის სენსორები. ასეთი თერმოწყვილები გამოიყენება მეტალურგიაში გამდნარი ლითონების ტემპერატურის გასაზომად.

გაზის ქვაბებში და სხვა გაზის მოწყობილობებში (მაგ. საყოფაცხოვრებო გაზქურები) ალი კონტროლისა და გაზის დაბინძურებისგან დაცვისთვის. სანთურის ალით გაცხელებული თერმოწყვილის დენი ელექტრომაგნიტის დახმარებით გაზის სარქველს ღიად აკავებს. ალი უკმარისობის შემთხვევაში თერმოწყვილის დენი მცირდება, ელექტრომაგნიტური დენი მცირდება და სარქველი ზამბარის საშუალებით წყვეტს გაზის მიწოდებას.

1920-იან და 1930-იან წლებში თერმოწყვილები გამოიყენებოდა მარტივი რადიო მიმღებების და სხვა დაბალი დენის მოწყობილობების გასაძლიერებლად. სავსებით შესაძლებელია თერმოელექტრული გენერატორების გამოყენება თანამედროვე დაბალი დენის მოწყობილობების (ტელეფონები, კამერები და ა.შ.) ბატარეების დამუხტვა ღია ცეცხლის გამოყენებით.

ფოტოდეტექტორის თერმობატერეის გაფართოებული ფოტო. მავთულის თითოეული კუთხე არის თერმოწყვილი.

ისტორიულად, თერმოწყვილები წარმოადგენენ ერთ-ერთ ყველაზე ადრეულ თერმოელექტრული გამოსხივების დეტექტორს. მათი გამოყენების შესახებ ცნობები თარიღდება 1830-იანი წლების დასაწყისით. პირველმა ფოტოდეტექტორებმა გამოიყენეს ერთი მავთულის წყვილი (სპილენძი-რკინა, ბისმუტი-ანტიმონი), ცხელი შეერთება კონტაქტში იყო გაშავებულ ოქროს ფირფიტასთან. ნახევარგამტარები გამოყენებული იქნა მოგვიანებით დიზაინში.

თერმოწყვილების ჩართვა შესაძლებელია ელექტრონულად, რათა შეიქმნას თერმოპილი. ცხელი კვანძები განლაგებულია ან მიმღები ტერიტორიის პერიმეტრის გასწვრივ, ან თანაბრად მის ზედაპირზე. პირველ შემთხვევაში, ცალკეული თერმოწყვილები დევს ერთ სიბრტყეში, მეორეში ისინი ერთმანეთის პარალელურად არიან .

თერმოწყვილების უპირატესობები

ტემპერატურის გაზომვის მაღალი სიზუსტე (±0,01 °С-მდე).

ტემპერატურის გაზომვის დიდი დიაპაზონი: -250 °C-დან +2500 °C-მდე.

Სიმარტივე.

იაფად.

საიმედოობა.

ხარვეზები

ტემპერატურის გაზომვის მაღალი სიზუსტის მისაღებად (±0,01 °C-მდე), საჭიროა თერმოწყვილის ინდივიდუალური დაკალიბრება.

მაჩვენებელზე გავლენას ახდენს მზარდი ტემპერატურა, რომელიც საჭიროებს გამოსწორებას. თერმოწყვილზე დაფუძნებული მრიცხველების თანამედროვე დიზაინები იყენებენ ცივი შეერთების ბლოკის ტემპერატურის გაზომვას ჩაშენებული თერმისტორის ან ნახევარგამტარული სენსორის გამოყენებით და გაზომილი TEMF-ის კორექტირების ავტომატურ დანერგვას.

პელტიეს ეფექტი (კითხვის აღების დროს აუცილებელია გამოირიცხოს დენის გადინება თერმოწყვილში, რადგან მასში გამავალი დენი აგრილებს ცხელ შეერთებას და ათბობს ცივს).

TEDS-ის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე არსებითად არაწრფივია. ეს ქმნის სირთულეებს მეორადი სიგნალის გადამყვანების შემუშავებაში.

თერმოელექტრული არაჰომოგენურობის წარმოქმნა გამტარებში ტემპერატურის უეცარი ცვლილებების, მექანიკური სტრესების, კოროზიის და ქიმიური პროცესების შედეგად იწვევს კალიბრაციის მახასიათებლის ცვლილებას და შეცდომებს 5 კ-მდე.

თერმოწყვილებისა და გაფართოების მავთულის უფრო დიდ სიგრძეს შეუძლია შექმნას "ანტენის" ეფექტი არსებული ელექტრომაგნიტური ველებისთვის.