Термопа́ра — устройство основанное на преобразовании электрического сигнала в показатель температуры при изменении физических параметров веществ, из которых состоит прибор. Термопары широко распространены в промышленности, коммунальном хозяйстве, используются в массе бытовых приборов и автомобилях. От самых простых приборов (которые можно встретить в обычных утюгах) до сложных и дорогих (жаростойкие термопластины для измерения температуры на газовых турбинах) их можно встретить везде, где стоит задача измерения температуры.
Как работает термопара?
Термопара состоит из пары проводников из отличающихся материалов, соединенных между собой только с одной стороны.
Регистрирующие приборы (аналоговые, цифровые) измеряют разницу термо-ЭДС возникающих в местах спайки и на концах проводников.
Действие прибора построено на эффекте Зеебека(термоэлектрической эффект). Представьте две проволоки соединенные между собой двумя спайками. Если нагревать/охлаждать одну спайку, то по кольцу потечет ток. Его вызывает термо-ЭДС, которая возникает за счет разности потенциалов между спайками.
Интересное видео о термопарах от НИЯУ МИФИ смотрите ниже:
При одинаковой температуре спаек сума токов в цепи равна нулю – ток не течет. При отличающихся температурах возникает разность потенциалов между спайками. От интенсивности нагревания/охлаждения зависит и разность потенциалов.
Термо-ЭДС можно измерить. Она пропорциональна изменению разности температур на спайках. Самый простой способ измерения параметров тока в таких условиях – гальванометр (применяется для демонстрации эффекта Зеебека).
В современных сложных термопарах применяются электронные средства преобразования сигнала.
Особенности работы с термопарами для точных и высокоточных измерений
- Недостаток большинства термопар – это необходимость градуировки каждого прибора в отдельности.
Для точных измерений на предприятиях-изготовителях каждая термопара проходит отдельные испытания.
- Необходимо вносить поправку на температуру среды измерительных устройств.
- Термопара должна находиться в одинаковых условиях по всей длине измерительного участка.
- Для определения наиболее точного результата можно использовать рядом с основной термопарой контрольные термопары.
- Для точных измерений используют провода с экранами, для уменьшения наводок: токи, вызываемые термо-ЭДС, незначительны по своей величине.
Ещё одно интересное видео о термопарах смотрите ниже:
Классификация термопар, их свойства и сферы применения
В российском ГОСТе применяется трехбуквенное обозначение кириллицей групп термопар, в международной классификации (МЭК) приняты латинские однобуквенные обозначения.
В большинстве случаев группы термопар соответствуют обеим системам классификации.
В таблице даны обозначения по ГОСТу, в скобках приведены аналоги по МЭК:
| Тип термопары | Материал | Свойства |
| ТХА (К) | Вольфрам + родий | Для работы в нещелочных средах. Измеряет в пределах −250…+2500°С |
| ТНН (N) | Никросил+ нисил | Диапазон температур – 0…1230°С, относится к группе универсальных термопар |
| ТЖК (J) | Железо + константан | -200 до +750°С дешевый и надежный вариант для промышленности. |
| ТМК (Т) | Медь + константан | -250…+ 400°Снедорогие термопары |
| ТХК (L) | Хромель+ копель | наибольшая чувствительностью, но ограничены по диапазону измерений – до 600 °С и очень хрупкие. |
| ТПП (R, S) | Платинородий + платина | Для работы в газовых средах, окисленных средах. Недостаток – чувствительны к примесям, нагарам, требуют стерильных условий производства. |
| ТВР (А-1, А-2, А-3) | Вольфрам + рений | Диапазон измерений -22О0°С в нормальных средах. Сложны в производстве и эксплуатации. |
В таблице приведены наиболее часто встречаемые в сети интернет термопары.
Также существуют другие виды термопар для редких условий работы. Как правило, это штучные приборы, разрабатываемые только под заказ.
Я бы сказал, что материала для изготовление термопар намного больше. Вот все возможные (достал с оф. сайта): Сталь; Хромель-алюмель; Платина; Хромель-копель; Медь; Алюминь; Алюмооксидная керамика; Железо-константан; Платинородий; платинородий-платина; Платина-родий; Термостойкий пластик; Вольфрам-родий; Платина-платина; Титан; Железо; Константан; Латунь; Нисил; Нихросил; Пластикат; Полиэтилен.