Термоэлектрические контактные датчики

Поскольку термоэлектрические контактные датчики состоят, по крайней мере, из двух разных проводников и двух соединений (пар) этих проводников, их часто назы­вают термопарами. Они являются пассивными датчиками, т.к. сами вырабатывают напряжение в ответ на изменение температуры и не требуют для этого внешнего ис­точника питания. Термопары относятся к классу относительных датчиков, посколь­ку их выходное напряжение определяется разностью температур между двумя спая­ми и практически не зависит от абсолютной температуры каждого соединения. При измерении температуры при помощи термопары один ее спай служит эталоном, и его температуру необходимо определять при помощи отдельного детектора абсолют­ной температуры, например, термистора, РДТ и т.д. или его надо поместить в матери­ал, находящийся в физическом состоянии, температура которого точно известна (см. в соответствующей таблице Приложения). В подробно описан термоэлектрический эффект, лежащий в основе физического принципа действия тер­мопар, а в соответствующей таблице Приложения перечислены наиболее популяр­ные термопары. Более подробное описание различных термопар и их применений можно найти во многих книгах. Приведем некоторые важ­ные рекомендации по использованию наиболее распространенных типов термопар:

Тип Т. Си (+) и константан (-). Такие термопары устойчивы к коррозии (по­этому могут применяться для работы во влажной атмосфере) и пригодны для из­мерения отрицательных температур. При работе на воздухе в агрессивной среде их верхний предел рабочего диапазона ограничен 370°С (700°F), что связано с окис­лением медного элемента. В других окружающих условиях термопары типа Т мо­гут использоваться при более высоких температурах.

Тип J: Fe (+) и константан (-). Термопары этого типа подходят для работы в вакууме, а также в различных средах: и инертных, и окислительных, и восстано­вительных. Их рабочий температурный диапазон лежит в интервале О...76О°С. При температуре около 540°С начинается быстрый процесс окисления железных тер­моэлементов. Если требуется, чтобы термопары работали длительное время в ус­ловиях высоких температур, для их изготовления необходимо применять провода с большим поперечным сечением. Термопары типа J не рекомендуется использо­вать для измерения температур ниже точки замерзания воды из-за их хрупкости и подверженности ржавлению. В этом температурном диапазоне лучше работают термоэлементы типа Т.

Тип Е: 10% Ni/Cr (+) и константан (—). Эти термопары рекомендуется исполь­зовать в температурном диапазоне — 200...900°С в окислительных или инертных ат­мосферах. В восстановительной атмосфере и в вакууме они имеют те же ограниче­ния, что и термопары типа К. Термопары типа Е могут применяться для измерения отрицательных температур, благодаря тому, что они не подвержены коррозии при работе в атмосфере с повышенным содержанием влаги. Они способны вырабаты­вать наибольшую среди всех известных типов термопар э.д.с, поэтому термоэле­менты типа Е являются самыми популярными (см. рис. 3.36 главы 3)

Тип К: 10% Ni/Cr (+) и 5% Ni/Al/Si (—). Такие термопары применяются для работы в окислительной и полностью инертных средах для измерения температур в диапазоне —200...1260°С. Благодаря своей устойчивости к окислению их часто используют при температурах выше 540°С. Однако термопары типа К нельзя при­менять в восстановительных и сернистых атмосферах, а также в вакууме.

Тип R и S: Pt/Rh (+) и Pt (-). Эти термопары предназначены для непрерывной работы в окислительной и инертной среде в температурном диапазоне О...148О°С

Тип В: Pt/Rh (+) и 6% Pt/Rh (-). Термопары типа В подходят для непрерывной работы в окислительной и инертной атмосфере в температурном диапазоне 87О...17ОО°С. Их также можно использовать для проведения кратковременных из­мерений в вакууме. Такие термопары не рекомендуется применять в восстанови­тельной среде, содержащей пары металлов и неметаллов. Их нельзя вставлять в металлические защитные корпуса или чехлы.