Термопары

Термопары - общая информация

Термопара представляет собой спайку из двух различных металлов или полупроводников, на неспаянных концах которых появляется э.д.с. постоянного тока, величина которой зависит от разности температур спайки и свободных концов. Термопары применяются для измерения температуры, в т.ч. с оцифровкой выходного сигнала (спай помещается в анализируемую среду, а со свободных концов снимается электрический сигнал). Широкое распространение получили платино-платинородиевые, хромель-алюминиевые, хромель-копелевые, вольфрам-молибденовые (для высоких температур) и хромель-алюмелевые термопары.

Термопара - давно известный, надежный и сравнительно дешевый прибор для измерения температуру. Основным недостатоком термопары является ограничение в точности измерения, поскольку погрешности измерения менее 1 °C добиться очень трудно.

Термопары можно классифицировать по назначению: промышленные, для научно-исследовательских целей, для измерения температуры пищевых продуктов, для медицинских исследований и т.д. Термопары обычно встраиваются в пробники (щупы).

Типы термопар

При выборе термопары необходимо учитывать тип термопары, изоляцию и конструкцию пробника, поскольку от этих факторов зависят диапазон измеряемых температур, точность и достоверность измеренных значений. Следует обратить внимание, что термопары с низкой чувствительностью (B, R и S по стандарту ANSI) обладают худшим разрешением. Тип термопары указан по ДСТУ 2837-94 ((ГОСТ3044-94) с соответствием в скобках по стандарту ANSI. Тип ТХА (K).

Материал термоэлектродов: хромель и алюмель

Хромель-алюмелевые термопары считаются термопарами общего назначения. Отличаются невысокой стоимостью. Используются в самых различных щупах. Этими термопарами можно измерять температуры в диапазоне от -270 °C до +1372 °C. Чувствительность составляет примерно 41 мкВ/°C.

Тип ТХКн (E). Материал термоэлектродов: хромель и константан

Хромель-константановые термопары дают сильный выходной сигнал 68 мкВ/°C, что делает их удобными для измерения низких (криогенных) температур. Рабочий диапазон: -270 °C до +1000 °C

Тип ТЖКн (J). Материал термоэлектродов: железо и константан

Железо-константановые термопары менее популярны, чем хромель-алюмелевые вследствие более узкого диапазона измерений от -210 °C до +1200 °C, и их не рекомендуется использовать при температурах выше 760 °C, поскольку резкое изменение магнитных свойств приводит к постоянному нарушению градуировки измерительного прибора.

Tип ТНН (N). Материал термоэлектродов: нихросил и нисил

Нихросил-нисиловые термопары отличаются стабильностью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Благодаря этому термопары ТНН пригодны для измерения высоких температур, хотя и не содержат дорогостоящей платины как термопары типов ТПП (B, R, S). Эти своего рода усовершенствованные термопары ТХА (K) находят все более широкое применение в промышленности.

Термопары из благородных металлов (B, R и S)

Эти термопары имеют схожие характеристики. Отличаются стабильностью показаний, но из-за низкой чувствительности (примерно 10 мкВ/°C) обычно применяются лишь для высокотемпературных измерений (свыше 300 °C).

Тип ТПР (B). Материал термоэлектродов: платина-родий.(30 % родия) и платина-родий (6 % родия)

Платина-родиевые термопары B пригодны для измерения высоких температур – до 1800 °C. Благодаря своеобразной форме кривой зависимости напряжения от температуры, термопары B часто дают одинаковый сигнал на выходе при 0 °C и при 42 °C. Это делает их бесполезными для измерения температур ниже +50 °C, хотя их рабочим диапазоном считается интервал от 0 °C до 1820 °C.

Тип (R). Материал термоэлектродов: платина-родий (13 % родия) и родий

Платина-родиевые термопары R служат для измерения высоких температур – обычно до 1600 °C. Отличаются низкой чувствительностью (10 мкВ/°C) и высокой стоимостью, что делает их малопригодными для широкого использования. Весь диапазон измерения: от – 50 °C до 1768 °C.

Тип ТПП (S). Материал термоэлектродов: платина-родий (10 % родия) и платина

Платина-родиевые термопары S применяются в высокотемпературном диапазоне – обычно до 1600 °C. Непригодны для широкого использования вследствие низкой чувствительности (10 мкВ/°C) и высокой стоимости. Благодаря высокой стабильности термопары S стали стандартом поверки для точки плавления золота 1064,43 °C. Полный рабочий диапазон: от – 50 °C до 1768 °C.

Прочие термопары

Тип ТВР (C). Материал термоэлектродов: вольфрам и рений

Вольфрам-рениевые термопары используются для измерений высоких температур. Рабочий диапазон термопар ТВР: от 0 °C до 2320 °C. Вольфрам-молибденовые термопары (материал термоэлектродов - вольфрам и молибден) работают в аналогичном диапазоне температур.

Тип (T). Материал термоэлектродов: медь и константан

Медь-константановые термопары Т работают в диапазоне температур от - 270 °C до +400 °C.