เทอร์โมคัปเปิล: หลักการทำงานอุปกรณ์

หลักการทำงานและการออกแบบเทอร์โมคัปเปิลนั้นง่ายมาก สิ่งนี้นำไปสู่ความนิยมของอุปกรณ์นี้และการใช้งานอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทุกสาขา เทอร์โมคัปเปิลออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิในช่วงกว้าง - ตั้งแต่ -270 ถึง 2500 องศาเซลเซียส อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นผู้ช่วยที่ขาดไม่ได้สำหรับวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษ ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและไม่มีที่ติและการอ่านอุณหภูมิจะเป็นจริงเสมอ ไม่มีอุปกรณ์ที่สมบูรณ์แบบและแม่นยำยิ่งขึ้น อุปกรณ์ที่ทันสมัยทั้งหมดทำงานบนหลักการเทอร์โมคัปเปิล พวกเขาทำงานในสภาวะที่ยากลำบาก

การกำหนดเทอร์โมคัปเปิล

อุปกรณ์นี้แปลงพลังงานความร้อนเป็นกระแสไฟฟ้าและช่วยให้สามารถวัดอุณหภูมิได้ ซึ่งแตกต่างจากเทอร์มอมิเตอร์แบบปรอททั่วไปคือสามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิต่ำมากและสูงมาก คุณลักษณะนี้นำไปสู่การใช้เทอร์โมคัปเปิลอย่างแพร่หลายในการติดตั้งที่หลากหลาย: เตาหลอมอุตสาหกรรมหม้อต้มก๊าซห้องสุญญากาศสำหรับการบำบัดความร้อนทางเคมีเตาอบสำหรับเตาแก๊สในครัวเรือน หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเสมอและไม่ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ติดตั้ง

การทำงานของเทอร์โมคัปเปิลที่เชื่อถือได้และไม่สะดุดขึ้นอยู่กับการทำงานของระบบปิดฉุกเฉินของอุปกรณ์ในกรณีที่อุณหภูมิเกินขีด จำกัด ที่อนุญาต ดังนั้นอุปกรณ์นี้จะต้องเชื่อถือได้และให้การอ่านที่แม่นยำเพื่อไม่ให้เป็นอันตรายต่อชีวิตของผู้คน

ประโยชน์ของการใช้เทอร์โมคัปเปิล

ข้อดีของการใช้อุปกรณ์ดังกล่าวในการควบคุมอุณหภูมิโดยไม่คำนึงถึงแอปพลิเคชัน ได้แก่ :

• ตัวบ่งชี้จำนวนมากที่สามารถบันทึกได้โดยใช้เทอร์โมคัปเปิล
• การบัดกรีของเทอร์โมคัปเปิลซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการอ่านค่าสามารถวางให้สัมผัสโดยตรงกับจุดวัด
• ขั้นตอนง่ายๆในการผลิตเทอร์โมคัปเปิลความแข็งแรงและความทนทาน

เทอร์โมคัปเปิลทำงานอย่างไร

เทอร์โมคัปเปิลมีองค์ประกอบหลักสามประการ นี่คือตัวนำไฟฟ้าสองตัวจากวัสดุที่แตกต่างกันเช่นเดียวกับท่อป้องกัน ปลายทั้งสองของตัวนำ (เรียกอีกอย่างว่าเทอร์โมอิเล็กโทรด) ถูกบัดกรีและอีกสองอันเชื่อมต่อกับโพเทนชิออมิเตอร์ (อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ)

กล่าวง่ายๆหลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลคือจุดต่อของเทอร์โมอิเล็กโทรดจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ต้องวัดอุณหภูมิ ตามกฎ Seebeck ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นกับตัวนำ (มิฉะนั้น - เทอร์โมอิเล็กทริก) ยิ่งอุณหภูมิของตัวกลางสูงขึ้นเท่าใดความต่างศักย์ก็ยิ่งมีนัยสำคัญมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นลูกศรของอุปกรณ์จึงเบี่ยงเบนไปมากขึ้น

ในคอมเพล็กซ์การวัดสมัยใหม่ตัวบ่งชี้อุณหภูมิแบบดิจิทัลได้เข้ามาแทนที่อุปกรณ์เชิงกล อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ใหม่นั้นยังห่างไกลจากคุณสมบัติที่เหนือกว่าอุปกรณ์เก่าในยุคโซเวียตเสมอไป ในมหาวิทยาลัยด้านเทคนิคและในสถาบันการวิจัยจนถึงทุกวันนี้พวกเขาใช้โพเทนชิโอมิเตอร์เมื่อ 20-30 ปีที่แล้ว และมีความแม่นยำและความเสถียรในการวัดที่น่าทึ่ง

ประเภทของอุปกรณ์

เทอร์โมคัปเปิลแต่ละประเภทมีการกำหนดของตัวเองและแบ่งตามมาตรฐานที่ยอมรับโดยทั่วไป อิเล็กโทรดแต่ละประเภทมีตัวย่อของตัวเอง: TXA, TXK, TBR เป็นต้น ตัวแปลงมีการกระจายตามการจำแนกประเภท:

• ประเภท E - เป็นโลหะผสมของโครเมลและค่าคงที่ ลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์นี้ถือว่ามีความไวและประสิทธิภาพสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมาก
• J - หมายถึงโลหะผสมของเหล็กและค่าคงที่ มีความไวสูงซึ่งสามารถเข้าถึงได้ถึง 50 μV / ° C
• Type K ถือเป็นโลหะผสมโครเมียม / อลูมิเนียมที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เทอร์โมคัปเปิลเหล่านี้สามารถตรวจจับอุณหภูมิได้ตั้งแต่ -200 ° C ถึง +1350 ° C อุปกรณ์นี้ใช้ในวงจรที่อยู่ในสภาวะที่ไม่ออกซิไดซ์และเฉื่อยโดยไม่มีสัญญาณของการเสื่อมสภาพ เมื่อใช้อุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างเป็นกรดโครเมลจะสึกกร่อนอย่างรวดเร็วและไม่สามารถใช้ในการวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมคัปเปิล
• ประเภท M - หมายถึงโลหะผสมของนิกเกิลที่มีโมลิบดีนัมหรือโคบอลต์ อุปกรณ์สามารถทนได้ถึง 1,400 ° C และใช้ในการติดตั้งที่ทำงานบนหลักการของเตาสูญญากาศ
• ประเภท N - อุปกรณ์ nichrosil-nisil ซึ่งความแตกต่างนั้นถือว่ามีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ใช้เพื่อวัดอุณหภูมิในช่วง -270 ถึง +1300 ° C

มันจะน่าสนใจสำหรับคุณ

มีเทอร์โมคัปเปิลที่ทำจากโลหะผสมโรเดียมและแพลทินัม พวกเขาอยู่ในประเภท B, S, R และถือเป็นอุปกรณ์ที่เสถียรที่สุด ข้อเสียของตัวแปลงเหล่านี้ ได้แก่ ราคาสูงและความไวต่ำ

ที่อุณหภูมิสูงอุปกรณ์ที่ทำจากโลหะผสมรีเนียมและทังสเตนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย นอกจากนี้ตามวัตถุประสงค์และสภาพการใช้งานเทอร์โมคัปเปิลสามารถจุ่มใต้น้ำและพื้นผิวได้

จากการออกแบบอุปกรณ์จะมีส่วนเชื่อมหรือหน้าแปลนแบบคงที่และเคลื่อนย้ายได้ ตัวแปลงเทอร์โมอิเล็กทริกใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ซึ่งโดยปกติจะเชื่อมต่อผ่านพอร์ต COM และได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิภายในเคส

เอฟเฟกต์ Seebeck

หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้ บรรทัดล่างคือ: หากคุณเชื่อมต่อตัวนำสองตัวของวัสดุที่แตกต่างกัน (บางครั้งใช้เซมิคอนดักเตอร์) กระแสจะไหลเวียนไปตามวงจรไฟฟ้าดังกล่าว

ดังนั้นหากจุดเชื่อมต่อของตัวนำได้รับความร้อนและเย็นลงเข็มโพเทนชิออมิเตอร์จะสั่น กระแสไฟฟ้ายังสามารถตรวจจับได้ด้วยกัลวาโนมิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับวงจร

ในกรณีที่ตัวนำทำจากวัสดุชนิดเดียวกันแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะไม่เกิดขึ้นตามลำดับจะไม่สามารถวัดอุณหภูมิได้

แผนภาพการเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิล

วิธีการทั่วไปในการเชื่อมต่อเครื่องมือวัดกับเทอร์โมคัปเปิลเป็นวิธีง่ายๆที่เรียกว่าวิธีการที่แตกต่างกัน สาระสำคัญของวิธีแรกมีดังนี้: อุปกรณ์ (โพเทนชิออมิเตอร์หรือกัลวาโนมิเตอร์) เชื่อมต่อโดยตรงกับตัวนำสองตัว ด้วยวิธีการที่แตกต่างกันไม่ใช่อย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ปลายทั้งสองของตัวนำจะถูกบัดกรีในขณะที่อิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่ง "หัก" โดยอุปกรณ์วัด

เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดถึงวิธีการเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิลระยะไกลที่เรียกว่า หลักการทำงานยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการเพิ่มสายไฟต่อเข้าไปในวงจร สำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้สายทองแดงธรรมดาไม่เหมาะเนื่องจากสายชดเชยต้องทำจากวัสดุเดียวกับตัวนำเทอร์โมคัปเปิล

ข้อเสียของการวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมคัปเปิล

ข้อเสียของการใช้เทอร์โมคัปเปิล ได้แก่ :

• ความจำเป็นในการตรวจสอบอุณหภูมิของหน้าสัมผัส "เย็น" ของเทอร์โมคัปเปิลอย่างต่อเนื่อง นี่เป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นของการออกแบบเครื่องมือวัดซึ่งใช้เทอร์โมคัปเปิล หลักการดำเนินงานของโครงการนี้ทำให้ขอบเขตการใช้งานแคบลง สามารถใช้ได้เฉพาะในกรณีที่อุณหภูมิโดยรอบต่ำกว่าอุณหภูมิที่จุดวัดเท่านั้น
• การละเมิดโครงสร้างภายในของโลหะที่ใช้ในการผลิตเทอร์โมคัปเปิลความจริงก็คืออันเป็นผลมาจากอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกหน้าสัมผัสจะสูญเสียความเป็นเนื้อเดียวกันซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในตัวบ่งชี้อุณหภูมิที่ได้รับ
• ในระหว่างการวัดกลุ่มสัมผัสของเทอร์โมคัปเปิลมักจะสัมผัสกับอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมเชิงลบซึ่งทำให้เกิดความผิดปกติในระหว่างการทำงาน สิ่งนี้จำเป็นต้องปิดผนึกหน้าสัมผัสอีกครั้งซึ่งทำให้เกิดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเพิ่มเติมสำหรับเซ็นเซอร์ดังกล่าว
• มีอันตรายจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีผลต่อเทอร์โมคัปเปิลซึ่งออกแบบมาให้มีกลุ่มสัมผัสที่ยาว สิ่งนี้สามารถส่งผลต่อผลการวัดได้เช่นกัน
• ในบางกรณีมีการละเมิดความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเทอร์โมคัปเปิลและอุณหภูมิที่จุดวัด สถานการณ์นี้จำเป็นต้องมีการสอบเทียบอุปกรณ์ควบคุม

วัสดุตัวนำ

หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับการเกิดความต่างศักย์ในตัวนำ ดังนั้นการเลือกวัสดุอิเล็กโทรดจึงต้องเข้าหาอย่างมีความรับผิดชอบ ความแตกต่างในคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของโลหะเป็นปัจจัยหลักในการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลอุปกรณ์และหลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการเกิด EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเอง (ความต่างศักย์) ในวงจร

โลหะบริสุทธิ์ในทางเทคนิคไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นเทอร์โมคัปเปิล (ยกเว้นเหล็ก ARMKO) นิยมใช้โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะมีค่าหลายชนิด วัสดุดังกล่าวมีลักษณะทางกายภาพและทางเคมีที่คงที่ดังนั้นการอ่านอุณหภูมิจะถูกต้องและตรงตามวัตถุประสงค์เสมอ ความเสถียรและความแม่นยำเป็นคุณสมบัติหลักในองค์กรของการทดลองและกระบวนการผลิต

ปัจจุบันเทอร์โมคัปเปิลที่พบมากที่สุดมีประเภทต่อไปนี้: E, J, K

หลักการทำงานและโครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วยตัวนำสองตัวและท่อที่ทำหน้าที่ป้องกันเทอร์โมอิเล็กโทรด เทอร์โมอิเล็กโทรดประกอบด้วยโลหะฐานและโลหะมีตระกูลซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นโลหะผสมยึดติดกันที่ปลายด้านหนึ่ง (ปลายด้านหนึ่งหรือจุดเชื่อมต่อที่ร้อน) ดังนั้นจึงรวมกันเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนของอุปกรณ์ ปลายอีกด้านของเทอร์โมคัปเปิล (ตัวยกหรือทางแยกเย็น) เชื่อมต่อกับเครื่องวัดแรงดันไฟฟ้า EMF ปรากฏขึ้นตรงกลางของขั้วทั้งสองที่ไม่ได้เชื่อมต่อค่าจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการสิ้นสุดการทำงาน

เทอร์โมคัปเปิลที่เหมือนกันรวมกันแบบขนานปิดวงจรตามกฎ Seebeck เราจะพิจารณากฎนี้เพิ่มเติมความต่างศักย์ของการสัมผัสหรือผลของเทอร์โมอิเล็กทริกเกิดขึ้นระหว่างพวกมันประจุไฟฟ้าจะปรากฏบนตัวนำเมื่อสัมผัสความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่าง ปลายฟรีและขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิ เฉพาะเมื่ออุณหภูมิระหว่างเทอร์โมอิเล็กโทรดเท่ากันความต่างศักย์จะเท่ากับศูนย์

ตัวอย่างเช่นเมื่อวางจุดเชื่อมที่มีค่าสัมประสิทธิ์ต่างจากศูนย์ในหม้อต้มสองใบที่มีของเหลวอุณหภูมิของใบแรกคือ 50 และครั้งที่สองคือ 45 ดังนั้นความต่างศักย์จะเป็น 5

ความต่างศักย์ถูกกำหนดโดยความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแหล่งกำเนิด วัสดุที่ใช้ทำขั้วไฟฟ้าเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่ด้วย ตัวอย่าง: เทอร์โมคัปเปิล Chromel-Alumel มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ 41 และ Chromel-Constantan มีค่าสัมประสิทธิ์ 68

เทอร์โมคัปเปิลชนิด K

นี่อาจเป็นประเภทของเทอร์โมคัปเปิลที่พบมากที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลาย โครเมียม - อะลูมิเนียมคู่หนึ่งใช้งานได้ดีที่อุณหภูมิตั้งแต่ -200 ถึง 1350 องศาเซลเซียส เทอร์โมคัปเปิลประเภทนี้มีความไวสูงและตรวจจับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ด้วยพารามิเตอร์ชุดนี้เทอร์โมคัปเปิลจึงถูกใช้ทั้งในการผลิตและในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญเช่นกัน - อิทธิพลขององค์ประกอบของบรรยากาศในการทำงาน ดังนั้นหากเทอร์โมคัปเปิลประเภทนี้ทำงานในสภาพแวดล้อม CO2 เทอร์โมคัปเปิลจะให้ค่าที่อ่านไม่ถูกต้องคุณสมบัตินี้ จำกัด การใช้งานอุปกรณ์ประเภทนี้ วงจรและหลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในองค์ประกอบทางเคมีของขั้วไฟฟ้า

ประเภทของเทอร์โมคัปเปิล

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับเทอร์โมคัปเปิลกำหนดโดย GOST 6616-94 ตารางมาตรฐานสำหรับเทอร์โมอิเล็กทริกเทอร์มอมิเตอร์ - ลักษณะการแปลงไฟฟ้าสถิตเล็กน้อย (NSC) คลาสความคลาดเคลื่อนและช่วงการวัดกำหนดไว้ในมาตรฐาน IEC 60584-1.2 และใน GOST R 8.585-2001

• แพลตตินั่ม - โรเดียม - แพลตตินั่ม - TPP13 - Type R
• แพลตตินั่ม - โรเดียม - แพลตตินั่ม - TPP10 - ประเภท S
• แพลทินัม - โรเดียม - แพลทินัม - โรเดียม - TPR - ประเภท B
• เหล็กคงที่ (เหล็ก - ทองแดง - นิกเกิล) TLC - ประเภท J
• ทองแดงคงที่ (ทองแดง - ทองแดง - นิกเกิล) TMKn - ประเภท T
• nichrosil-nisil (นิกเกิล - โครเมียม - นิกเกิล - นิกเกิล - ซิลิกอน) TNN - Type N.
• chromel-alumel - TXA - Type K
• chromel-constantan TChKn - ประเภท E
• chromel-copel - THK - ประเภท L
• copper-copel - TMK - Type M
• silkh-silin - ТСС - พิมพ์ I
• ทังสเตนและรีเนียม - ทังสเตนรีเนียม - TVR - ประเภท A-1, A-2, A-3

องค์ประกอบโลหะผสมที่แน่นอนของเทอร์โมคัปเปิลสำหรับเทอร์โมคัปเปิลโลหะพื้นฐานไม่ได้ระบุไว้ใน IEC 60584-1 НСХสำหรับเทอร์โมคัปเปิลโครเมล - โคเปลТХКและเทอร์โมคัปเปิลทังสเตน - รีเนียมถูกกำหนดไว้ใน GOST R 8.585-2001 เท่านั้น ไม่มีข้อมูลเทอร์โมคัปเปิลในมาตรฐาน IEC ด้วยเหตุนี้คุณสมบัติของเซ็นเซอร์นำเข้าที่ทำจากโลหะเหล่านี้อาจแตกต่างจากเซ็นเซอร์ในประเทศอย่างมีนัยสำคัญเช่น Type L ที่นำเข้าและ THK ในประเทศจึงไม่สามารถใช้แทนกันได้ ในขณะเดียวกันตามกฎแล้วอุปกรณ์นำเข้าไม่ได้ออกแบบมาสำหรับมาตรฐานในประเทศ

มาตรฐาน IEC 60584 อยู่ระหว่างการปรับปรุง มีการวางแผนที่จะนำเข้าสู่เทอร์โมคัปเปิลทังสเตน - รีเนียมมาตรฐานประเภท A-1 ซึ่ง NSX จะสอดคล้องกับมาตรฐานรัสเซียและประเภท C ตามมาตรฐาน ASTM [6]

ในปี 2551 IEC ได้เปิดตัวเทอร์โมคัปเปิลใหม่ 2 ประเภท ได้แก่ ทองคำ - แพลตตินั่มและแพลทินัมแพลเลเดียม มาตรฐาน IEC 62460 ใหม่สร้างตารางมาตรฐานสำหรับเทอร์โมคัปเปิลโลหะบริสุทธิ์เหล่านี้ ยังไม่มีมาตรฐานรัสเซียที่คล้ายกัน

ตรวจสอบการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล

หากเทอร์โมคัปเปิลล้มเหลวจะไม่สามารถซ่อมแซมได้ ในทางทฤษฎีคุณสามารถแก้ไขได้ แต่อุปกรณ์จะแสดงอุณหภูมิที่แน่นอนหรือไม่หลังจากนั้นเป็นคำถามใหญ่

บางครั้งความล้มเหลวของเทอร์โมคัปเปิลไม่ชัดเจนและชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งนี้ใช้กับเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊ส หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลยังคงเหมือนเดิม อย่างไรก็ตามมันมีบทบาทที่แตกต่างกันเล็กน้อยและไม่ได้มีไว้เพื่อแสดงการอ่านค่าอุณหภูมิ แต่สำหรับการทำงานของวาล์ว ดังนั้นในการตรวจจับความผิดปกติของเทอร์โมคัปเปิลดังกล่าวจำเป็นต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์วัด (เครื่องทดสอบ, กัลวาโนมิเตอร์หรือโพเทนชิออมิเตอร์) เข้ากับมันและให้ความร้อนที่ทางแยกของเทอร์โมคัปเปิล ในการทำเช่นนี้ไม่จำเป็นต้องวางไว้บนกองไฟ ก็เพียงพอแล้วที่จะบีบมันในกำปั้นและดูว่าลูกศรของอุปกรณ์จะเบี่ยงเบนหรือไม่

สาเหตุของความล้มเหลวของเทอร์โมคัปเปิลอาจแตกต่างกัน ดังนั้นหากคุณไม่ใส่อุปกรณ์ป้องกันพิเศษบนเทอร์โมคัปเปิลที่วางไว้ในห้องสุญญากาศของหน่วยไนไตรดิงไอออนพลาสมาเมื่อเวลาผ่านไปมันจะเปราะบางมากขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าตัวนำตัวใดตัวหนึ่งจะแตก นอกจากนี้ยังไม่รวมความเป็นไปได้ของการทำงานที่ไม่ถูกต้องของเทอร์โมคัปเปิลเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของอิเล็กโทรด ท้ายที่สุดแล้วหลักการพื้นฐานของเทอร์โมคัปเปิลถูกละเมิด

อุปกรณ์แก๊ส (หม้อไอน้ำเสา) ติดตั้งเทอร์โมคัปเปิลด้วย สาเหตุหลักของความล้มเหลวของอิเล็กโทรดคือกระบวนการออกซิเดชั่นที่พัฒนาที่อุณหภูมิสูง

ในกรณีที่การอ่านค่าของอุปกรณ์เป็นเท็จโดยเจตนาและในระหว่างการตรวจสอบภายนอกไม่พบที่หนีบที่อ่อนแอสาเหตุส่วนใหญ่น่าจะอยู่ที่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ควบคุมและการวัด ในกรณีนี้จะต้องส่งคืนเพื่อซ่อมแซมหากคุณมีคุณสมบัติที่เหมาะสมคุณสามารถลองแก้ไขปัญหาด้วยตัวเอง

และโดยทั่วไปหากเข็มโพเทนชิออมิเตอร์หรือตัวบ่งชี้ดิจิตอลแสดง "สัญญาณชีวิต" อย่างน้อยแสดงว่าเทอร์โมคัปเปิลอยู่ในสภาพที่ทำงานได้ดี ในกรณีนี้ปัญหาเป็นอย่างอื่นอย่างชัดเจน ดังนั้นหากอุปกรณ์ไม่ตอบสนองใด ๆ ต่อการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในระบบอุณหภูมิคุณสามารถเปลี่ยนเทอร์โมคัปเปิลได้อย่างปลอดภัย

อย่างไรก็ตามก่อนที่คุณจะถอดเทอร์โมคัปเปิลและติดตั้งใหม่คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีข้อผิดพลาด ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะทำให้เทอร์โมคัปเปิลดังขึ้นด้วยเครื่องทดสอบธรรมดาหรือดีกว่านั้นคือวัดแรงดันไฟฟ้าขาออก เฉพาะโวลต์มิเตอร์ธรรมดาไม่น่าจะช่วยได้ที่นี่ คุณจะต้องมีมิลลิโวลต์มิเตอร์หรือเครื่องทดสอบที่มีความสามารถในการเลือกมาตราส่วนการวัด ท้ายที่สุดความต่างศักย์เป็นค่าที่น้อยมาก และอุปกรณ์มาตรฐานจะไม่รู้สึกถึงมันและไม่สามารถแก้ไขได้

คุณสมบัติการออกแบบ

หากเราพิถีพิถันมากขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการวัดอุณหภูมิขั้นตอนนี้จะดำเนินการโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์เทอร์โมอิเล็กทริก องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนหลักของอุปกรณ์นี้คือเทอร์โมคัปเปิล

กระบวนการวัดเกิดขึ้นเนื่องจากการสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าในเทอร์โมคัปเปิล มีคุณสมบัติบางอย่างของอุปกรณ์เทอร์โมคัปเปิล:

• ขั้วไฟฟ้าเชื่อมต่อในเทอร์โมคัปเปิลเพื่อวัดอุณหภูมิสูง ณ จุดหนึ่งโดยใช้การเชื่อมอาร์กไฟฟ้า เมื่อวัดตัวบ่งชี้ขนาดเล็กหน้าสัมผัสดังกล่าวทำโดยใช้การบัดกรี สารประกอบพิเศษในอุปกรณ์ทังสเตน - รีเนียมและทังสเตน - โมลิบดีนัมจะดำเนินการโดยใช้การบิดให้แน่นโดยไม่มีการประมวลผลเพิ่มเติม
• การเชื่อมต่อขององค์ประกอบจะดำเนินการเฉพาะในพื้นที่ทำงานและตามความยาวที่เหลือจะถูกแยกออกจากกัน
• วิธีการฉนวนจะดำเนินการขึ้นอยู่กับค่าอุณหภูมิด้านบน ด้วยช่วงค่าตั้งแต่ 100 ถึง 120 ° C จะใช้ฉนวนทุกประเภทรวมทั้งอากาศด้วย หลอดพอร์ซเลนหรือลูกปัดใช้ที่อุณหภูมิสูงถึง 1300 ° C หากค่าสูงถึง 2,000 ° C จะใช้วัสดุฉนวนอลูมิเนียมออกไซด์แมกนีเซียมเบริลเลียมและเซอร์โคเนียม
• ใช้ฝาครอบป้องกันด้านนอกขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการใช้เซ็นเซอร์ที่วัดอุณหภูมิ ทำในรูปแบบของท่อโลหะหรือเซรามิก การป้องกันนี้ให้การกันน้ำและการปกป้องพื้นผิวของเทอร์โมคัปเปิลจากความเครียดเชิงกล วัสดุหุ้มด้านนอกต้องสามารถทนต่อการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงและมีการนำความร้อนได้ดีเยี่ยม

การติดตั้งแผงไฟฟ้าใต้มิเตอร์และเครื่องจักรจะน่าสนใจ

การออกแบบเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพการใช้งาน เมื่อสร้างเทอร์โมคัปเปิลช่วงของอุณหภูมิที่วัดได้สถานะของสภาพแวดล้อมภายนอกความเฉื่อยทางความร้อน ฯลฯ จะถูกนำมาพิจารณา

ประโยชน์ของเทอร์โมคัปเปิล

เหตุใดเทอร์โมคัปเปิลจึงไม่ถูกแทนที่ด้วยเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิขั้นสูงและทันสมัยตลอดระยะเวลาการทำงานที่ยาวนานเช่นนี้ ใช่ด้วยเหตุผลง่ายๆว่าจนถึงขณะนี้ยังไม่มีอุปกรณ์อื่นใดสามารถแข่งขันกับมันได้

ประการแรกเทอร์โมคัปเปิลมีราคาค่อนข้างถูก แม้ว่าราคาอาจผันผวนในวงกว้างอันเป็นผลมาจากการใช้องค์ประกอบป้องกันและพื้นผิวตัวเชื่อมต่อและตัวเชื่อมต่อ

ประการที่สองเทอร์โมคัปเปิลไม่โอ้อวดและเชื่อถือได้ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้สำเร็จในอุณหภูมิและสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง อุปกรณ์ดังกล่าวติดตั้งแม้กระทั่งในหม้อต้มก๊าซ หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิลยังคงเหมือนเดิมโดยไม่คำนึงถึงสภาวะการทำงาน ไม่ใช่เซ็นเซอร์ประเภทอื่น ๆ ทุกประเภทที่จะทนต่อผลกระทบดังกล่าวได้

เทคโนโลยีสำหรับการผลิตและการผลิตเทอร์โมคัปเปิลนั้นง่ายและง่ายต่อการนำไปใช้ในทางปฏิบัติพูดอย่างคร่าวๆก็เพียงพอแล้วที่จะบิดหรือเชื่อมปลายสายไฟจากวัสดุโลหะที่แตกต่างกัน

ลักษณะเชิงบวกอีกประการหนึ่งคือความแม่นยำของการวัดและข้อผิดพลาดเล็กน้อย (เพียง 1 องศา) ความแม่นยำนี้มากเกินพอสำหรับความต้องการของการผลิตในภาคอุตสาหกรรมและสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ประเภทของจุดเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิล

อุตสาหกรรมสมัยใหม่มีการออกแบบหลายอย่างที่ใช้ในการผลิตเทอร์โมคัปเปิล:

• มีทางแยกเปิด
• มีทางแยกที่แยก;
• ด้วยทางแยกที่ต่อสายดิน

คุณสมบัติของเทอร์โมคัปเปิลทางแยกแบบเปิดคือความต้านทานต่ออิทธิพลภายนอกไม่ดี

สามารถใช้โครงสร้างสองประเภทต่อไปนี้เมื่อวัดอุณหภูมิในสื่อที่มีฤทธิ์รุนแรงซึ่งมีผลทำลายล้างต่อคู่สัมผัส

นอกจากนี้ในปัจจุบันอุตสาหกรรมกำลังควบคุมแผนการผลิตเทอร์โมคัปเปิลโดยใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์

ข้อเสียของเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลมีข้อเสียไม่มากนักโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับคู่แข่งที่ใกล้เคียงที่สุด (เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิประเภทอื่น ๆ ) แต่ก็ยังคงเป็นเช่นนั้นและจะไม่ยุติธรรมที่จะนิ่งเฉย

ดังนั้นความต่างศักย์จะวัดเป็นมิลลิโวลต์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ที่มีความไวมาก และหากเราคำนึงถึงว่าอุปกรณ์วัดแสงไม่สามารถวางไว้ในบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่รวบรวมข้อมูลการทดลองได้เสมอไปก็ต้องใช้เครื่องขยายเสียงบางตัว ทำให้เกิดความไม่สะดวกหลายประการและนำไปสู่ต้นทุนที่ไม่จำเป็นในองค์กรและการเตรียมการผลิต

ประเภทของเทอร์โมคัปเปิล

• โครเมลอลูมิเนียม
  ... ส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรม คุณลักษณะเฉพาะ: ช่วงการวัดอุณหภูมิกว้าง -200 ... + 13000 ° C ราคาไม่แพง ไม่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในร้านค้าที่มีปริมาณกำมะถันสูง
• Chromel-copel
  ... แอปพลิเคชันคล้ายกับประเภทก่อนหน้านี้คุณลักษณะคือการคงประสิทธิภาพไว้เฉพาะในของเหลวและก๊าซที่ไม่ลุกลาม มักใช้ในการวัดอุณหภูมิในเตาเผาแบบเปิด
• ค่าคงที่ของเหล็ก
  ... มีผลในบรรยากาศที่หายาก
• แพลตตินั่ม - โรเดียม - แพลตตินัม
  ... แพงที่สุด. มีลักษณะการอ่านที่เสถียรและแม่นยำ ใช้ในการวัดอุณหภูมิสูง
• ทังสเตนรีเนียม
  ... โดยปกติแล้วจะมีฝาครอบป้องกันในการออกแบบ พื้นที่หลักของการใช้งานคือการวัดสื่อที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ