Общие сведения о термопарах

Термопара – это термочувствительный датчик, применяемый для измерения температур.Конструктивно термопара - это два проводника из разнородных материалов, соединенных между собой на одном конце.

В технической литературе проводники термопары называются термоэлектродами (один положительным, другой отрицательным), а место их соединения – рабочим (горячим) спаем (концом).

Термин «спай» во многих случаях не совсем корректен, т.к. место соединения чаще не паяется, а сваривается. Особенно это касается высокотемпературных термопар.



Противоположные от спая концы термопары называют свободными концами, иногда их также называют холодным, опорным или нерабочим спаем.

Принцип действия термопары основан на эффекте «Зеебека». Суть его заключается в следующем: если рабочий спай термопары и ее свободные концы находятся при различной температуре, в цепи термопары возникает электрический сигнал. По величине сигнала и судят о разности температур.

Возникающий в цепи термопары электрический сигнал (электродвижущая сила) носит название термоЭДС. Для измерения величины термоЭДС используется милливольтметр (потенциометр).



Термопара в комплекте с измерительным прибором (Рис. 2) носит название «термоэлектрический термометр».

Так как в основе работы термопары лежит принцип преобразования тепловой энергии в электрическую, используются и другие названия термопары «преобразователь термоэлектрический», «термопреобразователь».

В принципе термопару можно изготовить из любых двух разнородных проводников. Но из огромного множества возможных комбинаций материалов нашли практическое применение и стандартизованы лишь некоторые - ДСТУ 2857 (ГОСТ 6616) «Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия».

Для каждого типа стандартизованных термопар экспериментальным путем определена своя индивидуальная зависимость термоЭДС от разности температур их спаев (концов). Эти зависимости называются градуировочными характеристиками и представлены в виде аппроксимирующих полиномов и таблиц в ДСТУ 2837 (ГОСТ 3044) «Преобразователи термоэлектрические. Номинальные статические характеристики преобразования» (с 01.11.2016 - ДСТУ EN 60584-1:2016). Сокращенно эти характеристики называют «НСХ преобразования».

Очень важно подчеркнуть, что величина термоЭДС зависит не от абсолютной температуры рабочего спая, а от разности температур рабочего спая и свободных концов. Приведенные в ДСТУ 2837 (ГОСТ 3044) таблицы составлены для условий, когда температура свободных концов равна 0 ^оС.

На практике поддерживать свободные концы термопары при такой температуре неудобно, поэтому обычно используются специальные приспособления (например, термисторы), которые учитывают реальную температуру свободных концов и автоматически вносят соответствующую поправку.

В крайнем случае, такую поправку можно внести и «вручную». Для этого нужно знать температуру свободных концов и иметь градуировочную характеристику (таблицу) для используемого типа термопары.