Что такое термопара

Термопара является одним из наиболее простых, распространенных и доступных средств измерения температуры различных объектов. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте. Сфера применений термопарных датчиков очень широка – от научных исследований до бытовых домашних устройств. В частности, широкое применение термопары нашли в бытовых газовых приборах – газовых плитах и газовых котлах.

Термопара представляет собой два проводника, изготовленных из различных металлических сплавов. На одном конце эти два проводника соединены между собой и образуют спай, который подводится к объекту или среде, температуру которого (которой) следует измерить. Между двумя другими концами проводников помещается измерительный прибор (чаще всего миливольтметр), который измеряет термо-ЭДС возникающую вследствие перепада температур между рабочим спаем термопары и условным спаем, образованным концами термопары, подключёнными к клеммам прибора (который в большинстве случаев содержится при комнатной температуре). При этом величина термо-ЭДС находится в однозначной функциональной связи с измеряемой температурой. Эту связь принято называть калибровкой термопары, при этом калибровка будет зависеть от материала проводников составляющих термопару. По этому признаку термопары классифицируют на типы. Калибровки для каждого типа стандартизированы МЭК 60584-1,2 и ГОСТ Р 8.585-2001. Для наиболее точных измерений нобходима индивидуальная калибровка каждой термопары которая указывается в паспорте изделия.

Одним из наиболее распространенных типов термопар являются термопары типа К (ТХА) образованные парой хромель (сплав никеля и хрома) - алюмель (сплав никеля, алюминия и марганца).

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится измеритель термо-ЭДС, удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковые термопары, соединённые навстречу друг другу при этом две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

Следует учитывать, что свойства термопары подвержены деградации под воздействием агрессивных факторов измеряемой среды, поэтому рабочий спай термопары рекомендуется защищать чехлами из устойчивых к этой среде материалов (нержавеющей стали, корунда, керамики и т.д.)

Материал термопары достаточно дорогостоящий, поэтому цена термопары как правило определяется длиной и толщиной используемой термопарной проволоки. Срок службы термопар работающих при повышенных температурах в значительной мере определяется толщиной используемой термопарной проволоки, однако при ее увеличении возрастает и тепловая инерция (время отклика) термопары. В целях удешевления и удобства монтажа для подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов.

Миниатюрную термопару из очень тонкой проволоки следует подключать только с использованием удлинительных проводов большего диаметра;
Не допускать по возможности механических натяжений и вибраций термопарной проволоки;
При использовании длинных удлинительных проводов, во избежание наводок, следует соединить экран провода с экраном вольтметра и тщательно перекручивать провода;
По возможности избегать резких температурных градиентов по длине термопары;
Материал защитного чехла не должен загрязнять электроды термопары во всем рабочем диапазоне температур и должен обеспечить надежную защиту термопарной проволоки при работе во вредных условиях;
Использовать удлинительные провода в их рабочем диапазоне и при минимальных градиентах температур;