Nguyên lý cơ bản của đo nhiệt độ cặp nhiệt điện
Chất dẫn điện hoặc chất bán dẫn A và B của hai vật liệu khác nhau được hàn lại với nhau để tạo thành một vòng kín. Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm đính kèm 1 và 2 của dây dẫn A và B, một lực điện động được tạo ra giữa hai, và do đó, vòng A có một kích thước được hình thành, được gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Cặp nhiệt điện sử dụng hiệu ứng này để làm việc. Một cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở là gì khi đo nhiệt độ tiếp xúc trong đo nhiệt độ, mặc dù tác dụng tương tự là đo nhiệt độ của vật thể, nhưng nguyên tắc và đặc điểm của chúng không giống nhau. Cặp nhiệt điện được sử dụng nhiều nhất trong đo nhiệt độ Một loạt các thiết bị nhiệt độ, tính năng chính của anh là nhiều nụ hôn, hiệu suất ổn định, cấu trúc đơn giản, phản ứng động tốt và có thể truyền tín hiệu điện từ 4-20mA, điều khiển tự động và điều khiển tập trung . Nguyên lý đo nhiệt của cặp nhiệt điện dựa trên hiệu ứng nhiệt điện. Kết nối hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau thành một vòng kín, khi nhiệt độ ở hai điểm nối khác nhau, một tiềm năng nhiệt điện sẽ được tạo ra trong vòng lặp. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhiệt điện, còn được gọi là hiệu ứng Seebeck. Điện thế nhiệt điện sinh ra trong vòng kín bao gồm hai điện thế: điện thế chênh lệch nhiệt độ và điện thế tiếp xúc. Điện thế nhiệt liên quan đến điện thế được tạo ra bởi chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu của cùng một dây dẫn. Các dây dẫn khác nhau có mật độ electron khác nhau, vì vậy tiềm năng mà chúng tạo ra là khác nhau. Điện thế tiếp xúc, như tên gọi của nó, đề cập đến sự tiếp xúc của hai dây dẫn khác nhau. Do mật độ electron khác nhau, chúng tạo ra một lượng khuếch tán electron nhất định. Khi chúng đạt đến trạng thái cân bằng nhất định, tiềm năng của điện thế tiếp xúc phụ thuộc vào tính chất vật liệu của hai dây dẫn khác nhau và nhiệt độ của các điểm tiếp xúc của chúng. Hiện nay, cặp nhiệt điện áp dụng quốc tế có một đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn. Cặp nhiệt điện quốc tế được chia thành tám thang đo khác nhau, cụ thể là B, R, S, K, N, E, J và T, có thể đo nhiệt độ thấp nhất. Đo 270 độ C, lên tới 1800 độ C, trong đó B, R, S thuộc chuỗi nhiệt điện bạch kim, vì bạch kim là kim loại quý, vì vậy chúng còn được gọi là cặp nhiệt kim loại quý và số còn lại được gọi là nhiệt điện kim loại rẻ tiền I Có hai loại cặp nhiệt điện, bình thường và bọc thép. Các cặp nhiệt điện thông thường thường bao gồm các điện cực nóng, ống cách điện, ống bảo vệ và hộp nối, trong khi cặp nhiệt điện bọc thép được lắp ráp bằng cách kết hợp dây cặp nhiệt điện, vật liệu cách điện và ống bảo vệ kim loại. Trải dài thành một sự kết hợp vững chắc. Tuy nhiên, tín hiệu điện của cặp nhiệt điện đòi hỏi một dây đặc biệt để truyền. Dây này được gọi là dây bù. Các cặp nhiệt điện khác nhau đòi hỏi các dây bù khác nhau, chức năng chính là kết nối với cặp nhiệt điện, sao cho đầu tham chiếu của cặp nhiệt điện cách xa nguồn cung cấp, do đó nhiệt độ của mối nối tham chiếu ổn định. Dây bù được chia thành hai loại: loại bù và loại mở rộng. Thành phần hóa học của dây nối dài giống như của cặp nhiệt điện bù. Tuy nhiên, trong thực tế, dây loại mở rộng không được làm từ cùng chất liệu với cặp nhiệt điện, và thường được sử dụng và nhiệt điện. Thay vì dây có cùng mật độ electron. Kết nối của dây bù với cặp nhiệt điện nói chung là rõ ràng. Đầu cực dương của cặp nhiệt điện được nối với đường màu đỏ của dây bù và điện cực âm được nối với màu còn lại. Hầu hết các vật liệu cho dây bù được làm bằng hợp kim đồng-niken.
Cặp nhiệt điện loại R: cặp nhiệt điện bạch kim 13-bạch kim
Thông số kỹ thuật cặp nhiệt điện loại R: dành cho cặp nhiệt điện kim loại quý. Đường kính của dây tóc được chỉ định là 0,5mm, độ lệch cho phép là -0,015mm và thành phần hóa học danh nghĩa của điện cực dương (RP) là hợp kim bạch kim-rhodium, chứa 13% bismuth, 87% bạch kim và nguyên chất bạch kim (RN). Nhiệt độ hoạt động tối đa là 1300 ° C và nhiệt độ hoạt động tối đa ngắn hạn là 1600 ° C.
Ưu điểm của cặp nhiệt điện loại R: Nó có độ chính xác cao nhất, độ ổn định tốt nhất, phạm vi nhiệt độ rộng và tuổi thọ dài. Nó có tính chất vật lý và hóa học tốt, ổn định tiềm năng nhiệt điện tốt và khả năng chống oxy hóa cao ở nhiệt độ cao, và thích hợp cho quá trình oxy hóa và trơ khí quyển. Vì hiệu suất toàn diện của cặp nhiệt điện loại R tương đương với cặp nhiệt điện loại S, nên rất khó để quảng bá ở Trung Quốc. Ngoài việc áp dụng đo nhiệt độ trên thiết bị nhập khẩu, đo nhiệt độ trong nước hiếm khi được sử dụng. Giữa năm 1967 và 1971, một nghiên cứu hợp tác giữa NPL của Anh, NBS của Hoa Kỳ và các viện nghiên cứu NRC của Canada đã chỉ ra rằng độ ổn định và khả năng tái tạo của cặp nhiệt điện loại R tốt hơn so với cặp nhiệt điện loại S. Nghiên cứu trong lĩnh vực này chưa được thực hiện.
Cặp nhiệt điện loại R là không đủ: nó là một tiềm năng nhiệt điện, tỷ lệ tiềm năng nhiệt điện nhỏ, độ nhạy thấp, độ bền cơ học được hạ thấp ở nhiệt độ cao, rất nhạy cảm với ô nhiễm và vật liệu kim loại quý là đắt tiền, vì vậy đầu tư một lần là lớn. Có rất ít nhà sản xuất để tái sử dụng.