Jenis dan prinsip kerja termokopel

Jenis dan prinsip kerja termokopel
Prinsip Kerja Thermocouple:
Ketika dua konduktor dan semikonduktor A dan B yang berbeda membentuk sirkuit dengan dua ujungnya yang terhubung satu sama lain, selama suhu pada dua node berbeda, dengan satu ujung memiliki suhu T, yang disebut ujung kerja atau ujung panas, dan ujung lainnya memiliki suhu yang dipanggil ke sirkuit. Fenomena pembangkit gaya elektromotif karena perbedaan suhu disebut efek Seebeck. Ada dua efek yang berkaitan dengan Seebeck: pertama, ketika arus mengalir melalui hubungan antara dua konduktor yang berbeda, panas diserap atau dilepaskan (tergantung pada arah arus), yang disebut efek Peltier; Kedua, ketika arus mengalir melalui konduktor dengan gradien suhu, konduktor menyerap atau melepaskan panas (tergantung pada arah arus relatif terhadap gradien suhu), yang dikenal sebagai efek Thomson. Kombinasi dua konduktor atau semikonduktor berbeda disebut termokopel. Potensi termoelektrik EAB (t, t 0) dari termokopel terdiri dari potensi kontak dan potensi termoelektrik. Potensi kontak mengacu pada potensial listrik yang dihasilkan pada titik kontak antara dua konduktor atau semikonduktor yang berbeda, yang terkait dengan sifat -sifat kedua konduktor atau semikonduktor dan suhu pada titik kontak. Potensi termoelektrik mengacu pada potensi yang dihasilkan pada dua ujung konduktor atau semikonduktor yang sama pada suhu yang berbeda. Potensi ini hanya terkait dengan sifat-sifat konduktor atau semikonduktor dan suhu di kedua ujungnya, dan tidak tergantung pada panjang, ukuran cross-sectional, dan distribusi suhu di sepanjang arah panjang konduktor. Potensi kontak dan potensial termoelektrik dihasilkan karena jumlah elektron yang berbeda yang terkonsentrasi pada titik akhir kontak, dan potensi termoelektrik yang diukur dengan termokopel adalah kombinasi dari keduanya. Ketika sirkuit terputus, ada perbedaan gaya elektromotif △ V antara titik terputus A dan B, yang polaritas dan besarnyanya konsisten dengan potensi termoelektrik di sirkuit. Dan ditetapkan bahwa pada ujung dingin, ketika arus mengalir dari A ke B, A disebut elektroda positif dan B adalah elektroda negatif. Eksperimen telah menunjukkan bahwa ketika Δ V kecil, Δ V berbanding lurus dengan Δ T. Potensi termoelektrik diferensial Δ V versus Δ T didefinisikan sebagai laju potensial termoelektrik, juga dikenal sebagai koefisien Seebeck. Tanda dan besarnya koefisien Seebeck tergantung pada sifat termoelektrik dari dua konduktor yang membentuk termokopel dan perbedaan suhu di persimpangan. Jenis termokopel
Termokopel yang umum digunakan dapat dibagi menjadi dua kategori: termokopel standar dan termokopel non-standar. Termokopel standar yang disebut mengacu pada termokopel yang memiliki standar nasional yang menentukan hubungan antara potensi dan suhu termoelektriknya, memungkinkan kesalahan, dan memiliki skala standar terpadu. Ini memiliki instrumen tampilan yang cocok yang tersedia untuk dipilih. Termokopel yang tidak standar tidak banyak digunakan atau dengan urutan besar yang sama dengan termokopel standar, dan umumnya tidak memiliki tabel kalibrasi terpadu. Mereka terutama digunakan untuk pengukuran dalam acara -acara khusus tertentu. Sejak 1 Januari 1988, semua termokopel dan termistor di Cina telah diproduksi sesuai dengan standar internasional IEC, dan tujuh termokopel standar, yaitu S, B, E, K, R, J, dan T, telah ditetapkan sebagai termokopel desain terpadu di Cina.
1. K-tipe termokopel kromium nikel (nikel silikon (nikel aluminium)) termokopel)
Termokopel K-Type adalah termokopel logam berbiaya rendah dengan ketahanan oksidasi yang kuat, yang dapat mengukur suhu medium dari 0 hingga 1300 derajat. Ini cocok untuk penggunaan terus menerus dalam gas pengoksidasi dan lembam, dengan suhu penggunaan jangka pendek 1200 derajat dan suhu penggunaan jangka panjang 1000 derajat. Hubungan antara potensi termoelektriknya dan suhu kira -kira linier, membuatnya saat ini termokopel yang paling banyak digunakan. Namun, itu tidak cocok untuk penggunaan kawat telanjang dalam vakum, yang mengandung sulfur, atmosfer yang mengandung karbon, dan atmosfer pengurangan oksidasi bergantian; Ketika tekanan parsial oksigen rendah, kromium dalam elektroda kromium nikel akan teroksidasi secara istimewa, menyebabkan perubahan signifikan dalam potensi termoelektrik. Namun, pengaruh gas logam pada itu relatif kecil, sehingga tabung pelindung logam sering digunakan.
Kerugian termokopel tipe k:
(1) stabilitas suhu tinggi dari potensi termoelektrik lebih rendah daripada termokopel tipe-N dan termokopel logam mulia, dan sering rusak karena oksidasi pada suhu yang lebih tinggi (seperti lebih dari 1000 derajat);
(2) Stabilitas bersepeda termal jangka pendek tidak baik dalam kisaran derajat 250-500, yaitu, pada titik suhu yang sama, pembacaan potensial termoelektrik berbeda selama proses pemanasan dan pendinginan, dan perbedaannya dapat mencapai derajat 2-3;
(3) Elektroda negatif mengalami transformasi magnetik dalam kisaran suhu 150-200 derajat, menghasilkan penyimpangan dari tabel kalibrasi dalam kisaran suhu suhu kamar hingga 230 derajat. Terutama ketika digunakan dalam medan magnet, interferensi termoelektrik independen waktu sering terjadi;
(4) Paparan jangka panjang terhadap lingkungan iradiasi sistem throughput tinggi dapat menyebabkan perubahan signifikan dalam potensi termoelektrik karena degradasi elemen seperti mangan (MN) dan kobalt (CO) dalam elektroda negatif, yang mengakibatkan stabilitas yang buruk.
2. Termokopel S-Type (Platinum Rhodium 10 Platinum Thermocouple)
Elektroda positif dari termokopel ini terdiri dari paduan platinum rhodium yang mengandung 10% rhodium, dan elektroda negatif adalah platinum murni.
Karakteristiknya adalah:
(1) Kinerja termoelektrik yang stabil, ketahanan oksidasi yang kuat, cocok untuk penggunaan terus menerus dalam atmosfer pengoksidasi, suhu penggunaan jangka panjang dapat mencapai 1300 derajat. Bahkan di udara, kawat platinum murni akan merekristalisasi, menyebabkan butiran dan patah tulang kasar saat melebihi 1400 derajat;
(2) presisi tinggi, dengan tingkat akurasi tertinggi di antara semua termokopel, biasanya digunakan sebagai standar atau untuk mengukur suhu yang lebih tinggi;
(3) berlaku secara luas, dengan keseragaman dan pertukaran yang baik;
(4) Kelemahan utama adalah: potensi termoelektrik diferensial kecil, menghasilkan sensitivitas rendah; Harga mahal, kekuatan mekanik rendah, bukan
Cocok untuk digunakan di bawah atmosfer pereduksi atau kondisi dengan uap logam.
3. E-Type Thermocouple (Nickel Chromium Copper Nickel [Constantan] Thermocouple)
E-Type Thermocouple adalah produk yang relatif baru, dengan paduan kromium nikel sebagai elektroda positif dan paduan nikel tembaga (Constantan) sebagai elektroda negatif. Fitur terbesarnya adalah bahwa di antara termokopel yang umum digunakan, ia memiliki potensi termoelektrik tertinggi, yaitu sensitivitas tertinggi; Meskipun rentang aplikasinya tidak selebar termokopel K-Type, sering dipilih dalam kondisi yang membutuhkan sensitivitas tinggi, konduktivitas termal rendah, dan toleransi untuk resistensi tinggi; Kondisi pembatas selama penggunaan sama dengan yang dari tipe-K, tetapi tidak terlalu sensitif terhadap korosi di lingkungan dengan kelembaban yang lebih tinggi.
4. Thermokopel tipe-N (termokopel silikon nikel nikel nikel kromium))
Fitur utama dari termokopel ini adalah: suhu yang kuat dan resistensi oksidasi di bawah 1300 derajat, stabilitas jangka panjang yang baik dan reproduktifitas siklus termal jangka pendek, resistensi yang baik terhadap radiasi nuklir dan kinerja suhu rendah. Selain itu, dalam kisaran derajat 400-1300, linearitas karakteristik termoelektrik dari termokopel-tipe N lebih baik daripada termokopel tipe-K; Namun, kesalahan nonlinear relatif besar dalam kisaran suhu rendah (-200 ~ 400 derajat), dan bahannya sulit dan sulit diproses.
5. J-Type Thermocouple (Iron Constantan Thermocouple)
J-Type Thermocouple: Elektroda positif dari termokopel ini adalah besi murni, dan elektroda negatif adalah Constantan (paduan tembaga nikel). Ini ditandai dengan harga murah dan cocok untuk pengurangan oksidasi vakum atau atmosfer inert. Kisaran suhu dari -200 hingga 800 derajat, tetapi suhu yang umum digunakan hanya di bawah 500 derajat, karena di luar suhu ini, laju oksidasi elektroda feroelektrik dipercepat. Jika diameter kawat tebal digunakan, masih dapat digunakan pada suhu tinggi dan memiliki masa pakai yang lebih lama; Termokopel ini mampu menahan korosi dari gas hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO), tetapi tidak dapat digunakan dalam suhu tinggi (seperti 500 derajat) atmosfer yang mengandung sulfur.
6. Thermokopel Tipe-T (termokopel tembaga tembaga)
T-Type Thermocouple: Elektroda positif dari termokopel ini adalah tembaga murni, dan elektroda negatif adalah paduan nikel tembaga (juga dikenal sebagai Constantan). Karakteristik utamanya adalah:
Di antara termokopel logam berbiaya rendah, ia memiliki akurasi tertinggi dan keseragaman elektroda termoelektrik yang baik; Suhu operasinya adalah -200 ~ 350 derajat. Karena oksidasi dan detasemen film oksida yang mudah dari elektroda panas tembaga, umumnya tidak boleh melebihi 300 derajat ketika digunakan dalam atmosfer pengoksidasi. Dalam kisaran -200 ~ 300 derajat, mereka memiliki sensitivitas tinggi. Karakteristik lain dari termokopel konstantan tembaga adalah bahwa mereka tidak mahal dan merupakan yang termurah di antara beberapa produk standar yang umum digunakan.
7. Termokopel tipe-R (platinum rhodium 13 platinum termokopel)
Elektroda positif dari termokopel ini adalah paduan rhodium platinum 13%, dan elektroda negatif adalah platinum murni. Dibandingkan dengan tipe-S, tingkat potensinya sekitar 15% lebih tinggi.
(1) Kinerja termoelektrik yang stabil, ketahanan oksidasi yang kuat, cocok untuk penggunaan terus menerus dalam atmosfer pengoksidasi, suhu penggunaan jangka panjang dapat mencapai 1300 derajat. Bahkan di udara, kawat platinum murni akan merekristalisasi, menyebabkan butiran dan patah tulang kasar saat melebihi 1400 derajat;
(2) presisi tinggi, dengan tingkat akurasi tertinggi di antara semua termokopel, biasanya digunakan sebagai standar atau untuk mengukur suhu yang lebih tinggi;
(3) berlaku secara luas, dengan keseragaman dan pertukaran yang baik;
(4) Kelemahan utama adalah: potensi termoelektrik diferensial kecil, menghasilkan sensitivitas rendah; Harga mahal, kekuatan mekanik rendah, bukan
Cocok untuk digunakan di bawah atmosfer pereduksi atau kondisi dengan uap logam.