Термоэлектрические датчики.

• Указать назначение термоэлектрических датчиков.

• Изобразить схему термоэлектрического датчика.

• Описать принцип работы.

• Перечислить материал, применяемый при изготовлении датчиков.

Ответ

Схема термоэлектрического датчика

Термоэлектрические датчики предназначены для измерения температуры. Они состоят из термоэлектродов 1 и 2, изготавливающихся из разнородных проводников. Одни концы этих проводников спаяны, а другие служат выходом датчика, откуда снимается выходное напряжение. Точка спая помещается в контролируемую среду. Если температура свободных концов термопары t1 отличается от горячего спая t2, то в силу термоэлектрического эффекта в термоэлектродах возникает термо ЭДС, пропорциональная разности температур.

Это можно объяснить тем, что энергия свободных электронов в различных металлах с ростом температуры возрастает по разному. Если вдоль проводника существует перепад температуры, то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергию и скорость, чем на холодном. Благодаря этому возникает движение электронов то горячего конца к холодному, разное в разных металлах. При наличии замкнутой цепи разное движение электронов создает ток, который можно трактовать, как результат возникновения термо ЭДС в горячем спае. За счет этой ЭДС возникает выходное напряжение:

U_вых = E_t = C(t2-t1)

C – коэффициент пропорциональности зависящий от материала проводников термопары.

Возникновение термо ЭДС позволяет называть термопару датчиком – генератором.

Чаще всего применяют термопары: хромель – копель (до 600 ^оС длительный нагрев); хромель – алюмель (до 1000 ^оС); платина – платинородий (до1300 ^оС); вольфрам – молибден (до 2100 ^оС)

Термо ЭДС при максимальной рабочей температуре не превышает 10 – 50 мВ.