4. Термоэлектрические термометры

Термоэлектрическим термометром называют устройство, состоящее из термоэлектрического преобразователя (термопары), вторичного измерительного прибора и соединительных проводов. В основе измерения температуры термоэлектрическим термометром лежит открытое в 1821 году Т. Зеебеком термоэлектрическое явление. Это явление заключается в том, что в цепи, составленной из двух соединенных между собой проводников А и Б (рис. 50, а) при наличии разности температур в точках соприкосновения (спаях) 1 и 2 возникают две термоэлектродвижущие силы (термоЭДС).

Для включения прибора необходимо разорвать цепь термопары в спае 2 (рис. 50, б) либо разорвать один из термоэлектродов (рис. 50, в). В первом случае у термопары будет три спая: один горячий 1 и два: 2 и 3– холодные, которые должны иметь постоянную температуру t₀. Во втором случае у термопары окажется четыре спая: один горячий 1, один холодный 2 и два нейтральных: 3 и 4, Спаи 3 и 4 должны иметь одинаковую температуру.

Абсолютное значение термоЭДС промышленных термопар очень невелико (порядка нескольких милливольт), поэтому для его измерения необходимо применять достаточно чувствительные приборы.

В тех случаях, когда желательно получить большую термоЭДС (например, при измерении низких температур), применяют последовательное включение термопар (рис. 51, а). Если необходимо получить разность температур двух точек, то термопары включают навстречу одна другой (рис. 51, б). Такая термопара называется дифференциальной. Если необходимо измерить среднюю температуру нескольких точек одновременно, то применяют параллельное соединение нескольких термопар (рис. 51, в).

Рис. 50. Схема термоэлектрического термометра:

а – термоэлектрическая цепь из двух разнородных проводников; б и в – включение измерительного прибора в цепь первичного преобразователя .

Рис. 51. Схемы включения термоэлектрических термометров:

а – последовательное; б – для измерения разности температура; в – параллельное

Существует достаточно много различных материалов, которые в паре друг с другом образуют термопару. Однако практическое применение нашло ограниченное число материалов.

По характеру применяемых материалов термопары могут быть разбиты на три группы: из благородных металлов, неблагородных металлов и из металлических электродов в паре с неметаллами.

Термопары третьей группы отличаются низкой механической прочностью, но обладают весьма значительной термы ЭДС, превосходящей в несколько раз термы ЭДС термопар первых двух групп.

В настоящее время наиболее широкое применение получили термопары со стандартной градуировкой. В табл. 5 приведены их характеристики, а на рис. 52 – градировочные кривые.

Таблица 5