थर्मोकपल के इलेक्ट्रोमोटिव बल और विशिष्ट थर्मो-ईएमएफ का निर्धारण। माप विधियों के बारे में जानकारी

थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स (थर्मोकॉल्स)

संचालन का सिद्धांत, थर्मोकपल, स्नातक, माप सटीकता को चालू करने और उपयोग करने के लिए सर्किट। थर्मोकपल मिश्र, निर्माण।

थर्मोकपल के संचालन का सिद्धांत थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित होता है, जिसमें यह तथ्य होता है कि एक बंद लूप में दो असमान कंडक्टरों से मिलकर एक थर्मो ईएमएफ (वोल्टेज) उत्पन्न होता है यदि कंडक्टर जंक्शनों का तापमान अलग-अलग होता है। यदि हम असमान कंडक्टरों (थर्मोइलेक्ट्रोड) से युक्त एक बंद लूप लेते हैं, तो थर्मो ईएमएफ ई (टी) और ई (टीओ) उनके जंक्शनों पर दिखाई देंगे, जो इन जंक्शनों के तापमान पर निर्भर करते हैं t और t 0 ... चूंकि माना गया थर्मोईएमएफ विपरीत रूप से चालू होता है, सर्किट में परिणामी थर्मोईएमएफ अभिनय ई (टी) - ई (टी) के रूप में निर्धारित किया जाएगा। 0 ).

दोनों जंक्शनों के तापमान की समानता के मामले में, परिणामी थर्मो-ईएमएफ शून्य के बराबर होगा। व्यवहार में, थर्मोकपल जंक्शनों में से एक को थर्मोस्टेट (आमतौर पर पिघलने वाली बर्फ) में डुबोया जाता है और तापमान अंतर और दूसरे जंक्शन का तापमान इसके सापेक्ष निर्धारित किया जाता है। नियंत्रित (जांच) वातावरण में डूबे हुए जंक्शन को थर्मोकपल का कार्य अंत कहा जाता है, और दूसरा जंक्शन (थर्मोस्टेट में) मुक्त कहा जाता है।

सजातीय कंडक्टरों के किसी भी जोड़े के लिए, परिणामी थर्मोईएमएफ का मूल्य कंडक्टरों के साथ तापमान वितरण पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल कंडक्टरों की प्रकृति और जंक्शनों के तापमान पर निर्भर करता है। यदि किसी स्थान पर थर्मोइलेक्ट्रिक सर्किट खोला जाता है और उसमें असमान कंडक्टर शामिल होते हैं, तो, बशर्ते कि इस मामले में दिखाई देने वाले सभी जोड़ एक ही तापमान पर हों, सर्किट में परिणामी थर्मोइलेक्ट्रिक पावर नहीं बदलेगी। इस घटना का उपयोग थर्मोकपल थर्मोईएमएफ मूल्य को मापने के लिए किया जाता है। थर्मोकपल में उत्पन्न होने वाला EMF छोटा होता है: यह प्रत्येक 100 . के लिए 8 mV से कम होता है° सी और, एक नियम के रूप में, निरपेक्ष मूल्य में 70 एमवी से अधिक नहीं है।

थर्मोकपल तापमान -270 से 2200 . तक माप सकते हैं° C. तापमान को 1100 डिग्री सेल्सियस तक मापने के लिए, से थर्मोकपल

आधार धातु, 1100 और 1600 . के बीच तापमान माप के लिए° सी - महान धातुओं, साथ ही प्लैटिनम समूह मिश्र धातुओं से बने थर्मोकपल। उच्च तापमान को मापने के लिए, गर्मी प्रतिरोधी टंगस्टन-आधारित मिश्र धातुओं से बने थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, प्लैटिनम, प्लैटिनम-रोडियम, क्रोमेल और एल्यूमेल का उपयोग थर्मोकपल के निर्माण के लिए सबसे अधिक बार किया जाता है।

एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान को मापते समय, थर्मोकपल रूपांतरण फ़ंक्शन की गैर-रैखिकता को ध्यान में रखना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, -200 से 300 . की तापमान सीमा के लिए तांबे को स्थिरांक थर्मोकपल में परिवर्तित करने का कार्य° सी लगभग ± 2 μV की त्रुटि के साथ सूत्र द्वारा वर्णित है

ई = ^ 2 + बीटी + सी पर,

जहां ए, बी और सी स्थिरांक हैं, जो तीन तापमानों पर थर्मोइलेक्ट्रिक पावर को मापकर निर्धारित किए जाते हैं, टी काम करने वाले जंक्शन का तापमान हैडिग्री सेल्सियस

थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स का समय स्थिर (जड़ता) थर्मोकपल के डिजाइन, थर्मोकपल के वर्किंग जंक्शन के थर्मल संपर्क की गुणवत्ता और अध्ययन के तहत वस्तु पर निर्भर करता है। औद्योगिक थर्मोकपल के लिए, समय स्थिर कुछ मिनटों की सीमा में होता है। हालांकि, तेज-प्रतिक्रिया वाले थर्मोकपल भी हैं, जिनके लिए समय स्थिरांक 5 - 20 सेकंड और उससे भी कम की सीमा में है।

मापने वाला उपकरण थर्मोकपल के मुक्त छोर पर थर्मोकपल लूप से जुड़ा होता है और थर्मोकपल इलेक्ट्रोड में से एक में होता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, तापमान को मापते समय, थर्मोकपल का मुक्त अंत एक स्थिर तापमान पर होना चाहिए। यदि थर्मोकपल की लंबाई ही पर्याप्त नहीं है, तो इस छोर को एक स्थिर तापमान वाले क्षेत्र में ले जाने के लिए, तारों का उपयोग किया जाता है, जिसमें सामग्री (धातु) से बने दो कोर होते हैं जिनमें थर्मामीटर के साथ समान थर्मोइलेक्ट्रिक गुण होते हैं। इलेक्ट्रोड।

बेस मेटल थर्मोकपल के लिए, एक्सटेंशन तार आमतौर पर मुख्य थर्मोकपल इलेक्ट्रोड के समान सामग्री से बनाए जाते हैं। उत्कृष्ट धातुओं से बने थर्मोकपल के लिए, विस्तार तार अन्य (महंगी नहीं) सामग्री से बने होते हैं जो एक दूसरे के साथ 0 - 150 तापमान सीमा में एक जोड़ी में विकसित होते हैं।° थर्मोकपल इलेक्ट्रोड के समान थर्मो ईएमएफ के साथ। उदाहरण के लिए, प्लैटिनम-प्लैटिनम-रोडियम थर्मोकपल के लिए, एक्सटेंशन थर्मोइलेक्ट्रोड तांबे और एक विशेष मिश्र धातु से बने होते हैं, जो थर्मो-ईएमएफ में प्लैटिनम-प्लैटिनम रोडियम थर्मोकपल के समान थर्मोकपल बनाते हैं जो 0 - 150 की सीमा में होता है।° C. क्रोमेल - एल्यूमेल थर्मोकपल के लिए, एक्सटेंशन थर्मोइलेक्ट्रोड तांबे और कॉन्स्टेंटन से बने होते हैं, और क्रोमेल - कॉपेल थर्मोकपल के लिए, एक्सटेंशन थर्मोकपल लचीले तारों के रूप में बने मुख्य थर्मोइलेक्ट्रोड हो सकते हैं। यदि थर्मोकपल एक्सटेंशन इलेक्ट्रोड गलत तरीके से जुड़े हैं, तो एक महत्वपूर्ण त्रुटि हो सकती है।

प्रयोगशाला स्थितियों में, थर्मोकपल के मुक्त सिरे का तापमान 0 . पर बनाए रखा जाता है° C इसे कुचले हुए बर्फ और पानी से भरे देवर के बर्तन में रखकर। औद्योगिक परिस्थितियों में, थर्मोकपल के मुक्त सिरों का तापमान आमतौर पर 0 . से भिन्न होता है° सी और आमतौर पर कमरे के तापमान (कमरे के तापमान) के बराबर होता है। चूंकि थर्मोकपल का अंशांकन 0 . के मुक्त सिरों के तापमान पर किया जाता है° C और अंशांकन तालिकाएँ 0 . के सापेक्ष दी गई हैं° सी, तो यह अंतर महत्वपूर्ण त्रुटि का स्रोत हो सकता है; संकेतित त्रुटि को कम करने के लिए, एक नियम के रूप में, थर्मामीटर रीडिंग में एक संशोधन पेश किया जाता है। सुधार चुनते समय, थर्मोकपल के मुक्त सिरों के तापमान और मापा तापमान के मूल्य दोनों को ध्यान में रखा जाता है (यह इस तथ्य के कारण है कि थर्मोकपल का रूपांतरण कार्य गैर-रैखिक है); इससे त्रुटि को सही ढंग से ठीक करना मुश्किल हो जाता है।

त्रुटि को खत्म करने के लिए, थर्मोकपल के मुक्त सिरों के तापमान के लिए स्वचालित सुधार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसके लिए थर्मोकपल और मिलिवोल्टमीटर सर्किट से एक ब्रिज जुड़ा होता है, जिसमें से एक आर्म कॉपर थर्मिस्टर होता है और दूसरी आर्म्स मैंगनीन थर्मिस्टर्स द्वारा बनाई जाती हैं। 0 . के बराबर थर्मोकपल के मुक्त सिरों के तापमान पर° सी, पुल संतुलन में है; जब थर्मोकपल के मुक्त सिरों का तापमान 0 . से विचलित होता है° सी, पुल के आउटपुट पर वोल्टेज शून्य नहीं है और डिवाइस के रीडिंग में सुधार करते समय थर्मोकपल के थर्मो-ईएमएफ में जोड़ा जाता है (सुधार का मूल्य एक विशेष प्रतिरोधी के साथ समायोजित किया जा सकता है)। थर्मोकपल रूपांतरण फ़ंक्शन की गैर-रैखिकता के कारण, पूर्ण त्रुटि मुआवजा प्राप्त नहीं किया जा सकता है, लेकिन संकेतित त्रुटि काफी कम हो जाती है।

व्यवहार में, थर्मोकपल का उपयोग करते समय, निम्नलिखित कनेक्शन योजनाओं का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है (आवश्यक सटीकता के आधार पर)। उदाहरण के लिए, एक तांबा (एम) - स्थिरांक (के) थर्मोकपल लिया जाता है:

9.1. उद्देश्य

जंक्शनों के तापमान अंतर पर थर्मोकपल के थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल की निर्भरता का निर्धारण।

एक बंद सर्किट (चित्र.9.1) में, असमान कंडक्टर (या अर्धचालक) ए और बी से मिलकर, एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) ईटी उत्पन्न होता है और एक प्रवाह प्रवाहित होता है यदि इन कंडक्टरों के संपर्क 1 और 2 को अलग-अलग तापमान टी 1 पर बनाए रखा जाता है और टी 2. यह ई.एम.एफ. थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल (थर्मो-ईएमएफ) कहा जाता है, और दो असमान कंडक्टरों के विद्युत सर्किट को थर्मोकपल कहा जाता है। जब जंक्शनों के बीच तापमान अंतर का संकेत बदलता है, तो थर्मोकपल करंट की दिशा बदल जाती है। इस
घटना को सीबेक घटना कहा जाता है।

थर्मो-ईएमएफ की उपस्थिति के तीन ज्ञात कारण हैं: तापमान ढाल की उपस्थिति में एक कंडक्टर में चार्ज वाहक के निर्देशित प्रवाह का गठन, फोनन द्वारा इलेक्ट्रॉनों का प्रवेश, और फर्मी स्तर की स्थिति में बदलाव के आधार पर तापमान पर। आइए इन कारणों पर अधिक विस्तार से विचार करें।

कंडक्टर के साथ एक तापमान ढाल dT / dl की उपस्थिति में, इसके गर्म छोर पर इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा अधिक होती है, और इसलिए ठंडे छोर के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अराजक गति की उच्च गति होती है। नतीजतन, कंडक्टर के गर्म छोर से ठंडे छोर तक इलेक्ट्रॉनों का एक प्रमुख प्रवाह होता है, ठंडे छोर पर एक नकारात्मक चार्ज जमा होता है, और गर्म छोर पर एक अप्रतिसादी सकारात्मक चार्ज रहता है।

संचय तब तक जारी रहता है जब तक परिणामी संभावित अंतर इलेक्ट्रॉनों के समान प्रवाह का कारण नहीं बनता है। सर्किट में ऐसे संभावित अंतरों का बीजगणितीय योग थर्मो-ईएमएफ का वॉल्यूमेट्रिक घटक बनाता है।

इसके अलावा, कंडक्टर में मौजूदा तापमान ढाल फोनन (कंपन ऊर्जा का क्वांटा) के प्रमुख गति (बहाव) की ओर जाता है क्रिस्टल लैटिसकंडक्टर) गर्म छोर से ठंडे छोर तक। इस तरह के बहाव का अस्तित्व इस तथ्य की ओर ले जाता है कि फोनन द्वारा बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन स्वयं गर्म छोर से ठंडे छोर तक एक निर्देशित गति करना शुरू कर देते हैं। कंडक्टर के ठंडे छोर पर इलेक्ट्रॉनों का संचय और गर्म अंत में इलेक्ट्रॉनों की कमी से थर्मो-ईएमएफ के एक फोनन घटक की उपस्थिति होती है। इसके अलावा, कम तापमान पर, थर्मो-ईएमएफ की उपस्थिति में इस घटक का योगदान मुख्य है।

दोनों प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, कंडक्टर के अंदर एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो तापमान प्रवणता की ओर निर्देशित होता है। इस क्षेत्र की ताकत के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है

ई = -dφ / dl = (-dφ / dT) (-dt / dl) = - β (-dT / dl)

जहां β = डीφ / डीटी।

संबंध (9.1) विद्युत क्षेत्र की शक्ति E को तापमान प्रवणता dT / dl से जोड़ता है। उभरते हुए क्षेत्र और तापमान प्रवणता की विपरीत दिशाएँ हैं, इसलिए, उनके अलग-अलग संकेत हैं।

व्यंजक (9.1) द्वारा परिभाषित क्षेत्र बाह्य बलों का क्षेत्र है। जंक्शन 2 से जंक्शन 1 तक एबी सर्किट (चित्रा 9.1) के खंड पर इस क्षेत्र की ताकत को एकीकृत करने और यह मानते हुए कि टी 2> टी 1, हम इस खंड में थर्मो-ईएमएफ अभिनय के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं:

(एकीकरण सीमा बदल जाने पर संकेत बदल गया।) इसी तरह, हम सेक्शन बी में जंक्शन 1 से जंक्शन 2 तक अभिनय करने वाले थर्मो-ईएमएफ को परिभाषित करते हैं।

थर्मो-ईएमएफ की घटना का तीसरा कारण। फर्मी स्तर की स्थिति की तापमान निर्भरता में होते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा किए गए उच्चतम ऊर्जा स्तर से मेल खाती है। फर्मी स्तर फर्मी ऊर्जा ई एफ से मेल खाता है जो इस स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के पास हो सकता है।

फर्मी ऊर्जा वह अधिकतम ऊर्जा है जो किसी धातु में 0 K पर चालन इलेक्ट्रॉनों में हो सकती है। फर्मी स्तर जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रॉन गैस का घनत्व उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए (चित्र 9.2), ई एफए धातु ए के लिए फर्मी ऊर्जा है, और ई एफबी धातु बी के लिए है। ई पीए और ई पीबी के मान क्रमशः धातु ए और बी में इलेक्ट्रॉनों की उच्चतम संभावित ऊर्जा हैं। जब दो असमान धातुएँ A और B संपर्क में आती हैं, तो एक फर्मी स्तर अंतर (E FA> E FB) की उपस्थिति से धातु A (उच्च स्तर के साथ) से धातु B (निम्न Fermi स्तर के साथ) में इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण होता है। .

इस मामले में, धातु ए को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और धातु बी को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। इन आवेशों के प्रकट होने से फर्मी स्तरों सहित धातुओं के ऊर्जा स्तरों में परिवर्तन होता है। जैसे ही फर्मी का स्तर बराबर होता है, धातु ए से धातु बी में इलेक्ट्रॉनों के प्रमुख संक्रमण का कारण गायब हो जाता है, और धातुओं के बीच एक गतिशील संतुलन स्थापित हो जाता है। अंजीर से। 9.2 यह देखा जा सकता है कि धातु A में एक इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा E FA - E FB के मान से B से कम है। तदनुसार, धातु A के अंदर की क्षमता B के अंदर की मात्रा से अधिक है)

यू एबी = (ई एफए - ई एफबी) / एल

यह अभिव्यक्ति आंतरिक संपर्क संभावित अंतर देती है। धातु A से धातु B में जाने पर इस मात्रा से विभव कम हो जाता है। यदि थर्मोकपल के दोनों जंक्शन (चित्र 9.1 देखें) एक ही तापमान पर हैं, तो संपर्क संभावित अंतर समान हैं और विपरीत दिशाओं में निर्देशित हैं।

इस मामले में, वे एक दूसरे के लिए क्षतिपूर्ति करते हैं। यह ज्ञात है कि फर्मी स्तर, हालांकि कमजोर है, तापमान पर निर्भर करता है। इसलिए, यदि जंक्शन 1 और 2 का तापमान अलग है, तो अंतर यू एबी (टी 1) - यू एबी (टी 2) संपर्कों पर थर्मो-ईएमएफ में अपना संपर्क योगदान देता है। इसकी तुलना वॉल्यूमेट्रिक थर्मो-ईएमएफ से की जा सकती है। और इसके बराबर है:

ई कोंट = यू एबी (टी 1) - यू एबी (टी 2) = (1 / एल) (+)

अंतिम अभिव्यक्ति को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

परिणामी थर्मो-ईएमएफ। (ε टी) संपर्क 1 और 2 में अभिनय करने वाले ईएमएफ और खंड ए और बी में अभिनय करने वाले ईएमएफ से बना है।

ई टी = ई 2ए1 + ई 1बी2 + ई संपर्क

(9.3) और (9.6) को (9.7) में प्रतिस्थापित करने और रूपांतरण करने पर, हम प्राप्त करते हैं

जहां α = β - ((1 / एल) (डीई एफ / डीटी))

α के मान को थर्मो-ईएमएफ का गुणांक कहा जाता है। चूंकि β और dE F / d T दोनों तापमान पर निर्भर करते हैं, गुणांक α भी T का एक कार्य है।

खाते (9.9) को ध्यान में रखते हुए, थर्मो-ईएमएफ के लिए अभिव्यक्ति को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

मात्रा α AB कहा जाता है अंतरया कि कुशल थर्मो-ईएमएफधातुओं की एक जोड़ी। इसे डब्ल्यू / के में मापा जाता है और यह संपर्क सामग्री की प्रकृति के साथ-साथ तापमान सीमा पर निर्भर करता है, जो लगभग 10 -5 10 -4 वी / के तक पहुंचता है। एक छोटे से तापमान रेंज (0-100 डिग्री सेल्सियस) में, विशिष्ट थर्मो-ईएमएफ। तापमान पर कमजोर रूप से निर्भर। तब सूत्र (9.11) को फ़ॉर्म में पर्याप्त सटीकता के साथ दर्शाया जा सकता है:

ई टी = α (टी 2 - टी 1)

अर्धचालकों में, धातुओं के विपरीत, आवेश वाहकों की सांद्रता और तापमान पर उनकी गतिशीलता की एक मजबूत निर्भरता होती है। इसलिए, ऊपर विचार किए गए प्रभाव, थर्मो-ईएमएफ के गठन की ओर अग्रसर होते हैं, अर्धचालक, विशिष्ट थर्मो-ईएमएफ में अधिक स्पष्ट होते हैं। बहुत अधिक और 10 -3 V / K के क्रम के मूल्यों तक पहुँचता है।

9.3. प्रयोगशाला सेटअप का विवरण

थर्मो-ईएमएफ की निर्भरता का अध्ययन करना। जंक्शनों (संपर्कों) के तापमान अंतर से, इस काम में, एक थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है, जो तार के दो टुकड़ों से बना होता है, जिनमें से एक क्रोमियम-आधारित मिश्र धातु (क्रोमेल) होता है, और दूसरा एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातु होता है ( एलुमेल)। एक जंक्शन, एक थर्मामीटर के साथ, पानी के साथ एक बर्तन में रखा जाता है, जिसका तापमान टी 2 एक इलेक्ट्रिक स्टोव पर गर्म करके बदला जा सकता है। दूसरे जंक्शन T1 का तापमान स्थिर रखा जाता है (चित्र 9.3)। परिणामी थर्मो-ईएमएफ। एक डिजिटल वाल्टमीटर के साथ मापा जाता है।

9.4. प्रायोगिक तकनीक और परिणाम प्रसंस्करण
9.4.1. प्रायोगिक तकनीक

कार्य थर्मोकपल में उत्पन्न होने वाले ईएमएफ के प्रत्यक्ष माप का उपयोग करता है। जंक्शनों का तापमान थर्मामीटर का उपयोग करके जहाजों में पानी के तापमान से निर्धारित होता है (चित्र 9.3 देखें)।

9.4.2. कार्य आदेश

वोल्टमीटर के पावर कॉर्ड को मेन में प्लग करें।
डिजिटल वाल्टमीटर के सामने मेन बटन दबाएं। उपकरण को 20 मिनट तक गर्म होने दें।
थर्मोकपल लेग पर क्लैंप पर स्क्रू को ढीला करें, इसे ऊपर उठाएं और सुरक्षित करें। दोनों गिलासों में ठंडा पानी डालें। थर्मोकपल जंक्शनों को पानी की लगभग आधी गहराई के बीकर में गिरा दें।
तालिका में लिखिए। 9.1 थर्मामीटर के अनुसार जंक्शनों (पानी) के प्रारंभिक तापमान टी 1 का मान (दूसरे जंक्शन के लिए यह पूरे प्रयोग में स्थिर रहता है)।
हॉटप्लेट चालू करें।
ईएमएफ मूल्यों को रिकॉर्ड करें। और तालिका में तापमान टी 2। 9.1 हर दस डिग्री।
पानी में उबाल आने पर बिजली का चूल्हा और वाल्टमीटर बंद कर दें।

9.4.3. माप परिणामों का प्रसंस्करण

माप डेटा के आधार पर, ईएमएफ की निर्भरता का एक ग्राफ बनाएं। थर्मोकपल 8T (ऑर्डिनेट) बनाम जंक्शनों का तापमान अंतर T = T 2 - T 1 (abscissa)।
T पर ET की रैखिक निर्भरता के प्राप्त ग्राफ का उपयोग करते हुए, विशिष्ट थर्मो-ईएमएफ निर्धारित करें। सूत्र के अनुसार: α = ΔE टी / (ΔT)

9.5 जांच सूची

सार क्या है और सीबेक घटना की प्रकृति क्या है?
थर्मो-ईएमएफ के वॉल्यूमेट्रिक घटक की उपस्थिति का कारण क्या है?
थर्मो-ईएमएफ के फोनन घटक के प्रकट होने का क्या कारण है?
संपर्क संभावित अंतर की घटना का कारण क्या है?
किन उपकरणों को थर्मोकपल कहा जाता है और उनका उपयोग कहाँ किया जाता है?
सार क्या है और पेल्टियर और थॉमसन की घटना की प्रकृति क्या है?

सेवलिव आई.वी., सामान्य भौतिकी का पाठ्यक्रम। टी.3. - एम।: नौका, 1982.-304 पी।
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थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स। संचालन का सिद्धांत, प्रयुक्त सामग्री।

एक थर्मल कनवर्टर एक कनवर्टर है जिसका संचालन का सिद्धांत थर्मल प्रक्रियाओं पर आधारित है और जिसका प्राकृतिक इनपुट मूल्य तापमान है। ऐसे कन्वर्टर्स में शामिल हैं थर्मोकपलऔर थर्मिस्टर्स, धातु और अर्धचालक। मुख्य गर्मी परिवर्तन समीकरण गर्मी संतुलन समीकरण है, जिसका भौतिक अर्थ यह है कि कनवर्टर को आपूर्ति की जाने वाली सभी गर्मी इसकी गर्मी सामग्री क्यूटीसी को बढ़ाने के लिए जाती है और इसलिए, यदि कनवर्टर की गर्मी सामग्री अपरिवर्तित रहती है (तापमान और स्थिति एकत्रीकरण में परिवर्तन नहीं होता है), तो प्रति इकाई समय में आने वाली ऊष्मा की मात्रा दी गई ऊष्मा की मात्रा के बराबर होती है। कनवर्टर को आपूर्ति की जाने वाली गर्मी गर्मी क्यूएल की मात्रा का योग है, जो उसमें विद्युत शक्ति की रिहाई के परिणामस्वरूप बनाई गई है, और गर्मी क्यू की मात्रा, कनवर्टर में प्रवेश करने या गर्मी विनिमय के परिणामस्वरूप इसे छोड़ दिया गया है पर्यावरण के साथ।

थर्मोइलेक्ट्रिसिटी की घटना की खोज 1823 में सीबेक ने की थी और यह इस प्रकार है। यदि आप दो अलग-अलग कंडक्टर (या अर्धचालक) ए और बी का एक सर्किट बनाते हैं, तो उन्हें एक दूसरे के साथ सिरों पर जोड़ते हैं (चित्र 1.), और एक जंक्शन के तापमान 1 को दूसरे के तापमान से अलग बनाया जाता है, फिर सर्किट में एक ईएमएफ दिखाई देगा। , थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल (थर्मो-ईएमएफ) कहा जाता है और तापमान के कार्यों, कंडक्टरों के कनेक्शन के स्थानों में अंतर का प्रतिनिधित्व करता है।

ऐसे सर्किट को थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर या अन्यथा कहा जाता है थर्मोकपल; थर्मोकपल बनाने वाले कंडक्टर थर्मोइलेक्ट्रोड होते हैं, और उनके जोड़ों को मिलाया जाता है।

चित्र .1।

थर्मो-ईएमएफ के जंक्शन के बीच एक छोटे से तापमान अंतर के साथ। तापमान अंतर के लिए आनुपातिक माना जा सकता है।

अनुभव से पता चलता है कि सजातीय कंडक्टरों की कोई भी जोड़ी ओम के नियम का पालन करती है, थर्मो-ईएमएफ का मूल्य। केवल कंडक्टरों की प्रकृति और जंक्शनों के तापमान पर निर्भर करता है और जंक्शनों के बीच तापमान वितरण पर निर्भर नहीं करता है।

थर्मोकपल सीबेक प्रभाव पर आधारित है। सीबेक प्रभाव निम्नलिखित घटनाओं पर आधारित है। यदि कंडक्टर के साथ तापमान प्रवणता है, तो गर्म छोर पर इलेक्ट्रॉन ठंडे छोर की तुलना में अधिक ऊर्जा और वेग उत्पन्न करते हैं। नतीजतन, इलेक्ट्रॉन गर्म छोर से ठंडे छोर की ओर प्रवाहित होते हैं, और ठंडे छोर पर एक नकारात्मक चार्ज जमा हो जाता है, और गर्म छोर पर एक अप्रतिस्पर्धी सकारात्मक चार्ज रहता है। चूंकि इलेक्ट्रॉनों की औसत ऊर्जा कंडक्टर की प्रकृति पर निर्भर करती है और तापमान के साथ अलग-अलग बढ़ती है, उसी तापमान अंतर के साथ, विभिन्न कंडक्टरों के सिरों पर थर्मो-ईएमएफ अलग-अलग होंगे:

E1 = k1 (T1 - T2); e2 = k2 (T1 - T2)

जहाँ T1 और T2 क्रमशः गर्म और ठंडे सिरों के तापमान हैं; k1 और k2 गुणांक हैं जो निर्भर करते हैं भौतिक गुणक्रमशः पहले और दूसरे कंडक्टर। परिणामी संभावित अंतर को वॉल्यूमेट्रिक थर्मो-ईपीसी कहा जाता है:

एरेव = ई1 - ई2 = (के1-के2) (टी1-टी2)।

असमान कंडक्टरों के टांका लगाने के स्थानों में, एक संपर्क संभावित अंतर दिखाई देता है, जो आसन्न सतहों के क्षेत्र और सामग्री पर निर्भर करता है और उनके तापमान के समानुपाती होता है:

एक1 = केपीओवीटी1; EK2 = kpovT2

जहाँ kпов स्पर्शरेखा धातुओं की सतहों का गुणांक है। नतीजतन, प्रारंभिक वोल्टेज का दूसरा घटक दिखाई देता है - संपर्क थर्मो-ईपीसी:

एक = ek1 - ek2 = kпов (T1 - T2)

थर्मोकपल के आउटपुट पर वोल्टेज को वॉल्यूमेट्रिक और संपर्क थर्मो-ईएमएफ के योग के रूप में निर्धारित किया जाता है:

Uout = erev + ek = (k1 - k2 + kpov) (T1 - T2) = k (T1 - T2)

जहाँ k संचरण गुणांक है।

थर्मोकपल के नुकसान:

कम संवेदनशीलता (लगभग 0.1 एमवी / डिग्री के);
- उच्च प्रारंभिक प्रतिरोध;
- सिरों में से एक का निरंतर तापमान बनाए रखने की आवश्यकता।

थर्मोइलेक्ट्रिकिटी की घटना प्रतिवर्ती घटनाओं में से एक है, इसके विपरीत प्रभाव की खोज 1834 में जीन पेल्टियर ने की थी और उनके नाम पर रखा गया था।
यदि दो अलग-अलग कंडक्टरों या अर्धचालकों से युक्त सर्किट के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, तो एक जंक्शन में गर्मी जारी की जाती है और दूसरे में अवशोषित होती है। पेल्टियर गर्मी जूल गर्मी के विपरीत, एक रैखिक संबंध में वर्तमान से संबंधित है, और, वर्तमान की दिशा के आधार पर, जंक्शन को गर्म या ठंडा किया जाता है।
अवशोषित या जारी थर्मल पावर वर्तमान ताकत के लिए आनुपातिक है, जंक्शन बनाने वाली सामग्री की प्रकृति पर निर्भर करता है, और पेल्टियर गुणांक द्वारा विशेषता है।

दक्षता डी. थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर सामग्री के तापमान अंतर और गुणों पर निर्भर करता है और मौजूदा सामग्रियों के लिए बहुत छोटा है (= 300 ° पर यह = 13% से अधिक नहीं है, और = 100 ° मान = 5%), इसलिए थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का उपयोग ऊर्जा के रूप में किया जाता है केवल विशेष परिस्थितियों में जनरेटर। दक्षता डी. थर्मोइलेक्ट्रिक हीटर और रेफ्रिजरेटर भी बहुत छोटे हैं, और शीतलन दक्षता के लिए। 5 ° के तापमान में गिरावट पर यह 9% है, और 40 ° के तापमान में गिरावट पर - केवल 0.6%; हालांकि, इतनी कम दक्षता के बावजूद, प्रशीतन उपकरणों में थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है। मापने की तकनीक में, तापमान मापने के लिए थर्मोकपल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है; इसके अलावा, सेमीकंडक्टर थर्मोइलेमेंट्स का उपयोग रिवर्स हीट कन्वर्टर्स के रूप में किया जाता है, जो विद्युत प्रवाह को हीट फ्लक्स और तापमान में परिवर्तित करता है।

एक थर्मोकपल जिसमें एक मिलीवोल्टमीटर जुड़ा होता है, जिसका उपयोग तापमान मापने के लिए किया जाता है।
यदि थर्मोकपल का एक जंक्शन, जिसे वर्किंग जंक्शन कहा जाता है, को ऐसे वातावरण में रखा जाता है, जिसका तापमान 1 मापा जाता है, और 2 अन्य, गैर-कार्यशील, जंक्शनों का तापमान स्थिर रखा जाता है, तो f (0) = const और EAB (1) = एफ (1) - सी = एफ1 (1)। इस बात की परवाह किए बिना कि थर्मोइलेक्ट्रोड कैसे जुड़े हैं (टांका लगाना, वेल्डिंग करना, आदि)। इस प्रकार, थर्मोकपल का प्राकृतिक इनपुट मूल्य इसके कार्यशील जंक्शन का तापमान है, और आउटपुट मूल्य थर्मोइलेक्ट्रिक पावर है। आदि, जो थर्मोकपल 2 गैर-कार्यशील जंक्शन के कड़ाई से स्थिर तापमान पर विकसित होता है।

थर्मोकपल के लिए प्रयुक्त सामग्री। टेबल 1 थर्मो-ईएमएफ दिखाता है, जो प्लैटिनम के साथ काम करने वाले जंक्शन तापमान 1 = 100 डिग्री सेल्सियस और एक गैर-कार्यशील जंक्शन तापमान 2 = 0 डिग्री सेल्सियस पर जोड़े गए विभिन्न थर्मोइलेक्ट्रोड द्वारा विकसित किए जाते हैं। थर्मो-ईएमएफ की निर्भरता। एक विस्तृत तापमान सीमा पर तापमान आमतौर पर गैर-रैखिक होता है, इसलिए तालिका में डेटा को उच्च तापमान तक नहीं बढ़ाया जा सकता है।

तालिका नंबर एक।

सामग्री	थर्मो-ईएमएफ, एमवी	सामग्री	थर्मो-ईएमएफ, एमवी



		अल्युमीनियम


मोलिब्डेनम
		दुर्ग
टंगस्टन
मैंगनीन

		कॉन्स्टेंटन


		मोलिब्डेनम

तालिका में डेटा का उपयोग करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि थर्मोइलेक्ट्रोड द्वारा विकसित थर्मो-ईएमएफ। काफी हद तक मामूली अशुद्धियों, यांत्रिक उपचार (काम सख्त) और गर्मी उपचार (शमन, एनीलिंग) पर निर्भर करता है।

थर्मोकपल को डिजाइन करते समय, स्वाभाविक रूप से, वे थर्मो-इलेक्ट्रोड को जोड़ते हैं, जिनमें से एक प्लैटिनम के साथ एक सकारात्मक थर्मो-ईएमएफ विकसित करता है, और दूसरा - एक नकारात्मक थर्मो-ईएमएफ। इस मामले में, दी गई माप शर्तों (माध्यम का प्रभाव, थर्मोइलेक्ट्रोड पर तापमान, आदि) के तहत उपयोग के लिए एक या दूसरे थर्मोइलेक्ट्रोड की उपयुक्तता को ध्यान में रखना भी आवश्यक है।
आउटपुट ईएमएफ बढ़ाने के लिए। थर्मोपाइल बनाने के लिए कई थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है। थर्मोकपल के काम करने वाले जंक्शन एक काले ब्लेड पर स्थित होते हैं जो विकिरण को अवशोषित करते हैं, ठंडे सिरे एक विशाल तांबे की अंगूठी पर स्थित होते हैं जो हीट सिंक के रूप में काम करते हैं और एक स्क्रीन से ढके होते हैं। रिंग के द्रव्यमान और अच्छे गर्मी हस्तांतरण के कारण, मुक्त सिरों का तापमान स्थिर और कमरे के तापमान के बराबर माना जा सकता है।

थर्मोकपल माप की त्रुटियां और सुधार।

मापने वाला उपकरण या इलेक्ट्रॉनिक मापने की प्रणाली या तो थर्मोइलेक्ट्रोड (छवि 2, ए) के सिरों से जुड़ी होती है, या उनमें से किसी एक के टूटने (चित्र 2, बी) से जुड़ी होती है।

अंजीर। 2 एक मापने वाले उपकरण को थर्मोकपल से जोड़ना

गैर-काम करने वाले थर्मोकपल जंक्शनों के तापमान में बदलाव के कारण होने वाली त्रुटि। थर्मोकपल का अंशांकन शून्य के बराबर गैर-कार्यरत जंक्शनों के तापमान पर किया जाता है। यदि, थर्मोइलेक्ट्रिक पाइरोमीटर के व्यावहारिक उपयोग में, गैर-कार्यरत जंक्शनों का तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से 0 तक भिन्न होगा, तो थर्मामीटर रीडिंग में उचित सुधार करना आवश्यक है।

हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि ईएमएफ के बीच गैर-रैखिक संबंध के कारण थर्मोकपल और वर्किंग जंक्शन का तापमान, पॉइंटर की रीडिंग में सुधार का मान, सीधे डिग्री में कैलिब्रेटेड, फ्री एंड्स के तापमान अंतर 0 के बराबर नहीं होगा।
सुधार का परिमाण एक कारक k के माध्यम से मुक्त सिरों के बीच तापमान अंतर से संबंधित होता है जिसे गैर-कार्यशील सिरों के तापमान के लिए सुधार कारक कहा जाता है। k का मान वक्र के प्रत्येक खंड के लिए भिन्न होता है, इसलिए अंशांकन वक्र को 100 ° c के वर्गों में विभाजित किया जाता है और k का मान प्रत्येक खंड के लिए निर्धारित किया जाता है।

ऐसे उपकरणों का नुकसान पुल को बिजली देने के लिए एक मौजूदा स्रोत की आवश्यकता है और इस स्रोत के वोल्टेज में बदलाव के कारण अतिरिक्त त्रुटि की उपस्थिति है।

लाइन, थर्मोकपल और पॉइंटर तापमान में बदलाव के कारण सटीकता। थर्मो-ईएमएफ को मापने के लिए थर्मोइलेक्ट्रिक थर्मामीटर में। 100 एमवी तक की माप सीमा के लिए मैनुअल या स्वचालित संतुलन के साथ पारंपरिक मिलिवोल्टमीटर और कम-प्रतिरोध कम्पेसाटर दोनों का उपयोग किया जाता है।

ऐसे मामलों में जहां थर्मो-ईएमएफ. एक प्रतिपूरक द्वारा मापा जाता है, थर्मो-ईएमएफ सर्किट का प्रतिरोध, जैसा कि आप जानते हैं, कोई भूमिका नहीं निभाता है। उन्हीं मामलों में जब थर्मो-ईएमएफ। एक मिलीवोल्टमीटर से मापा जाता है, थर्मो-ईएमएफ सर्किट बनाने वाले सभी तत्वों के प्रतिरोधों में बदलाव के कारण एक त्रुटि हो सकती है; इसलिए, तारों और थर्मोकपल के निरंतर प्रतिरोध मूल्य के लिए प्रयास करना आवश्यक है

औद्योगिक थर्मोकपल

औद्योगिक प्रकार के थर्मोकपल के मुख्य पैरामीटर:

तालिका 2

थर्मोकपल पदनाम	थर्मोइलेक्ट्रोड का पदनाम	सामग्री (संपादित करें)	दीर्घकालिक उपयोग के लिए मापन सीमा	अल्पकालिक उपयोग के लिए ऊपरी माप सीमा
		प्लेटिनम रोडियम (10% रोडियम) प्लेटिनम	-20 से 1300
		प्लेटिनम रोडियम (30% रोडियम)
		क्रोमेल-एल्यूमेल
		क्रोमेल-कोपेल

-50 ° C से नीचे के तापमान को मापने के लिए, विशेष थर्मोकपल का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कॉपर - कॉन्स्टेंटन (~ - 270 ° C तक), कॉपर - कॉपेल (- 200 ° C तक), आदि। 1300 से ऊपर के तापमान को मापने के लिए। -1800 ° C थर्मोकपल दुर्दम्य धातुओं के आधार पर निर्मित होते हैं: इरिडियम-रेनियम इरिडियम (2100 ° C तक), टंगस्टन-रेनियम (2500 ° C तक), संक्रमण धातुओं के कार्बाइड पर आधारित - टाइटेनियम, ज़िरकोनियम, नाइओबियम, कमर, हेफ़नियम
(सैद्धांतिक रूप से 3000-3500 डिग्री सेल्सियस तक), कार्बन और ग्रेफाइट फाइबर पर आधारित है।
मुख्य प्रकार के थर्मोकपल की अंशांकन विशेषताएँ तालिका में दी गई हैं। 3. यह तालिका काम कर रहे जंक्शन के तापमान को डिग्री में दिखाती है
सेल्सियस और थर्मो-ईएमएफ के मान दिए गए हैं। 0 डिग्री सेल्सियस के मुक्त अंत तापमान पर मिलीवोल्ट में संबंधित थर्मोकपल।

टेबल तीन

स्नातक पदनाम	कार्य जंक्शन तापमान
	12.2, 16.40, 20.65, 24.91, 33.32, 41.26, 48.87
	2.31, 3.249, 4.128, 5.220, 7.325, 9.564, 11.92, 14.33, 16.71
	4.913, 6.902, 9.109, 11.47, 13.92

वास्तविक थर्मो-ईएमएफ के विचलन की अनुमति है। तालिका में दिए गए मानों से। 3, तालिका में दर्शाए गए मानों से। 4.

तालिका 4

औद्योगिक प्रकार थर्मोकपल डिजाइन... यह एक थर्मोकपल है जिसमें बेस मेटल थर्मोकपल होते हैं जो एक समग्र सुरक्षात्मक ट्यूब में स्थित होते हैं जिसमें इसके लगाव के लिए एक चल निकला हुआ किनारा होता है। थर्मोकपल का वर्किंग जंक्शन एक टिप से अछूता रहता है। थर्मोइलेक्ट्रोड बीम से अछूता रहता है। सुरक्षात्मक ट्यूब में काम करने वाले और गैर-काम करने वाले खंड होते हैं। जंगम निकला हुआ किनारा एक पेंच के साथ पाइप के लिए तय किया गया है। थर्मोकपल सिर में एक पेंच-सुरक्षित कवर के साथ एक ढाला हुआ शरीर होता है; चीनी मिट्टी के बरतन पैड (शिकंजा) सिर में फ्लोटिंग (ढीले) क्लैंप के साथ तय किए जाते हैं, जो थर्मोइलेक्ट्रोड को यांत्रिक तनाव की घटना के बिना तापमान के प्रभाव में लंबा करने की अनुमति देते हैं जिससे थर्मोइलेक्ट्रोड का तेजी से विनाश होता है। थर्मोइलेक्ट्रोड शिकंजा के साथ इन क्लैंप के लिए तय किए गए हैं, और कनेक्टिंग तारों को शिकंजा के साथ तय किया गया है। ये तार एस्बेस्टस सील के साथ निप्पल से होकर गुजरते हैं।

महान धातुओं से बने थर्मोकपल के लिए, गैर-धातु पाइप (क्वार्ट्ज, चीनी मिट्टी के बरतन, आदि) का अक्सर उपयोग किया जाता है, लेकिन ऐसे पाइप यांत्रिक रूप से नाजुक और महंगे होते हैं। उचित संरचना के चीनी मिट्टी के बरतन पाइप का उपयोग 1300-1400 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर किया जा सकता है।
300 डिग्री सेल्सियस तक एस्बेस्टस, 1000 डिग्री सेल्सियस तक क्वार्ट्ज ट्यूब या मोती, चीनी मिट्टी के बरतन पाइप 1300 सी एक दूसरे से थर्मोइलेक्ट्रोड के इन्सुलेशन के रूप में उपयोग किए जाते हैं। प्रयोगशाला थर्मोकपल के लिए कम तापमान को मापने के लिए उपयोग किया जाता है, गर्मी प्रतिरोधी रबड़ 150 डिग्री सेल्सियस तक, रेशम 100 -120 डिग्री सेल्सियस तक, तामचीनी 150-200 डिग्री सेल्सियस तक।

थर्मोकपल का उपयोग करके मध्यम और उच्च तापमान के संपर्क विद्युत माप के तरीके

थर्मोमेट्री में औसत तापमान 500 (चमक शुरू) से 1600 डिग्री सेल्सियस (सफेद गर्मी) माना जाता है, और उच्च तापमान 1600 से 2500 डिग्री सेल्सियस तक होता है, जिससे उच्च तापमान, गर्मी का उपयोग करके थर्मोइलेक्ट्रिक विधि का विस्तार करना संभव है। -प्रतिरोधी सामग्री।
थर्मोइलेक्ट्रिक विधि के सिद्धांत और थर्मोइलेक्ट्रोड के मुख्य गुणों की चर्चा ऊपर धारा 1 में की गई थी। मध्यम और उच्च तापमान को मापने के लिए इस पद्धति का उपयोग करते समय मुख्य मुद्दा पर्यावरण के विनाशकारी रासायनिक और थर्मल प्रभावों से थर्मोइलेक्ट्रोड की सुरक्षा है। ऐसा करने के लिए, थर्मोकपल को आग रोक सामग्री से बने कवर, ट्यूब या कैप के रूप में सुरक्षात्मक फिटिंग से लैस किया जाता है। रोकथाम के लिए मुख्य आवश्यकता उच्च संरचनात्मक घनत्व और तापमान प्रतिरोध है।

1300 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान को मापते समय, उच्च तापमान पर चीनी मिट्टी के बरतन कवर का उपयोग किया जाता है - एक अक्रिय गैस से भरी आग रोक सामग्री (जैसे कोरन्डम, एल्यूमीनियम ऑक्साइड, बेरिलियम या थोरियम) से बने कैप।

रोकथाम खोल की सरंध्रता पर थर्मोकपल के सेवा जीवन की निर्भरता।

निकायों की सतह के तापमान को मापते समय, एक विशेष कठिनाई गर्म शरीर की सतह के साथ थर्मोकपल के काम करने वाले जंक्शन का संपर्क होता है।
संपर्क को बेहतर बनाने के लिए, थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है, जिसके कार्य जंक्शन को टेप या प्लेट के रूप में बनाया जाता है। विरूपण के दौरान काम कर रहे जंक्शन का यह विन्यास माप वस्तु की सतह को पुन: पेश करना संभव बनाता है।

टंगस्टन या इरिडियम थर्मोकपल का उपयोग 2000-2500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। उनके आवेदन की एक विशेषता निर्वात में, निष्क्रिय या कम करने वाले मीडिया में माप है, क्योंकि वे हवा में ऑक्सीकृत होते हैं। टंगस्टन-मोलिब्डेनम थर्मोकपल की संवेदनशीलता 7 μV / K है, और टंगस्टन-रेनियम थर्मोकपल की संवेदनशीलता 13 μV / K है।
उच्च तापमान पर, आग रोक सामग्री से बने थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है (टाइटेनियम कार्बाइड के जोड़े - ग्रेफाइट, जिरकोनियम कार्बाइड - जिरकोनियम बोराइड और मोलिब्डेनम डिसिलिसाइड - टंगस्टन डिसिलिसाइड)। ऐसे थर्मोकपल में, एक बेलनाकार इलेक्ट्रोड (लगभग 15 मिमी व्यास) के अंदर ट्यूब के एक छोर पर पहले इलेक्ट्रोड से जुड़ा एक दूसरा रॉड इलेक्ट्रोड होता है।

दुर्दम्य सामग्रियों से बने थर्मोकपल की संवेदनशीलता 70 μV / K तक पहुंच जाती है, लेकिन उनका उपयोग निष्क्रिय और कम करने वाले मीडिया तक सीमित है।
महान धातुओं से बने थर्मोकपल के साथ पिघली हुई धातु के तापमान को मापने के लिए, एक विधि का उपयोग किया जाता है, जिसमें थर्मोकपल को उस समय के लिए धातु में डुबोना शामिल है जो इसकी संचालन क्षमता के लिए सुरक्षित है। इस मामले में, थोड़े समय के लिए थर्मोकपल (0.4-0.6 एस) को नियंत्रित वातावरण में डुबोया जाता है, और काम कर रहे जंक्शन तापमान के बढ़ने की दर को मापा जाता है। थर्मोकपल (इसकी तापीय जड़ता) और तापमान वातावरण के ताप की दर के बीच संबंध को जानकर, मापा तापमान के मूल्य की गणना करना संभव है। इस विधि का उपयोग पिघली हुई धातु (2000-2500 C) और गैस प्रवाह (1800 C) को मापने के लिए किया जाता है।

थर्मोकपल (थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर) एक उपकरण है जिसका उपयोग उद्योग, अनुसंधान, चिकित्सा और स्वचालन प्रणालियों में तापमान को मापने के लिए किया जाता है।

ऑपरेशन का सिद्धांत सीबेक प्रभाव या दूसरे शब्दों में, थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित है। जुड़े कंडक्टरों के बीच एक संपर्क संभावित अंतर है; यदि किसी वलय में जुड़े कंडक्टरों के जोड़ एक ही तापमान पर हों, तो ऐसे संभावित अंतरों का योग शून्य होता है। जब जोड़ अलग-अलग तापमान पर होते हैं, तो उनके बीच संभावित अंतर तापमान के अंतर पर निर्भर करता है। इस संबंध में आनुपातिकता के गुणांक को थर्मो-ईएमएफ का गुणांक कहा जाता है। विभिन्न धातुओं में अलग-अलग थर्मो-ईएमएफ गुणांक होते हैं और तदनुसार, विभिन्न कंडक्टरों के सिरों के बीच उत्पन्न होने वाला संभावित अंतर अलग-अलग होगा। तापमान वाले वातावरण में गैर-शून्य थर्मो-ईएमएफ गुणांक वाले धातुओं का एक जंक्शन रखना टी 1, हमें एक अलग तापमान पर विपरीत संपर्कों के बीच वोल्टेज मिलता है टी 2, जो तापमान अंतर के समानुपाती होगा टी 1 और टी 2 .

थर्मोकपल लाभ

तापमान माप की उच्च सटीकता (± 0.01 डिग्री सेल्सियस तक)।
बड़े तापमान मापने की सीमा: −250 ° C से +2500 ° C तक।
सादगी।
सस्तापन।
विश्वसनीयता

तापमान माप की उच्च सटीकता (± 0.01 डिग्री सेल्सियस तक) प्राप्त करने के लिए, थर्मोकपल के एक व्यक्तिगत अंशांकन की आवश्यकता होती है।
रीडिंग राइजर के तापमान से प्रभावित होती है, जिसे ठीक किया जाना चाहिए। थर्मोकपल पर आधारित मीटर के आधुनिक डिजाइनों में, ठंडे जंक्शनों के ब्लॉक का तापमान एक अंतर्निर्मित थर्मिस्टर या सेमीकंडक्टर सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है और मापा टीईएमएफ में स्वचालित सुधार का उपयोग किया जाता है।
पेल्टियर प्रभाव (रीडिंग लेते समय, थर्मोकपल के माध्यम से करंट के प्रवाह को बाहर करना आवश्यक है, क्योंकि इसके माध्यम से बहने वाली धारा गर्म जंक्शन को ठंडा करती है और ठंडे को गर्म करती है)।
थर्मोपावर की तापमान निर्भरता काफी हद तक अरेखीय है। यह द्वितीयक सिग्नल कन्वर्टर्स के डिजाइन में कठिनाइयाँ पैदा करता है।
अचानक तापमान परिवर्तन, यांत्रिक तनाव, जंग और के परिणामस्वरूप थर्मोइलेक्ट्रिक अमानवीयता की उपस्थिति रासायनिक प्रक्रियाकंडक्टरों में अंशांकन विशेषता में परिवर्तन होता है और 5 K तक की त्रुटियां होती हैं।
लंबे थर्मोकपल और एक्सटेंशन लीड मौजूदा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के लिए "एंटीना" प्रभाव पैदा कर सकते हैं।

थर्मोकपल के लिए तकनीकी आवश्यकताएं GOST 6616-94 द्वारा निर्धारित की जाती हैं। थर्मोइलेक्ट्रिक थर्मामीटर (НСХ), सहिष्णुता वर्ग और माप रेंज के लिए मानक टेबल IEC 60584-1.2 मानक और GOST R 8.585-2001 में दिए गए हैं।

प्लेटिनम-रोडियम-प्लैटिनम - TPP13 - प्रकार R
प्लेटिनम-रोडियम-प्लैटिनम - TPP10 - प्रकार S
प्लैटिनम-रोडियम-प्लैटिनम-रोडियम - टीपीआर - टाइप बी
लौह-स्थिरांक (लौह-तांबा-निकल) TLC - प्रकार J
कॉपर-कॉन्स्टेंटन (कॉपर-कॉपर-निकल) TMKn - टाइप T
निक्रोसिल-निसिल (निकल-क्रोमियम-निकेल-निकल-सिलिकॉन) टीएनएन - टाइप एन।
क्रोमेल-एल्यूमेल - TXA - टाइप K
क्रोमेल-कॉन्स्टेंटन टीसीएचकेएन - टाइप ई
क्रोमेल-कोपेल - THK - टाइप L
कॉपर-कोपेल - टीएमके - टाइप एम
रेशम-सिलिन - - प्रकार I
टंगस्टन और रेनियम - टंगस्टन रेनियम - टीवीआर - टाइप ए -1, ए -2, ए -3

"थर्मो-ईएमएफ (एमवी)" फ़ील्ड में ऑनलाइन कैलकुलेटर का उपयोग करने के लिए, आपको थर्मोकपल के थर्मो-ईएमएफ का मान दर्ज करना होगा, यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि तापमान परिवेश को ध्यान में रखे बिना प्रदर्शित किया जाएगा। तापमान। "परिवेश का तापमान" क्षेत्र में ऑनलाइन कैलकुलेटर का उपयोग करने की सुविधा के लिए। पर्यावरण ", आपको परिवेश का तापमान ° C में दर्ज करना होगा और सभी रीडिंग परिवेश के तापमान के रिसाव के साथ होंगी।

ऑनलाइन कैलकुलेटरक्रोमेल-एल्यूमेल थर्मोकपल के लिए थर्मो-ईएमएफ का तापमान (° ) में रूपांतरण - टीएक्सए - टाइप के।

ऑनलाइन कैलकुलेटर

क्रोमेल-एल्यूमेल प्रकार - टीएक्सए - टाइप के।

ऑनलाइन कैलकुलेटरथर्मोकपल प्रकार . के लिए थर्मो-ईएमएफ का तापमान (° С) में रूपांतरण

क्रोमेल-कोपेल - TXK - टाइप एल।