ელექტრონული თერმომეტრის მუშაობის პრინციპი

თერმოელექტრული თერმომეტრი იყენებს თერმოკავშირს, როგორც ტემპერატურის საზომი ელემენტი, ტემპერატურის შესაფასებლად თერმოელექტროძრავის ძალის გასაზომად და მრიცხველის მიერ ნაჩვენებია ტემპერატურის მნიშვნელობა. მას ფართოდ იყენებენ ტემპერატურის გასაზომად -200 ℃ ~ 1300 the დიაპაზონში და განსაკუთრებული პირობების გათვალისწინებით მას შეუძლია გაზომოს მაღალი ტემპერატურა 2800 ან დაბალი ტემპერატურა 4K. მას აქვს მარტივი სტრუქტურის, დაბალი ფასის, მაღალი სიზუსტისა და ფართო ტემპერატურის გაზომვის მახასიათებლები. იმის გამო, რომ თერმოდაწყვილება გარდაქმნის ტემპერატურას ელექტროენერგიად, მოსახერხებელია ტემპერატურის გაზომვა და კონტროლი და ტემპერატურის სიგნალების გაძლიერება და გარდაქმნა. ის შესაფერისია საქალაქთაშორისო გაზომვისა და ავტომატური მართვისთვის. კონტაქტის ტემპერატურის გაზომვის მეთოდით თერმოელექტრული თერმომეტრების გამოყენება ყველაზე გავრცელებულია.

DS-1
(1) თერმოკულის ტემპერატურის გაზომვის პრინციპი
თერმოჩოპინის ტემპერატურის გაზომვის პრინციპი ემყარება თერმოელექტრულ ეფექტს.
შეაერთეთ ორი და სხვადასხვა მასალის A და B დირიჟორები სერიულად დახურულ მარყუჟში. როდესაც ორი კონტაქტის 1 და 2 ტემპერატურა განსხვავებულია, თუ T> T0, მარყუჟში წარმოიქმნება თერმოელექტროძრავი, ხოლო მარყუჟში იქნება გარკვეული რაოდენობა. დიდი და მცირე დინებები, ამ ფენომენს pyroelectric ეფექტი ეწოდება. ეს ელექტროძრავა არის კარგად ცნობილი "Seebeck თერმოელექტროძრავი ძალა", რომელსაც უწოდებენ "თერმოელექტროძრავის ძალა", აღინიშნება EAB და გამტარებს A და B თერმოელექტროდ ეწოდება. კონტაქტი 1, როგორც წესი, შედუღებულია და მას ათავსებენ ტემპერატურის გაზომვის ადგილას, რომ გაზომვის დროს გაზომეს ტემპერატურა, ამიტომ მას უწოდებენ გაზომვის დასასრულს (ან სამუშაო დასასრულის ცხელ დაბოლოებას). კვანძი 2 მოითხოვს მუდმივ ტემპერატურას, რომელსაც უწოდებენ საცნობარო კვანძს (ან ცივ კვანძს). სენსორს, რომელიც აერთიანებს ორ კონდუქტორს და გარდაქმნის ტემპერატურა თერმოელექტროძრავად, ეწოდება თერმოწყობი.

თერმოელექტროძრავის ძალა შედგება ორი კონდუქტორის კონტაქტური პოტენციალიდან (Peltier პოტენციალი) და ერთი კონდუქტორის ტემპერატურის სხვაობის პოტენციალიდან (Thomson potencial). თერმოელექტროძრავის ძალის სიდიდე უკავშირდება ორი გამტარი მასალის თვისებებს და შეერთების ტემპერატურას.
ელექტრონის სიმკვრივე დირიჟორის შიგნით განსხვავებულია. როდესაც ორი ელექტრონული სიმკვრივის A და B კონტაქტი აქვთ კონტაქტში, კონტაქტის ზედაპირზე ხდება ელექტრონის დიფუზია და ელექტრონები მიედინება მაღალი ელექტრონის სიმკვრივის კონდუქტორიდან დაბალი სიმკვრივის გამტარზე. ელექტრონის დიფუზიის სიჩქარე უკავშირდება ორი გამტარის ელექტრონულ სიმკვრივეს და პროპორციულია კონტაქტის არეალის ტემპერატურაზე. ვთქვათ, რომ A და B დირიჟორების თავისუფალი ელექტრონული სიმკვრივეა NA და NB და NA> NB, ელექტრონის დიფუზიის შედეგად, დირიჟორი A კარგავს ელექტრონებს და ხდება დადებითად დამუხტული, ხოლო გამტარი B იძენს ელექტრონებს და ხდება უარყოფითად დამუხტული, ქმნის ელექტროს ველი საკონტაქტო ზედაპირზე. ეს ელექტრული ველი ხელს უშლის ელექტრონების დიფუზიას და როდესაც დინამიური წონასწორობა მიიღწევა, კონტაქტის არეალში იქმნება სტაბილური პოტენციალის სხვაობა, ანუ კონტაქტური პოტენციალი, რომლის სიდიდეც არის

(8.2-2)

სადაც k – ბოლცმანის მუდმივა, k = 1,38 × 10-23J / K;
e – ელექტრონული მუხტის რაოდენობა, e = 1,6 × 10-19 C;
T – ტემპერატურა კონტაქტის წერტილში, K;
NA, NB– არის A და B გამტარების თავისუფალი ელექტრონული სიმკვრივეები.
გამტარობის ორ ბოლოს შორის ტემპერატურული სხვაობით წარმოქმნილ ელექტროძრავას თერმოელექტრული პოტენციალი ეწოდება. ტემპერატურის გრადიენტის გამო, ელექტრონების ენერგიის განაწილება იცვლება. მაღალი ტემპერატურის დასასრული (T) ელექტრონები დიფუზირდება დაბალი ტემპერატურის დასასრულამდე (T0), რაც იწვევს მაღალი ტემპერატურის დასასრულს დადებითად დამუხტვას ელექტრონების დაკარგვის გამო, ხოლო დაბალი ტემპერატურის დასასრული უარყოფითად იტვირთება ელექტრონების გამო. ამიტომ, პოტენციური განსხვავება ასევე წარმოიქმნება ერთი და იგივე გამტარის ორ ბოლოში და ხელს უშლის ელექტრონების გავრცელებას მაღალი ტემპერატურის ბოლოდან დაბალ ტემპერატურულ დაბოლოებამდე. შემდეგ ელექტრონები დიფუზიური ხდება დინამიური წონასწორობის შესაქმნელად. ამ დროს დადგენილი პოტენციური სხვაობა ეწოდება თერმოელექტრულ პოტენციალს ან ტომსონის პოტენციალს, რომელიც დაკავშირებულია For ტემპერატურასთან

(8.2-3)

JDB-23 (2)

ფორმულაში, σ არის ტომსონის კოეფიციენტი, რომელიც წარმოადგენს ელექტროძრავის ძალის მნიშვნელობას, რომელიც წარმოიქმნება 1 ° C ტემპერატურის სხვაობით, ხოლო მისი სიდიდე უკავშირდება მასალის თვისებებს და ტემპერატურას ორივე ბოლოში.
A და B დირიჟორებისგან შემდგარი თერმოკავშირის დახურულ სქემას აქვს ორი კონტაქტის პოტენციალი eAB (T) და eAB (T0) ორ კონტაქტში და რადგან T> T0, A და B გამტარებში ასევე არის თერმოელექტრული პოტენციალი. დახურული მარყუჟის მთლიანი თერმული ელექტროძრავის ძალა EAB (T, T0) უნდა იყოს კონტაქტური ელექტროძრავის ძალის ალგებრული ჯამი და ტემპერატურის სხვაობის ელექტრული პოტენციალი, კერძოდ:

(8.2-4)

შერჩეული თერმოკავშირისთვის, როდესაც რეფერენციული ტემპერატურა მუდმივია, მთლიანი თერმოელექტროძრავა ხდება გაზომვის ტერმინალის ტემპერატურის ერთჯერადი ღირებულების ფუნქცია, ეს არის EAB (T, T0) = f (T). ეს არის თერმო – წყვილის გაზომვის ძირითადი პრინციპი.


საფოსტო დრო: ივნ-11-2021