Termopaar(termoelektriline muundur) - seade, mida kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks tööstuses, teadusuuringutes, meditsiinis, automaatikasüsteemides.

Termopaaride põhieesmärk on temperatuuri mõõtmine. Temperatuur on füüsikaline suurus, mis iseloomustab kvantitatiivselt keha või aine molekulide soojusliikumise keskmise kineetilise energia mõõtu. Temperatuuri definitsiooni analüüsist võime järeldada, et seda füüsikalist suurust ei saa otseselt mõõta. Saate hinnata objekti temperatuuri muutust, muutes selle objekti muid füüsikalisi omadusi (näiteks ruumala, rõhk, elektritakistus, termo-EMF, kiirguse intensiivsus jne).

Temperatuurimõõtmiste ühtsuse tagamiseks võeti 1968. aastal rahvusvaheliseks standardiks rahvusvaheline praktiline temperatuuriskaala MPTS-68 (praegu on standardiks 1990. aastal skaala uuendatud versioon - ITS-90 (ITS-90), kasutades teatud reprodutseeritavate ainete agregaadi oleku muutumise etalon (referents) temperatuuripunktidena.Lisaks määratleb standard etalonmõõteriistade tüübid kogu temperatuurivahemikus.Mõnede ITS-90 fikseeritud punktide loend. on toodud tabelis tabelis 1.

Sõltuvalt mõõdetud temperatuurivahemikust eristatakse kahte peamist mõõtmismeetodite rühma: kontakt (õige termomeetria) ja mittekontaktne (püromeetria või kiirgustermomeetria). Väga kõrgete temperatuuride mõõtmiseks kasutatakse reeglina mittekontaktseid meetodeid. Temperatuuri mõõtmine termopaaridega viitab kontaktmõõtmismeetodile.

Termopaari tööpõhimõte põhineb termoelektrilisel efektil ehk Seebecki efektil. Termopaaride eelised temperatuuri mõõtmise vahendina hõlmavad temperatuuri väärtuste mõõtmise suurt täpsust, suurt temperatuuri mõõtmisvahemikku, nende disaini lihtsust ja töökindlust.

Termopaarid klassifitseeritakse vastavalt materjalidele, millest need on valmistatud, samuti täpsuse (tolerantsi) klassi järgi (vt 4. peatükk, §3).

1. peatükk Termopaari seade

§1 Termopaari tööpõhimõte. Seebecki efekt

Termopaari tööpõhimõte põhineb termoelektrilisel efektil. Termoelektri nähtuse avastas saksa füüsik T. Seebeck 1821. aastal ja seda nimetati ka Seebecki efektiks.

Seebecki efekt on järgmine: kui ühendate kaks erinevatest metallidest või sulamitest valmistatud juhti (soojuselektroodid) nii, et need moodustavad suletud elektriahela (joonis 1), ja seejärel säilitate kontaktpunktid (ristmikud) erinev temperatuur, siis ahel voolab D.C.. Ahelat, mis koosneb ainult kahest erinevast juhist (termoelektroodist), nimetatakse termopaariks või termopaariks.

Elektromotoorjõudu, mis põhjustab vooluringis voolu, nimetatakse Seebecki termo-EMF-iks ja see sõltub esimeses lähenduses ainult termoelektroodide materjalist ja ristmike temperatuuride erinevusest.

Termoelektroodi, mille kaudu voolab vool kuumast ristmikust külma ristmikuni, loeti positiivseks, külmast kuumaks - negatiivseks. Termopaari tähistamisel, näiteks ТХА (kromel-alumel termopaar), märgitakse nimes esimesel kohal positiivse elektroodi materjal ja teisel kohal negatiivne elektrood.

Seega, teades ühe ristmiku temperatuuri (tavaliselt hoitakse seda konstantsena, näiteks 0 ° C-ga) ja mõõtes vooluahelas olevat voolu või pinget, saab üheselt määrata teise ristmiku tundmatu temperatuuri.

Väärib märkimist, et termo-EMF väärtus on millivolti temperatuuride erinevuse 100 K (173,15 ° C) ja külma ristmiku temperatuuril 0 ° C (näiteks vase-konstantaani paar annab 4,25 mV, plaatina-plaatina -roodium - 0,643 mV).

§2 Termoelektriline termomeeter. Termopaari kujundused

Õigem on öelda, et temperatuuri mõõdetakse mitte termopaari, vaid termoelektrilise termomeetriga. Sellise termomeetri tundlik element on termopaar; termomeetriline suurus - termo-EMF, mis esineb termopaaris; termomeetriline omadus - termo-emfi muutus temperatuurimuutusega;

Peamised tegurid, millest termopaari konstruktsioon sõltub, on selle töötingimused. Ühe või teise termoelektrilise muunduri projekteerimisel võetakse arvesse selliseid tegureid nagu mõõdetava temperatuuri agregatsiooni olek, väliskeskkonna "agressiivsus", mõõdetud temperatuuride vahemik, termiline inerts ja muud.

Eristada saab järgmisi termopaaride disainifunktsioone:

• Kahe termoelektroodi otsad on ühes punktis üksteisega ühendatud, moodustades töötava ristmiku. Ühendus toimub reeglina elektrikaarkeevituse abil ja termoelektroodid keeratakse kokku enne keevitamist. Erijuhtudel võib keevitamise asemel kasutada kõvajoodisjootmist. Tulekindlatest metallidest valmistatud termoelektroodid, mis on valmistatud näiteks volfram-reeniumi või volfram-molübdeeni termopaaridest, ühendatakse sageli ainult keerates ilma täiendava keevitamiseta.
• Termoelektroodid peavad olema omavahel ühendatud ainult tööristmikul. Ülejäänud pikkusel on vajalik nende üksteisest elektriisolatsioon.
• Termoelektroodide isolatsioonimeetod sõltub termoelektrilise termomeetri kasutamise ülemisest temperatuuripiirist. Kui määratud piir ei ületa 100-120 ° C, võib kasutada mis tahes isolatsiooni, sealhulgas õhuisolatsiooni. Temperatuuril kuni 1300 °C tehakse isolatsioon portselanist ühe- ja kahekanaliliste torude või helmestega. Kõrgematel temperatuuridel halvenevad püromeetrilise portselani elektriisolatsiooniomadused oluliselt ja see pehmeneb. Sellega seoses kasutatakse kõrgematel temperatuuridel alumiiniumoksiidist (kuni 1950 ° C) ja magneesiumoksiidist, berülliumoksiidist, tooriumdioksiidist ja tsirkooniumdioksiidist (üle 2000 ° C) valmistatud torusid.
• Sõltuvalt keskkonnast, milles temperatuuri mõõdetakse, võib termopaaril olla suletud otsaga välimine kaitsetoru. See toru võib olla metallist, keraamilisest või metallist. See peab tagama termoelektrilise termomeetri mehaanilise stabiilsuse, termoelektroodide mehaanilise pinge puudumise, veekindluse ja mõnel juhul termomeetri tiheduse. Toru kaitseümbrise materjal peab taluma pikka viibimist selle termopaari konstruktsiooni kasutamise ülemise piiri temperatuuril, samuti peab olema keemiliselt vastupidav mõõtmiskeskkonnale ning olema hea soojusjuhtivusega. Toru kaitseümbris peab olema gaasikindel ja äkiliste temperatuurimuutuste suhtes tundetu.

Joonisel 2 on näidatud üks termopaari konstruktsioonivõimalustest.

Termopaari ehitustüüpide klassifikatsioon
Vastavalt eesmärgile ja töötingimustele:

• sukeldatavad;
• pinnapealne.

Kaitsekatte olemasolu ja materjali järgi:

• toodetud ilma katteta;
• terasest korpusega (kuni t ≈ 600 °C);
• spetsiaalsest kuumakindlast sulamist (kuni t ≈ 1000-1100 °C) valmistatud kattega;
• portselankattega (kuni t ≈ 1300 °С);
• tulekindlatest sulamitest valmistatud kattega (t ≈ 2000 °C ja rohkem).

Vastavalt termopaari paigalduskoha konstruktsioonile:

• fikseeritud kinnitusega;
• liigutatava kinnitusega;
• liigutatava äärikuga.

Väliskeskkonna eest kaitsmise osas järelduste poolelt:

• tavalise peaga;
• veekindla peaga;
• juhtotste spetsiaalse otsaga (ilma peata).

Mõõdetava keskkonna eest kaitsmisel:

• kaitstud mitteagressiivse ja agressiivse keskkonna mõjude eest;
• kaitsmata (kasutatakse juhul, kui mõõdetud keskkond ei avalda termoelektroodidele kahjulikku mõju).

Tiheduse järgi, mõeldud kõrgsurve mõõdetud keskkond:

• lekkiv;
• suletud, mõeldud töötama erinevatel tingimuslikel rõhkudel ja temperatuuridel.

Vastupidavus mehaanilisele pingele:

• vibratsioonikindel;
• löögikindel;
• tavaline.

Vastavalt tsoonide arvule, kus temperatuuri tuleks kontrollida:

• üks tsoon;
• mitmetsooniline.

Vastavalt termilise inertsi astmele:

• suure inertsiga - kuni 3,5 minutit;
• keskmise inertsiga - kuni 1 minut;
• madal inerts - kuni 40 sekundit;
• normaliseerimata inertsiga.

Termopaari tööosa pikkus võib olla erinev: 120–1580 mm ühetsooniliste termoelektriliste muundurite puhul, kuni 20 000 mm mitmetsoonilistel.

§3 Termopaaride pikendus (kompensatsiooni) juhtmed

Vastavalt 1. peatükis §1 kirjeldatud termopaari tööpõhimõttele peavad termopaari vabad otsad (külmühendus) olema konstantsel temperatuuril, eelistatavalt 0 °C lähedal. Nende otstega ühendatakse ühendusjuhtmed, mis lähevad mõõteseadmesse. Kui vabad otsad asuvad termoelektrilise termomeetri peas (vt joonis 2), siis on seda tingimust praktiliselt võimatu täita. Termomeetri pea võib olla väga kõrgetel temperatuuridel ning need temperatuurid võivad muutuda ka mõõtmiste tegemise keskkonnaseisundi muutumise tõttu. Samuti ei ole alati võimalik mõõtevahendit termopaari vahetusse lähedusse asetada. Seega tekib vajadus eemaldada mõõteseadme ühenduspunktid (termopaari vabad otsad) otsesest temperatuuri mõõtmise kohast. See probleem lahendatakse kompensatsiooni (pikendus) juhtmete abil.

Pikendusjuhtmete juuresolekul saadud termoelektrilise ahela skeem on näidatud joonisel 3.

Juhtmeid, mis vastavad tingimusele EAB (T 1 ; T 0) = ECD (T 1 ; T 0), nimetatakse pikenduseks (kompensatsiooniks). Sellised termoelektroodide ja ühendusjuhtmetega ühendatud juhtmed arendavad madalatel temperatuuridel (mitte üle 100–150 ° C) termo-EMF-i, mis on võrdne termopaari termo-EMF-iga. Kompensatsioonijuhtmete põhieesmärk on juhtida termopaari vabad otsad teadaoleva ja püsiva temperatuuriga tsooni.

Näiteks võtke plaatina-roodium-plaatina (TPP) termopaar. Selle termopaari jaoks kasutatakse pikendusjuhtmetena vasest ja vase-nikli sulamist (0,6% Ni + 99,4% Cu) valmistatud juhtmeid. Temperatuuridel T 1 \u003d 100 ° С ja T 0 \u003d 0 ° С arendavad nad sama termo-EMF-i kui plaatina-roodium plaatinaga - 0,64 mV. Sel juhul võimaldab pikendusjuhtmete kasutamine kasutada väiksemat kogust kallist plaatina-roodiumi ja plaatinat.

Kompensatsioonijuhtmete struktuur on näidatud joonisel 4.

§4 Peamised mõõtmisvigade allikad termopaare kasutades

Igasugune mõõtmine viiakse läbi teatud täpsusega. Mõõtmise täpsus sõltub meetodist, välistingimustest, mõõtevahendite seisukorrast ja mõnest muust tegurist. Järgnevalt on toodud peamised veaallikad temperatuuri mõõtmisel termopaaride abil.

• Termo-EMF muutus termopaari töötamise ajal. Seda nähtust nimetatakse termoelektroodisulamite termoelektriliseks ebastabiilsuseks. On kindlaks tehtud, et töö ajal muudavad kõik termoelektroodisulamid oma termo-EMF-i, mis toob kaasa termopaari näitude muutumise. Suhteliselt madalatel temperatuuridel või lühiajalise töötamise ajal võivad termo-EMF-i muutused olla ebaolulised ega suurenda mõõtmisviga. Kõrgetel temperatuuridel või termopaaride pikaajalisel tööl võib ebastabiilsus ulatuda suurte väärtusteni, mis toob kaasa mõõtmistäpsuse olulise vähenemise. Peamised termoelektrilist ebastabiilsust põhjustavad põhjused on: termoelektroodide koostoime keskkond; elektroodide koostoime isoleer- ja kaitsematerjalidega; termoelektroodide vastastikmõju; sisemised protsessid, mis toimuvad termoelektroodisulamites temperatuurimuutuste, kiirguse, elektromagnetväljade, kõrge rõhu all.
• Mõõtmistäpsust võib mõjutada termoelektroodide isolatsioonitakistus. Kõrgete temperatuuride mõjul võib termoelektroodide isolatsiooni elektritakistus väheneda, mis omakorda võib viia termopaari näitude olulise moonutamiseni.
• Mõõteseadme vale valik võib viia mõõtmisvigade tekkimiseni. Termoelektroodide läbimõõdu vähenemisega suureneb ahela eritakistus (takistus pikkuseühiku kohta). Sama efekti täheldatakse temperatuuri tõustes. Kui arvesti sisendtakistus ei ühti ühendatud vooluahela takistusega, võivad tekkida suured mõõtmisvead.
• Vigade ilmnemise põhjuseks võib olla termopaari vabade otste temperatuuri muutus. See temperatuur võib mõõtmise ajal muutuda või erineda termopaari kalibreerimise ajal vabade otste temperatuurist.
• Mõõtmisviga võib tekkida, kuna termopaarelektroodidel on pikkuses erinevad termo-EMF väärtused. Seda nähtust nimetatakse termoelektroodisulamite termoelektriliseks ebahomogeensuseks ja see tekib metallide ja sulamite füüsikaliste omaduste ebahomogeensuse tõttu, millest termopaarelektroodid valmistatakse. Füüsikaliste omaduste heterogeensus on tingitud materjalide koostise ja struktuuri kõikumisest. Selliste kõikumiste põhjused võivad olla radioaktiivne kiirgus, mehaaniline või elektromagnetiline mõju elektroodidele endile või toorikutele, millest need on valmistatud, keemilised reaktsioonid, mis tekivad termopaarelektroodide valmistamisel või töötamisel.
• Vead võrdlustermopaaride kalibreerimiskarakteristikute määramisel.
• Termopaaride kalibreerimiskarakteristikute kõrvalekalle standardsest kalibreerimistabelist.

2. peatükk Termopaaride tüübid ja nende parameetrid

§1 kromel-alumel (TXA) termopaar

Üks levinumaid tööstuses ja teadustöös kasutatavaid termopaare. Võimaldab mõõta temperatuure kuni 1100 °C pikka aega ja kuni 1300 °C lühiajaliselt. Kasutatakse ka madalate temperatuuride mõõtmiseks kuni -200°C (70K). Kroomi-alumiinium termopaar on mõeldud tööks inertses ja oksüdeerivas keskkonnas, seda saab kasutada mõõtmiseks kuivas vesinikus ja lühiajaliselt vaakumis. Selle termopaari termoelektriline karakteristik on peaaegu lineaarne, tundlikkus on umbes 40 µV/°C. Kroomi-alumiini termopaar on reaktori kiiritamise tingimustes teiste termopaaride tüüpide seas kõige stabiilsem.

Selle termopaari puudused hõlmavad suurt tundlikkust termoelektroodide deformatsiooni suhtes ja termo-EMF-i pöörduvat ebastabiilsust.

XA termopaar on toodetud vastavalt standardile GOST 3044-84, selle termopaari termoelektrooditraat - GOST 1790-77 ja mitmed spetsifikatsioonid.
Seda termopaari kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks tööstuslikes ahjudes, kütteseadmetes, toiteseadmetes, aga ka mitmesugustes teadusseadmetes ja laboriseadmetes.

Termoelektroodide materjal
XA termopaaris on positiivseks elektroodiks traat, mis on valmistatud niklisulamist kromelist NH 9.5 (GOST 492-2006), negatiivseks elektroodiks on traat, mis on valmistatud niklisulamist alumellist NMtsAK 2-2-1 (GOST 492-2006).

Soovitatav töökeskkond
Termopaar kromel-alumel on mõeldud temperatuuri mõõtmiseks oksüdeerivas ja inertses keskkonnas. Oksüdeerivas keskkonnas peab hapniku (O2) sisaldus olema vähemalt 2-3% või selle olemasolu praktiliselt välistatud. Vastasel juhul suureneb kroomi selektiivne oksüdatsioon kroomi järsult, selle kontsentratsioon väheneb, mis põhjustab selle sulami termo-EMF-i vähenemise olulise muutuse. XA termopaari saab kasutada ka redutseerivas või muutuvas redoks-atmosfääris, kui sellel on usaldusväärne kaitsekate (vt ptk 1 § 2).

Isolatsioon ja kaitse
Kroomi-alumeltermopaari isolatsioonimaterjalina saab kasutada järgmisi materjale: portselan, asbest, klaaskiud, kvarts, emailid, väga tulekindlad oksiidid.

Kasutussoovitused
Kroom-alumiintermopaari rikke kõige levinumad põhjused on: alumelltermoelektroodi hävimine selle kristallidevahelise korrosiooni ja rabestumise tõttu; termoelektroodi hävitamine kromelist selle korrosiooni tõttu ("rohelise mädaniku" tüüpi korrosioon).

Alumellisulami kristallidevaheline korrosioon ja rabestumine toimub termoelektroodi kuumutamisel väävlit sisaldavas atmosfääris temperatuurini 650–820 ° C. Väävliallikad võivad olla: ahjukütus, õlide ja emulsioonide jäägid termopaaride kaitsekatetes, teatud sorti asbest, tsement ja muud materjalid, millest saab valmistada kaitsekatteid. Alumeli kristallidevahelist korrosiooni on võimalik ära hoida ainult siis, kui täielikult välistada väävli sattumine termoelektroode ümbritsevasse atmosfääri.

Kroomisulami korrosiooni võib põhjustada kroomi (selle sulami osa) selektiivne sisemine oksüdatsioon, mis on tingitud termoelektroodi tööst veeauru või CO-d (nõrgalt oksüdeeriv atmosfäär) sisaldavas atmosfääris. Kroomi korrosiooni saab ära hoida, kasutades suure läbimõõduga ventileeritavaid kaitsekestasid või ümbriseid, mille sisse on paigaldatud getterid.

§2 Chromel-Kopeli termopaar (TKK)

Peamised omadused ja rakendused
Üks levinumaid tööstuses ja teadustöös kasutatavaid termopaare. Chromel-Copeli termopaar võimaldab mõõta temperatuuri inertses ja oksüdeerivas keskkonnas kuni 800 °C pikka aega ja kuni 1100 °C lühiajaliselt. Mõõdetavate temperatuuride alumine piir on -253 °C. Kuna tööstuses on kromel-alumel termopaar, kasutatakse termopaari kromel-kopeli reeglina pikaajaliste mõõtmiste jaoks kuni 600 °C. Seda tüüpi termopaarid on kõigist tööstuslikest termopaaridest kõige tundlikumad. XK termopaari tundlikkus ületab 81 µV/°C temperatuuridel üle 200°C. Samuti on sellel termopaaril peaaegu lineaarne kalibreerimiskarakteristik. THC-d iseloomustab erakordselt kõrge termoelektriline stabiilsus temperatuuridel kuni 600 °C. Seda tüüpi termopaaride puudused hõlmavad suurt tundlikkust termoelektroodi deformatsiooni suhtes.

Chromel-Copeli termopaarid on kalibreeritud vastavalt kalibreerimistabelitele vastavalt standardile GOST 3044-77. Termoelektroodide traat tarnitakse vastavalt standardile GOST 1790-77 ja mitmetele spetsifikatsioonidele.

Chromel-Kopeli termopaare kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusvaldkondades ja teadusuuringutes; kasutatakse sageli väikeste temperatuurierinevuste mõõtmiseks.

Termoelektroodide materjal
HK termopaaris on positiivseks elektroodiks traat, mis on valmistatud niklisulamist kromelist NH 9,5 (GOST 492-2006), negatiivseks elektroodiks on traat, mis on valmistatud vase-nikli sulamist Kopel MNMts 43-0,5 (GOST 492-2006).

Soovitatav töökeskkond
XK termopaari peamine töökeskkond on oksüdeeriv või inertgaase sisaldav keskkond. Termopaari saab kasutada ka vaakumis kõrgel temperatuuril, kuid lühiajaliselt. Chromel-Copeli termopaari pidev kasutamine selles keskkonnas võib põhjustada kroomi selektiivset aurustumist positiivselt elektroodilt.

Selle termopaari kasutamine väävlis, redutseerivas, muutuva redoks- ja kergelt happelises keskkonnas nõuab head (gaasikindlat) varjestust. Kloori või fluori sisaldavas atmosfääris võib Chromel-Kopeli termopaar töötada temperatuuril kuni 200 °C.

§3 raudkonstantne termopaar (TJK)

Peamised omadused ja rakendused
Seda tüüpi termopaare kasutatakse laialdaselt tööstuses ja teadusuuringutes. Konstantse raua termopaar võimaldab mõõta redutseerivat, oksüdeerivat, samuti inertset keskkonda ja vaakumit. Termopaar ZhKn võimaldab mõõta nii positiivseid temperatuure (kuni 1100 °C) kui ka negatiivseid temperatuure (kuni -203 °C). Eraldi tuleb märkida, et seda tüüpi termopaaride soovitatav kasutamine on positiivsete temperatuuride mõõtmine koos negatiivsete temperatuuridega. Nende termopaaride kasutamine eranditult negatiivsete temperatuuride mõõtmiseks ei ole soovitatav, kuna on analooge parim esitus. Pikaajalisel kasutamisel maksimaalne töötemperatuur on 750 °С, lühiajaliselt - 1100 °С.

Seda tüüpi termopaaridel on kõrge tundlikkus, mis on 50-65 µV/°C. Samuti väärib märkimist nende suhteliselt madal hind. Seda tüüpi termopaaride puudusteks on kõrge tundlikkus termoelektroodide deformatsiooni suhtes, samuti rauast termoelektroodi madal korrosioonikindlus.

Termoelektroodide materjal
LCD termopaari puhul on positiivne elektrood valmistatud kaubanduslikult puhtast rauast (madala süsinikusisaldusega terasest), negatiivne elektrood vase-nikli sulamist Konstantan MNMts 40-1.5 (GOST 492-2006). Tasub teada, et raudtraati pole spetsiaalselt termomeetria jaoks valmistatud, kasutatakse muuks otstarbeks mõeldud traati.

Soovitatav töökeskkond
Konstantse raua termopaar töötab stabiilselt oksüdeerivas ja redutseerivas atmosfääris. Temperatuuridel umbes 769 °C ja 910 °C, raud, millest on valmistatud termopaari positiivne elektrood, läbib magnetilisi ja α↔γ transformatsioone, mis mõjutavad termoelektrilisi omadusi. Seoses ülaltooduga ei saa termopaari, mis on isegi lühikese aja jooksul olnud temperatuuril üle 760 ° C, kasutada edasiseks täpseks mõõtmiseks temperatuuril alla 760 ° C, kuna selle näidud ei pruugi vastata kalibreerimistabelile.

Termopaari kasutusiga sõltub termopaaride ristlõikest. Termopaari elektroodide läbimõõt tuleks valida otseses proportsioonis mõõdetud temperatuuriga. Mõned allikad annavad termopaari elektroodide läbimõõdu valimiseks pikaajalise temperatuuri mõõtmise korral järgmised soovitused: 760 °C - 3,2 mm; 590 ° С - 1,6 mm; 480 °С - 0,8 mm; 370 ° С - 0,3-0,5 mm.

Temperatuuridel üle 500 °C on ZhKN termopaari kasutamine väävlit sisaldavas atmosfääris võimalik ainult siis, kui on olemas usaldusväärne gaasikindel kaitse.

§4 Volfram-reenium termopaar (TVR)

Peamised omadused ja rakendused
Volfram-reenium termopaar on üks parimaid tööstuslikke termopaare temperatuuride mõõtmiseks üle 1800 °C. Termopaari BP kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks kuni 3000 °C. Mõõdetavate temperatuuride alumine piir on tavaliselt piiratud 1300 °C-ga. Töökeskkonnaks on argoon, lämmastik, heelium, kuiv vesinik või vaakum. Thermo-EMF 2500 °C juures on VR5/20 ja VAR5/VR20 sulamist termopaaridel 34 mV ja VR10/20 sulamist termopaaridel 22 mV, termopaaride tundlikkus on 7–10 ja 4–7 μV/°C , vastavalt.

Volfram-reenium termopaaridel on head mehaanilised omadused kõrgel temperatuuril, need võivad töötada suurte vahelduvate koormuste mõjul, samuti sagedaste ja järskude kuumutustsüklitega. Seda tüüpi termopaarid on valmistamisel ja paigaldamisel tagasihoidlikud, kuna need on saastumise suhtes suhteliselt vähetundlikud.

VR-termopaaride puuduste hulgas võib välja tuua termo-EMF-i halva reprodutseeritavuse; termo-EMF ebastabiilsus kiiritustingimustes; tundlikkuse märkimisväärne langus temperatuuril üle 2400 °C.

Tasub teada, et VAR5/BP20 sulamitest termopaar annab pikemaajalistel mõõtmistel täpsema tulemuse kui BP5/20 sulamitest termopaar.

Volfram-reeniumi termopaaride astmestamine toimub vastavalt kalibreerimistabelitele vastavalt standardile GOST 3044-77. Sulamitest VR5, VAR5 ja VR20 valmistatud termoelektroodide traat on valmistatud vastavalt spetsifikatsioonidele. VR10 sulamist valmistatud termoelektroodi traati ei toodeta masstoodanguna.

BP termopaare kasutatakse kõrge temperatuuriga seotud tööstusharudes. Näiteks kasutatakse volfram-reeniumi termopaari temperatuuri mõõtmiseks tulekindlate metallide, kõvasulamite ja keraamika tootmisel, terase ja sulamite sulatamisel ja valamisel, gaasivoogude ja madala temperatuuriga plasma temperatuuri mõõtmiseks gaasiturbiinis. mootorite, MHD generaatorite ja ka tuumaenergeetika valdkonnas.

Termoelektroodide materjal
Volfram-reenium termopaarides on elektroodide materjalid sulamid VR5 - positiivne termoelektrood ja VR20 - negatiivne; VAR5 - positiivne termoelektrood ja VR20 - negatiivne või VR10 - positiivne termoelektrood ja VR20 - negatiivne.

Soovitatav töökeskkond
Volfram-reenium termopaarid on mõeldud pikaajaliseks temperatuuri mõõtmiseks puhtas inertses keskkonnas, kuivas vesinikus ja vaakumis. Isegi väike kogus hapnikku vähendab oluliselt termopaari eluiga. Oksüdeerivates keskkondades saab seda tüüpi termopaare kasutada ainult temperatuuri mõõtmiseks kiiretes protsessides. Temperatuuridel, mis on kõrgemad väärtustest, mille juures algab katastroofiline oksüdatsioon, arvutatakse termopaari kasutusiga minutites.

BP termopaare ei soovitata kasutada niiskes vesiniku ja süsinikusisaldusega redutseerivates keskkondades. Volframi-reeniumi sulamite reaktsioon süsivesinike aurudega algab juba 1000 °C juures. Koostoime süsinikuga võib põhjustada termoelektroodide haprust ja termopaari ebastabiilsuse olulist suurenemist. Hapruse ilmnemist täheldatakse juba 1700°C juures. Kokkupuude süsinikuga alandab mõõdetud piirtemperatuuri 2500 °C-ni. Siiski on juhtumeid, kus volfram-reeniumi termopaari kasutatakse grafiitküttekehadega kõrgtemperatuurilistes ahjudes. Üldise järelduse võib sõnastada järgmiselt: termopaari kasutusiga sõltub suurel määral atmosfääri iseloomust, isolatsioonimaterjalist ja töötemperatuurist.

Isolatsioon ja kaitse
Termoelektroodide isoleerimiseks kasutatakse BeO, HfO2, ThO2, Y2O3 keraamikat. Berülliumoksiidi võib kasutada temperatuuril, mis ei ületa selle materjali sulamistemperatuuri (~2570 °C). BeO on BP termopaaride jaoks kõige sagedamini kasutatav isolaator. Tuleb märkida, et BeO-d on vaja kasutada puhtusega vähemalt 99,9%.

Temperatuuride mõõtmiseks alla 1600 °C isoleeritakse termopaarelektroodid 99,5% puhtusega Al2O3 oksiidiga või MgO-ga. Sel juhul tuleb keraamikat kaltsineerida, et eemaldada orgaanilised ja anorgaanilised lisandid.

Väga kõrgetel temperatuuridel kasutatakse paljaste termoelektroodidega termopaare. Oksüdeerivates keskkondades kasutatakse termopaaride kaitseks peamiselt katetega Nb, Ta, Mo ja Mo-Re, W-Re sulamitest metallkestasid. Iriidiumiga kaetud termoelektroodidega termopaar võib lühiajaliselt töötada õhus (30-40 tundi temperatuuril 2000-2400 °C).

§5 termopaar volfram-molübdeen (VM)

Peamised omadused ja rakendused
Termopaar on ette nähtud kõrgete temperatuuride mõõtmiseks. Mõõtmisi volfram-molübdeeni (VM) termopaari abil saab läbi viia inertses keskkonnas, vesinikus või vaakumis. Mõõdetavate temperatuuride vahemik on 1400-1800 °C, maksimaalne töötemperatuur ~2400 °C. BM termopaari tundlikkus on määratud temperatuurivahemikus 6,5 µV/°C. Termoelektroodidel on kõrge mehaaniline tugevus. Termopaari valmistamisel, paigaldamisel ja kasutamisel ei ole rangeid nõudeid keemilise puhtuse säilitamiseks. Volfram-molübdeen termopaar on teiste kõrgete temperatuuride mõõtmiseks sobivate termopaaride seas kõige odavam.

VM termopaari puuduste hulgas võib välja tuua termo-EMF halva reprodutseeritavuse; väike kogus termo-emfi ja tundlikkust; polaarsuse inversioon; rabedus pärast kuumutamist kõrgel temperatuuril.

BM termopaari põhiliseks kasutusvaldkonnaks on vedelate teraste, sulamite ja räbu lühiajalised temperatuurimõõtmised erinevat tüüpi ahjudes, konverterites ja kulpides. Väärib märkimist, et volfram-reenium termopaaride (vt 2. peatükk § 4) ja plaatina-roodium-plaatina-roodium (vt ptk 2 § 7) tulekuga hakati volfram-molübdeen termopaari kasutama temperatuuride mõõtmiseks. ainult vastutustundetute sulamite sulatus- ja valamisprotsessid.

Volframist ja molübdeenist termoelektroodide valmistamiseks mõeldud traat tarnitakse vastavalt spetsifikatsioonidele.

Termoelektroodide materjal
Termopaaride VM termoelektroodide valmistamiseks kasutatakse tehnilise puhtusega metalle. Kõrge puhtusastmega metalle üldjuhul ei kasutata, kuna need tõstavad oluliselt termopaari maksumust ja seavad kõrgemad nõuded saastumise puudumisele. Volfram-molübdeeni termopaari positiivne elektrood on valmistatud volframist, negatiivne elektrood on valmistatud molübdeenist (polaarsuse inversiooni tõttu kehtib see väide temperatuuride puhul üle 1400 ° C). Volframtraadi valmistamiseks kasutatakse VRN kaubamärgi vardaid, molübdeentraadi valmistamiseks kasutatakse MCH kaubamärgi vardaid.

Soovitatav töökeskkond Volfram-molübdeeni termopaari kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks vesinikus, inertgaasides või vaakumis. Volfram ja molübdeen hakkavad õhus oksüdeerima umbes 400 °C juures. Temperatuuri tõustes intensiivistub oksüdatsiooniprotsess. Need metallid ei reageeri vesinikuga kuni sulamistemperatuurini ega inertgaasidega. Sel juhul ei tohiks vesinik ega inertgaasid sisaldada oksüdeerivaid lisandeid. BM termopaari tavaline töötemperatuuri vahemik tööstuslikus töös on 1400-1800 °C. Erijuhtudel saab seda vahemikku pikendada kuni 2100 °C-ni. Sel juhul on soovitatav kasutada ilma isolatsioonita termopaari, kuna temperatuuril üle 2000 ° C hakkavad molübdeen ja volfram suhtlema paljude oksiididega, millest tavaliselt tehakse isolatsioon.

Kui elektroodid on kaitstud keraamikaga ja termopaaril on kaitsekork, saab seda kasutada lühiajaliste temperatuurimõõtmiste tegemiseks oksüdeerivates keskkondades ja sulametallides.

Isolatsioon ja kaitse
Volfram-molübdeen termopaaride termoelektroodid vedela terase temperatuuri ühekordseks mõõtmiseks on isoleeritud alumiiniumoksiidkeraamikaga (Al2O3) ja kaitstud kvartsotsikutega.

§6 Termopaarid plaatina-roodium-plaatina (TPP)

Peamised omadused ja rakendused
Plaatina-roodium-plaatina termopaarid on ühed levinumad temperatuuride mõõtmiseks kuni 1600 °C. See tüüp hõlmab termopaare, mis on valmistatud plaatina ja plaatina-roodiumi sulamist (10% Rh) ning plaatina ja plaatina-roodiumi sulamist (13% Rh). Termopaarid PP on ette nähtud temperatuuri mõõtmiseks oksüdeerivas ja inertses keskkonnas. Maksimaalne töötemperatuur pikaajaliste mõõtmiste korral on 1400 °C, lühiajalistel mõõtmistel - 1600 °C. Plaatina-roodium-plaatina termopaaridel on peaaegu lineaarne termoelektriline karakteristik temperatuurivahemikus 600-1600 °C, tundlikkus 10-12 μV/°C (10% Rh) ja 11-14 μV/°C (13% Rh). Nende termopaaride muud eelised on kõrge mõõtmistäpsus, hea reprodutseeritavus ja termo-EMF stabiilsus. Väärib märkimist, et seda tüüpi termopaarid toimivad võrdlusinstrumentidena rahvusvahelise praktilise temperatuuriskaala (IPTS) reprodutseerimiseks temperatuurivahemikus 630,74–1064,43 °C.

PP termopaaride puudused hõlmavad kõrget hinda, töö ebastabiilsust kiiritustingimustes, suurt tundlikkust metalliliste ja mittemetalliliste lisanditega saastumise suhtes tootmise, paigaldamise ja kasutamise ajal.

Plaatina-roodium-plaatina termopaare kasutatakse erinevates tööstusharudes ja teadustes, kus on vajalik mõõtmiste kõrge täpsus ja usaldusväärsus.

Termopaar PR (10% Rh) on kalibreeritud vastavalt standardile GOST 3044-77, termoelektroodi traat on valmistatud vastavalt standardile GOST 10821-75. Termopaaride PR termoelektrooditraat (13% Rh) on valmistatud vastavalt spetsifikatsioonidele.

Termoelektroodide materjal
PP termopaaride valmistamiseks kasutatakse plaatina-roodiumi sulameid PR10 või PR13, mis sisaldavad vastavalt 10% ja 13% roodiumi (Rh) ja puhast plaatinat.

Plaatina-roodiumist valmistatud termoelektrood on positiivne ja plaatina negatiivne.

Soovitatav töökeskkond
Plaatina-roodium-plaatina termopaar on mõeldud temperatuuri mõõtmiseks oksüdeerivas ja inertses keskkonnas. Kaitse olemasolul saab seda tüüpi termopaare kasutada mõõtmiseks redutseerivas keskkonnas ja keskkonnas, mis sisaldab arseeni, väävli, plii, tsingi ja fosfori aure.

Praktikas kasutatakse PP termopaare harva temperatuuride mõõtmiseks alla 0 °C. Fakt on see, et seda tüüpi termopaari tundlikkus väheneb temperatuuri langedes ja muutub -138 ° C juures võrdseks nulliga. Kuid mõnes termo-EMF-i standardis on termopaarid hinnatud temperatuuridel kuni -50 °C. Plaatina-roodium-plaatina termopaare ei kasutata temperatuuride mõõtmiseks vahemikus 0-300 °C ning temperatuuride 300-600 °C puhul kasutatakse neid ainult võrdlusandmete saamiseks.

Temperatuuri ülempiir PP termopaari lühiajaliseks kasutamiseks on piiratud 1600 °C-ga, pikaajalisel kasutamisel - 1400 °C. Temperatuuril üle 1400 °C kasvavad plaatina termoelektroodi terad kiiresti. Hea kaitse korral saab termopaari kasutada pikaajalisteks mõõtmisteks temperatuuridel kuni 1500 °C.

Isolatsioon ja kaitse
Kvarts, portselan, mulliit, sillimaniit ja tulekindel portselan võivad olla kuni 1200 °C töötavate termopaaride termoelektroodide isolatsiooniks. Eeskujulike termopaaride termoelektroodid on isoleeritud sulatatud kvartsiga. Kui termopaari kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks kuni 1400 °C, siis isolatsioonina kasutatakse suure Al2O3 sisaldusega keraamikat. Nõrgalt oksüdeerivates ja redutseerivates atmosfäärides, mille temperatuur on üle 1200 °C, ja kõigil juhtudel, kui kasutatakse termopaare temperatuuril üle 1400 °C, tuleks kasutada kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiidi keraamikat. Redutseerivas atmosfääris töötamisel kasutatakse mõnikord isolatsioonina magneesiumoksiidi.

Termopaaride sisekestad on tavaliselt valmistatud samadest materjalidest kui isoleerkeraamika. Eeltingimuseks on selliste materjalide gaasitihedus.

Vedelate teraste ja sulamite ühekordseks temperatuuri mõõtmiseks mõeldud termopaaride tööühenduste kaitsmiseks kasutatakse kvartsotsikuid.

Kasutussoovitused
PP termopaarid on väga tundlikud erinevat tüüpi keemiliste saasteainete suhtes, mis võivad põhjustada rabedust ja tugevuse vähenemist, aga ka tugevat termopaari triivi. Plaatinaelektrood on saastumise suhtes eriti tundlik. Saasteallikateks võivad olla materjalid, millest isolatsioon ja kaitsekate on valmistatud, kütteseade ja selle atmosfäär, esemed, mis on termopaari vahetus läheduses.

Soovitused termoelektroodide saastumise vältimiseks. Termoelektroodid peavad olema isoleeritud ühe kahe kanaliga keraamilise toruga kogu tööpikkuses. Isolatsioonitoru ja keraamilise kaitseümbrise, samuti termoelektroodide ja toru vahel peavad olema piisavad, hästi ventileeritavad vahed. Termoelektroodid tuleb enne isoleer- ja kaitsekeraamikasse asetamist põhjalikult rasva- ja rasvajälgedest puhastada. Samuti tuleb metallkestad puhastada mustusest, rasvajääkidest, laastudest jne. Enne paigaldamist tuleb kõik termopaari komponendid - elektroodid, isolatsiooni- ja kaitsekeraamika ning ümbrised - kõrgel temperatuuril lõõmutada. Termopaari konstruktsioon peab olema selline, et termoelektroodid ei toetaks isoleerivat keraamikat. See soovitus on eriti oluline vertikaalselt paigaldatud termopaaride puhul.

§7 Termopaarid plaatina-roodium-plaatina-naroosium (TPR)

Peamised omadused ja rakendused
Termopaar PR on mõeldud temperatuuri mõõtmiseks oksüdeerivas ja neutraalses keskkonnas. Seda saab kasutada ka vaakumis. Maksimaalne töötemperatuur pikaajaliste mõõtmiste puhul on 1600 °C, lühiajalistel mõõtmistel 1800 °C. Temperatuuridel üle 1200 °C on plaatina-roodium-plaatina-roodium termopaari lineaarne termoelektriline karakteristik, tundlikkus 10,5-11,5 μV/°C ja hea termo-emf stabiilsus. Termopaari PR saab kasutada ilma pikendusjuhtmeteta tänu madalale tundlikkusele temperatuurivahemikus 0-100 °C.

Võrreldes plaatina-roodium-plaatina termopaaridega, on plaatina-roodium-plaatina-roodium termopaaril veidi madalam termiline EMF, samas kui see suudab mõõta kõrgemaid temperatuure. PR-termopaaril on suurem mehaaniline tugevus, suurem stabiilsus kõrgetel temperatuuridel, väiksem kalduvus terade kasvule ja rabedusele ning väiksem tundlikkus saastumise suhtes.

PR termopaari kasutatakse aktiivselt piirkondades, kus on vajalik pikaajaline temperatuuri mõõtmine üle 1400 °C. Selliste valdkondade hulka kuuluvad metallurgia, klaasisulatus, tsemenditööstus, tulekindlate materjalide tootmine. Seda tüüpi termopaare kasutatakse ka eeskujulikes termomeetrites.

Plaatina-roodium-plaatina-roodium termopaar on kalibreeritud vastavalt standardile GOST 3044-77, termoelektroodi traat on valmistatud vastavalt standardile GOST 10821-75.

Termoelektroodide materjal
PR-termopaari valmistamiseks kasutatakse plaatina-roodiumi sulameid PR30 ja PR6, mis sisaldavad vastavalt 30% ja 6% roodiumi (Rh). Sulamite tootmisel kasutatava plaatina ja roodiumi puhtus peab olema 99,95% või suurem.

Plaatina-roodium PR30 termoelektrood on positiivne ja plaatina-roodium PR6 termoelektrood on negatiivne.

Soovitatav töökeskkond
Plaatina-roodium-plaatina-roodium termopaare kasutatakse oksüdeerivas ja neutraalses keskkonnas, samuti vaakumis. PR-termopaari maksimaalne töötemperatuur määratakse PR6 sulamist valmistatud negatiivse termoelektroodi sulamistemperatuuri järgi (1820 °C) ja see on 1800 °C (vastavalt GOST 3044-77 ja GOST 6616-74 lühiajaliste mõõtmiste jaoks ). Pikaajaliste mõõtmiste puhul on töötemperatuur piiratud 1600 °C-ga.

Ilma usaldusväärne kaitse seda tüüpi termopaare ei saa kasutada atmosfääride ja metallide ja mittemetallide aurude redutseerimiseks.

Isolatsioon ja kaitse
Kõrge puhtusastmega Al2O3 keraamikat kasutatakse PR termopaaride isoleerimiseks ja kaitsmiseks.

Kasutussoovitused
Plaatina-roodium-plaatina-roodium termopaaride purunemise põhjused rabeduse, mehaanilise tugevuse vähenemise või äärmiselt suure termo-EMF-i triivi tõttu langevad reeglina kokku sarnaste probleemide põhjustega, mis esinevad plaatina-roodium-plaatina termopaaride puhul. Kuid PR-termopaaride rike esineb PP-termopaaridega võrreldes palju harvemini, kuna plaatina-roodiumi sulamid on keemilise saastumise ja tera kasvu suhtes vähem vastuvõtlikud kui puhas plaatina, millest on valmistatud PP-termopaaride negatiivne elektrood.

§8 Termopaari tüüpide koondtabel

Kokkuvõtlik tabel sisaldab standardse kalibreerimisega termopaaride põhiparameetreid. See tabel ei hõlma üksikute astmetega termopaare, nagu volfram-molübdeen termopaar (vt 4. peatükk, §3). Tabel 8 Termopaari tüüpide kokkuvõtlik tabel

Termopaari tüüp	Termoelektroodide materjalid		Töötemperatuuri vahemik, °C	värvi kodeerimine
	positiivne	negatiivne
CCI (S) 2. peatüki §6	Plaatinaroodium (10% Rh)	Plaatina	0 – 1300 (1600)
CCI (R) 2. peatüki §6	Plaatinaroodium (13% Rh)	Plaatina	0 – 1300 (1600)
TPR (B) 2. peatüki §7	Plaatinaroodium (30% Rh)	Plaatinaroodium (6% suhteline niiskus)	600 – 1700
THK (L) 2. peatüki §2	Chromel	Kopel	-200 – 700 (900)
THA (K) 2. peatüki §1	Chromel	Alumel	-200 – 1200 (1300)
TFA (J) 2. peatüki §3	Raud	Constantan	-200 – 750 (900)
TVR (A) 2. peatüki §4	Volfram-reenium (5% Re)	Volfram-reenium (20% Re)	0 – 2200 (2500)

Märkused:

• veerus "Töötemperatuuride vahemik" on sulgudes maksimaalne töötemperatuur lühiajaliseks kasutamiseks;
• veerg Color Coding kirjeldab Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) poolt vastu võetud värvikoodi.

3. peatükk Termopaari materjalid

§1 Nõuded termoelektroodisulamitele

Termopaari kasutatakse laia temperatuurivahemiku mõõtmiseks erinevates meediumites. Samal ajal peavad mõõteriistad tagama piisava täpsuse ja olema vastuvõetava kasutuseaga. Seoses ülaltoodud omadustega esitatakse termopaaride tootmiseks kasutatavatele materjalidele erinõuded.

• Termopaari moodustavate termoelektroodisulamite termo-EMF peab olema piisavalt suur, et seda saaks vajaliku täpsusega mõõta. On soovitav, et termo-EMF väärtus sõltuks lineaarselt temperatuuri väärtusest.
• Termoelektroodide sulamite sulamistemperatuur peab olema kõrgem kui termopaari maksimaalne töötemperatuur. Näidatud temperatuuride erinevus peab olema vähemalt 50 °C.
• Termoelektroodisulamitel peab olema termopaari töökeskkonnas korrosioonikindlus. Seda nõuet ei saa alati täita, seetõttu on sellistel juhtudel termoelektroodid kaitstud keskkonnamõjude eest kaitsekatte abil.
• Termoelektroodisulamid tuleks eristada reprodutseeritavate ja ühtlaste omaduste poolest, kui neid toodetakse tööstuslikus mastaabis.
• Termopaaride sulamid peavad säilitama oma termoelektrilised omadused kalibreerimise ja töötamise ajal muutumatuna.
• Termopaaride sulamitel peaks olema hea plastilisus ja tugevus.

§2 Nikkel ja vask-nikli sulamid

Niklit ja vase-nikli sulameid kasutatakse laialdaselt termopaari termoelektroodide ja kompenseerivate juhtmete valmistamisel. Kõige populaarsemad termopaaride tootmisel on niklisulamid alumel ja kromel, vase-nikli sulamid - kopel ja konstantaan.

Alumel
Niklisulam, mis on ette nähtud termopaari termoelektroodide ja kompenseerivate juhtmete tootmiseks. Kasutatakse XA (chromel-alumel) termopaarides negatiivse elektroodina (vt ptk 2§1). Selle sulami kaubamärgil on järgmine tähis: NMtsAK 2-2-1.

Keemiline koostis
Peamine keemiline element, mis on osa alumellisulamist, on nikkel (Ni). NMtsAK 2-2-1 sulam sisaldab lisaks niklile 0,6-1,2% koobaltit (Co); 1,6-2,4% alumiiniumi (Al); 1,8-2,7% mangaani (Mn); 0,85-1,50% räni (Si). Lisandite summa, mille hulka kuuluvad arseen (As), süsinik (C), raud (Fe), fosfor (P), plii (Pb), väävel (S) ja mõned muud ained, on 0,7%.

Füüsikalised omadused

Mehaanilised omadused

Chromel
Niklisulam, mis on ette nähtud termopaari termoelektroodide ja kompenseerivate juhtmete tootmiseks. Kasutatakse termopaarides XA (chromel-alumel), XK (chromel-kopel) positiivse elektroodi materjalina (vt ptk 2§2). Selle sulami kaubamärgil on järgmine tähis: HX 9.5.

Keemiline koostis
Peamine keemiline element, mis on osa kromellisulamist, on nikkel (Ni). HX 9,5 sulam sisaldab lisaks niklile 0,6-1,2% koobaltit (Co) ja 9,0-10,0% kroomi (Cr). Lisandite summa, mille hulka kuuluvad arseen (As), süsinik (C), raud (Fe), fosfor (P), plii (Pb), väävel (S) ja mõned muud ained, on 1,4%.

Füüsikalised omadused

Mehaanilised omadused

Kopel
Vase-nikli sulam, mis on ette nähtud termopaari termoelektroodide ja kompenseerivate juhtmete tootmiseks. Kasutatakse XK (chromel-kopel) termopaarides negatiivse elektroodi materjalina (vt ptk 2§2). Selle sulami kaubamärgil on järgmine tähis: МНМЦ 43-0,5.

Keemiline koostis
Peamised keemilised elemendid, mis moodustavad kopeli sulami, on nikkel (Ni), koobalt (Co) ja vask (Cu). Nikli + koobalti (Ni + Co) sisaldus on 42,5-44,0%, ülejäänu on vask (Cu). Lisaks niklile sisaldab MNMts 43-0,5 sulam 0,1-1,0% mangaani (Mn). Lisandite summa, mille hulka kuuluvad arseen (As), süsinik (C), raud (Fe), fosfor (P), plii (Pb), väävel (S) ja mõned muud ained, on 0,6%.

Füüsikalised omadused

Mehaanilised omadused

Constantan
Vase-nikli sulam, mis on ette nähtud termopaari termoelektroodide ja kompenseerivate juhtmete tootmiseks. Seda kasutatakse LCD termopaarides (raudkonstant) negatiivse termoelektroodi materjalina (vt ptk 2§3). Selle sulami kaubamärgil on järgmine tähis: МНМЦ 40-1,5.

Keemiline koostis
Peamised keemilised elemendid, mis moodustavad konstantaani sulami, on nikkel (Ni), koobalt (Co) ja vask (Cu). Nikli + koobalti (Ni + Co) sisaldus on 39,0-41,0%, ülejäänu on vask (Cu). Lisaks niklile sisaldab MNMts 40-1,5 sulam 1,0-2,0% mangaani (Mn). Lisandite summa, mille hulka kuuluvad arseen (As), süsinik (C), raud (Fe), fosfor (P), plii (Pb), väävel (S) ja mõned muud ained, on 0,9%.

Füüsikalised omadused

Mehaanilised omadused

§3 Tulekindlad metallid ja sulamid

Tulekindlaid metalle ja sulameid kasutatakse laialdaselt kõrgete temperatuuride mõõtmiseks mõeldud termopaartermoelektroodide valmistamisel. Kõige populaarsemad termopaaride tootmisel on volfram-reeniumi sulamid VR, tulekindlad metallid volfram ja molübdeen.

Volfram-reeniumi sulamid
Kõige levinumad termopaaride tootmiseks kasutatavad volfram-reeniumi sulamid on sulamid BP5 ja BP20. Neid sulameid kasutatakse VR termopaaride (volfram-reenium - volfram-reenium) termoelektroodide valmistamiseks (vt ptk 2 § 4).

Keemiline koostis
BP-sulamite põhikomponent on volfram (W). Sõltuvalt klassist sisaldab iga sulam erinevas koguses reeniumi (Re). Seega sisaldab sulam VR5 5±0,5% reeniumi (Re), VR20 - 20±0,5% reeniumi (Re). Lisandite ja lisandite sisaldus nendes sulamites ei tohiks ületada 0,1%.

Volfram
Tulekindla metalli volfram on leidnud rakendust kõrge temperatuuriga termopaaride tootmisel. Nendel eesmärkidel kasutatakse tehnilise puhtusastmega VRN volframi. Seda tulekindlat metalli kasutatakse termopaari BM (volfram-molübdeen) positiivsete elektroodide valmistamiseks (vt ptk 2 § 5).

Keemiline koostis
VRN-klassi volfram sisaldab vähemalt 99,85% volframi (W) ja mitte rohkem kui 0,040% molübdeeni (Mo), 0,005% räni (Si), 0,011% kaltsiumi (Ca), 0,005% niklit (Ni), 0,013% rauda + alumiiniumi (Fe + Al).

Molübdeen
Tulekindel metall molübdeen on leidnud rakendust kõrge temperatuuriga termopaaride tootmisel. Sel eesmärgil kasutatakse tehnilise puhtusastmega MCh molübdeeni. Seda tulekindlat metalli kasutatakse termopaari BM (volfram-molübdeen) negatiivsete elektroodide valmistamiseks (vt 2. peatükk § 5).

Keemiline koostis
Molübdeeni klassi MCH sisaldab vähemalt 99,85% volframi (W) ja mitte rohkem kui 0,040% molübdeeni (Mo), 0,005% räni (Si), 0,011% kaltsiumi (Ca), 0,005% niklit (Ni), 0,013% rauda + alumiiniumi (Fe + Al).

§4 Väärismetallid ja -sulamid

Plaatina
Väärismetallist plaatinat kasutatakse suure mõõtmistäpsusega termopaaride tootmiseks. Nendel eesmärkidel kasutatakse puhast plaatinaklassi PLT-d. Negatiivsed termoelektroodid on valmistatud plaatinast PP (plaatina-roodium-plaatina) termopaarides.

Keemiline koostis
Termopaari termoelektroodide valmistamiseks kasutatakse puhast plaatinat (100% Pt), milles R100/R0 väärtus peab olema vähemalt 1,3910.

Plaatina roodium
Plaatina ja roodiumi sulam, mida kasutatakse termopaari elektroodide valmistamiseks. Selles valdkonnas kasutatakse kõige laialdasemalt plaatinasulameid roodiumiklassidega PR10, PR13, PR6, PR30. Termopaarides PP (plaatina-roodium-plaatina) kasutatakse sulameid PR10, PR13. Nendest sulamitest on valmistatud positiivsed termoelektroodid. Termopaarides PR (plaatina-roodium-plaatina-roodium) kasutatakse sulameid PR30 ja PR6. Neid sulameid kasutatakse vastavalt positiivsete ja negatiivsete termoelektroodide tootmiseks.

Keemiline koostis
Plaatina-roodiumisulamite peamine keemiline element on plaatina. Plaatina ja roodiumi protsent varieerub sõltuvalt sulami klassist. Lisandite sisaldus ei ole standarditud, vaid piirdub plaatina ja roodiumi kasutamisega sulamite valmistamiseks, mille puhtus on üle 99,95%. Sulam PR6 - 94% plaatina (Pt), 6% roodium (Rh); PR10 - 90% plaatina (Pt), 10% roodium (Rh); PR13 - 87% plaatina (Pt), 13% roodium (Rh); PR30 - 70% plaatina (Pt), 30% roodium (Rh).

4. peatükk Termopaari tootmine

§1 Termoelektroodi traadi tootmine

Termoelektroodi traati kasutatakse termopaarelektroodide valmistamiseks. See traat on valmistatud vastavalt riiklike standardite või spetsifikatsioonide nõuetele, olenevalt termopaari tüübist. Reguleerivad standardid ja spetsifikatsioonid keemiline koostis, füüsikalised omadused sulamid, millest traat on valmistatud, samuti selle mehaanilised omadused, mõõtmed ja nende piirhälbed.

Näiteks kromel-alumel termopaaride traat peab vastama GOST 1790-77 nõuetele. Vastavalt termoelektroodide valmistamise standardile kasutatakse järgmise läbimõõduga traati 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1,2; 1,5; 3,2; 5 mm. Samuti reguleerib see standard termopaaride kromel-kopel, kromel-konstantan termoelektroodide traadi läbimõõtu. GOST 1791-67 määratleb traadi läbimõõdud, millest valmistatakse kromel-copel, kromel-alumel ja plaatina-roodium-plaatina termopaaride pikendusjuhtmeid. Vastavalt määratud standardile võib traadi läbimõõt olla 0,20; 0,30; 0,40; … 1.00; … 2,50 mm. TU 11-75 reguleerib traadi mõõtmeid volfram-reeniumi termopaarelektroodide valmistamiseks. Valmistatakse traat läbimõõduga 0,10; 0,20; 0,35 ja 0,50 mm.

Etteantud läbimõõduga termoelektroodi traat saadakse ava tehnoloogilise töö käigus. Olenevalt nõutavast traadi läbimõõdust kasutatakse toorikuna kas latti või suurema läbimõõduga traati kui tahetakse valmistada. Broachi saab läbi viia mitmes etapis. Sõltuvalt materjalist, millest traat on valmistatud, saab tõmbeprotsessi läbi viia koos kuumutamisega, samuti määrimise juuresolekul. Pärast tõmbamist võib traati täiendavalt kuum- või keemiliselt töödelda rasva eemaldamiseks ja omaduste parandamiseks. Näiteks lõõmutatakse termopaari traat elektroodide jaoks ja pikendusjuhtmed XA, XK termopaaride jaoks. Volframist ja molübdeenist termopaartraadi valmistamise protsessi kohta saate lisateavet artiklitest ja.

§2 Sobivus

Termopaari valmistamise protsessis muutub vajalikuks valida erinevatest sulamitest valmistatud termoelektroodide paar selliselt, et minimeerida termopaari poolt antud temperatuuridel tekkiva tegeliku termoelektrilise võimsuse kõrvalekalded standardväärtustest. Praegu on mitmeid tehnikaid, mis võimaldavad sellist valikut teha.

Paari moodustavate elektroodide valiku tagamiseks on sama võrdlustermoelektroodiga töötamisel vaja teada nende termoelektrilisi omadusi. Etalontermoelektroodina kasutatakse puhtast plaatinast valmistatud elektroodi.

Plaatina valik termoelektroodi võrdlusmaterjaliks on tingitud järgmistest põhjustest:

• sellel metallil on kõrge keemiline inertsus;
• sellel metallil on hästi uuritud füüsikalised omadused;
• Sellel metallil on üsna kõrge sulamistemperatuur.

Allpool kirjeldatakse termoelektroodide valimise meetodit kromel-alumiini termopaari näitel. Vajaliku pikkusega kromellisulamist valmistatakse termoelektroodid. Iga termoelektrood on seotud plaatina elektroodiga ja mõõdetakse termo-EMF. Järgmisena sorteeritakse kromelelektroodid 4 rühma: esimene sisaldab termoelektroode, mis koos plaatinaga näitasid maksimaalset termo-EMF-i, teine ​​- veidi madalamat termo-EMF-i, kolmas - veelgi vähem, neljas - minimaalset termo-EMF-i. -EMF. Samad toimingud tehakse alumellisulamist valmistatud termoelektroodidega. Pärast elektroodide sorteerimist rühmadesse ühendatakse need paaridesse. Esimese rühma Chromeli elektroodid keevitatakse neljanda rühma alumellelektroodidega, teine ​​- kolmandast, kolmas - teisest, neljas - esimesest.

§3 Termopaaride astmestamine ja kontrollimine

Termopaari põhieesmärk on temperatuuri mõõtmine. Temperatuuri muutus põhjustab termo-EMF-i ilmumist elektriahelasse, mis sisaldab termopaari elektroode. Seega määrab termo-EMF-i muutuse ka elektriahelasse kuuluv mõõteseade (vt 1. peatükk § 1). Kuid lõppeesmärk on temperatuuri kindlaksmääramine. Sellest lähtuvalt on vaja võrrelda konkreetseid termo-EMF väärtusi konkreetsete temperatuuriväärtustega. Termoelektrilise termomeetri skaala peaks näitama kraadi.

Termopaarid võib laias laastus jagada kahte rühma:

• nominaalsete staatilise muundamise karakteristikutega (standardsed astmed);
• individuaalsete lõpetamistega (mittestandardsed lõpetamised).

Esimesse rühma kuuluvate termopaaride puhul määratakse termo-EMF standardne sõltuvus temperatuurist. Seda sõltuvust reguleerib standard GOST R 8.585-2001 “Termopaarid. Staatilise muundamise nimiomadused. Standardites on see sõltuvus esitatud termopaari poolt vastavaks temperatuuriväärtuseks välja töötatud termo-EMF väärtuse nominaalsete staatilise muundamise karakteristikutena (NSC). NSC määratakse eksperimentaalselt suure hulga termopaaride laboratoorsete mõõtmiste põhjal. Mõõtmised tehakse termopaari vabade otste temperatuuril 0 °C. Igat tüüpi termopaarid on tähistatud ladina tähestiku vastava tähega. Sõltuvalt termopaari poolt teatud temperatuuridel välja töötatud termo-EMF lubatud hälvetest eristatakse termopaaride täpsusklasse (tolerantsi).

Individuaalse kalibreerimisega termopaaride puhul ei sõltu termo-EMF temperatuurist, mis on määratud riigi standarditega. Iga selle rühma termopaari jaoks on vaja kalibreerida. Selliste termopaaride kalibreerimismeetodid langevad kokku standardsete termopaaride kalibreerimismeetoditega. Sellised termoelektrilised muundurid on näiteks volfram-molübdeen, volfram-tantaal, titaankarbiid-grafiit termopaarid ja mõned teised.

Erinevatest teguritest tingituna võivad konkreetse termopaari näidud erineda standardiga reguleeritud näitudest (mõõtmisvigade põhjused on kirjeldatud peatükis 1§4). Sellega seoses on vaja läbi viia termopaaride kontrollimine. See toiming tehakse uute standardtüüpi termopaaride jaoks, et määrata nende täpsusklass ja etteantud sagedusega kõigi termopaaride jaoks töötamise ajal, et kontrollida mõõtmiste täpsust. Standardtüüpi termopaaride puhul viiakse kontrollimine läbi vastavalt GOST 8.338-2002 “Termoelektrilised muundurid. Kinnitusmeetodid.

Termopaaride kontrollimiseks on neli peamist meetodit:

• otsene võrdlusmeetod;
• erinevus (diferentsiaal) meetod;
• elektroodide võrdlusmeetod;
• lähtepunktide järgi.

Otsene võrdlusmeetod
Otsese võrdlusmeetodi kohaselt määratakse võrdlustermopaari abil temperatuur kütteseadmes, milles asuvad võrdlus- ja taadeldud termopaaride tööühendused, mille järel mõõdetakse verifitseeritud termopaaride poolt välja töötatud termo-EMF. Ahi tuleb kuumutada etteantud temperatuurini, mille tolerants ei ületa ±10 °C. Kontrollitud termopaaride termo-EMF mõõtmise ajal ei tohiks tööühenduse temperatuur (ahjus) muutuda rohkem kui 0,4 °C / min. Seda meetodit kasutatakse töötavate (tehniliste) termopaaride kontrollimiseks.

Erinevus (diferentsiaal) meetod
Erinevusmeetod annab suurema täpsuse kui otsene võrdlusmeetod. Selle meetodi puhul mõõdetakse termo-EMF erinevust võrdlus- ja kontrollitud termopaaride vahel. Kalibreeritud termopaari termo-EMF saadakse arvutusega, mis põhineb termo-EMF-i ja võrdlustermopaari termo-EMF-i mõõdetud erinevusel. Seda meetodit kasutatakse ka võrdlustermopaaride kontrollimiseks.

Elektroodide võrdlusmeetod
Elektrood-elektroodide võrdlusmeetod seisneb selles, et teatud temperatuuridel, mis on seatud küttekehas vastavalt võrdlustermopaari näidudele, mõõdetakse termo-EMF-i samade võrdlus- ja kontrollitud termopaaride elektroodide vahel. Saadud termo-EMF väärtuste põhjal arvutatakse kalibreeritud termopaari termo-EMF. Seda meetodit kasutatakse ka võrdlustermopaaride kontrollimiseks.

Kontrollimeetod lähtepunktides
See meetod näeb ette termopaaride kontrollimise puhaste metallide sulamispunktides (tahkumispunktides) ja seda kasutatakse suurema tühjenemisega termopaaride kontrollimiseks.

Võrdluspunktideks valiti järgmised punktid:

• vase tahkumispunkt (1084,620 °C);
• alumiiniumi tahkumispunkt (660,323 °C);
• tsingi kõvenemistemperatuur (419,527 °C).

Vastav metall tahkes olekus sisaldub spetsiaalses ampullis. Ampulli kuumutatakse temperatuurini, mis on 10 °C kõrgem kui metalli tahkestumise temperatuur. Mõni aeg pärast kuumutamise lõppu, kui sulametall hakkab tahkuma, sisestatakse ampulli kontrollitud termopaar ja mõõdetakse termo-EMF. Igas võrdluspunktis tehakse mitu mõõtmist sama kontrollitava termopaariga. Seejärel arvutage termo-EMF-i aritmeetilised keskmised väärtused igas võrdluspunktis. Kui kontrollitava termopaari termo-EMF väärtused ei vasta võrdlusväärtustele, lükatakse termopaar tagasi või kantakse üle töölisklassi.

Termomuundurite (termopaaride) termo-EMF-i võrdlusväärtused vastavates võrdluspunktides:

• vase tahkumispunkt on 10574 ± 30 μV;
• alumiiniumi tahkumispunkt - 5860 ± 17 μV;
• tsingi tahkumispunkt on 3447 ± 14 μV.

Võrdlustermopaaride kalibreerimiseks kasutatavad meetodid on täpsemad kui töötavate termopaaride kalibreerimiseks kasutatavad meetodid. Töötavate termopaaride kontrollimisel kasutatakse reeglina otsese võrdluse ja diferentsi meetodit ning võrdlustermopaaride kontrollimisel elektroodide kaupa ja fikseeritud punktides võrdlemise meetodeid.

Kui taatlusnõuded ei ole täidetud, lükatakse termopaar tagasi või viiakse üle madalamasse täpsusklassi. Kalibreerimisintervallid(kontrollimise sagedus) on reguleeritud normatiivdokumendid(standardid, spetsifikatsioonid ja muud) vastavat tüüpi termopaaride jaoks.

Järeldus

Selles artiklis käsitletakse termopaaridega seotud erinevaid aspekte - eesmärk, tööpõhimõte, tüübid, tootmine.

Termoelektrilised termomeetrid, mis põhinevad termopaaridel, on praegu üks levinumaid temperatuuri mõõtmise vahendeid. Sellest annab tunnistust suur hulk termopaaride tüüpe, aga ka käesolevas artiklis kirjeldatud termoelektriliste termomeetrite konstruktsioonid.

Termopaaride nõudeid reguleerivate kohalike ja rahvusvaheliste standardite olemasolu lihtsustab oluliselt nende valikut ja kasutamist.

Termopaari tööpõhimõtte ja selle tootmisprotsessi kirjeldus võimaldab teil saada põhikomplekt teadmised, kasulikud otseseks tööks termoelektriliste termomeetritega.

Bibliograafia

• https://en.wikipedia.org/wiki/Thermocouple – termopaar
• Garcia V. – Temperatuuri mõõtmine: teooria ja praktika
• https://slovari.yandex.ru/~books/TSB/Thermometry/ - Termomeetria
• Preobraženski V.P. – Termotehnilised mõõtmised ja seadmed…
• Zimin G.F. – Termoelektriliste muundurite kontrollimine ja kalibreerimine…
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Getter_(getter) - Getter (getter)
• http://metallurgicheskiy.academic.ru/2094/Gaasitihedus – gaasitihedus
• Nikonov N.V. - Wolfram. Omadused, rakendus, tootmine, tooted (http://www..pdf)
• Nikonov N.V. - Termopaarid. Tüübid, omadused, kujundused, tootmine (http://www..pdf)
• https://en.wikipedia.org/wiki/Graduation – kooli lõpetamine
• http://temperatures.ru/pages/graduirovochnye_tablicy – ​​termopaaride (NSH) kalibreerimistabelid
• GOST R 8.585-2001 “Termopaarid. Nominaalsed staatilised teisendusomadused"
• GOST 8.338-2002 "Termoelektrilised muundurid. Kinnitusmeetodid»
• GOST R 8.611-2005 “I, 2 ja 3 kategooria plaatina-roodium-plaatina etalontermoelektrilised muundurid. Kinnitusmeetod"
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Temperature_electric_resistance_coefficient – ​​elektritakistuse temperatuuritegur
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Coefficient_of_thermal_expansion – soojuspaisumise koefitsient
• https://en.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetism – ferromagnetism
• https://en.wikipedia.org/wiki/Paramagnets – paramagnetid

• Kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks vahemikus -200 °C kuni +1000 °C (soovitatav piirmäär olenevalt termoelektroodi juhtme läbimõõdust).
• Temperatuurivahemikus 200 kuni 500 °C võib tekkida hüstereesiefekt, kui näidud kuumutamisel ja jahutamisel võivad erineda. Mõnel juhul ulatub erinevus 5 °C-ni.
• Töötab neutraalses või liigse hapnikuga atmosfääris.
• Pärast termilist vanandamist näidud vähenevad.
• Termo-emf võib muutuda, kui seda kasutatakse haruldases atmosfääris, nagu kroom võib vabaneda Ni-Cr väljundist (nn migratsioon). Sel juhul näitab termopaar alahinnatud temperatuuri.
• Väävli atmosfäär on termopaarile kahjulik, nagu mõjutab mõlemat elektroodi.

2. Tüüp L ( kromel-copel)

• Kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks vahemikus -200 °C kuni +800 °C (soovitatav piirmäär olenevalt termoelektroodijuhtme läbimõõdust).

3. Tüüp E (kromel-konstantaan)

• Kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks vahemikus -40 °C kuni +900 °C.
• Sellel on kõrge tundlikkus, mis on pluss.
• Elektroodide materjalidel on termoelektriline homogeensus.

4. Tüüp (vask-konstantaan)

• Kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks vahemikus -250 °C kuni +300 °C.
• See võib töötada atmosfääris, kus on väike hapnikusisaldus või hapnikupuudus.
• Seda tüüpi termopaare ei soovitata kasutada temperatuuril üle 400 °C.
• Ei ole tundlik kõrge niiskuse suhtes.
• Mõlemaid juhtmeid saab lõõmutada, et eemaldada termoelektrilist katkestust põhjustavad materjalid.

5. Tüüp J (raudkonstant)

• Niiskuse kondenseerumise tõttu võib rauaklemmile tekkida rooste.
• Töötab hästi tühjendatud atmosfääris.
• Maksimaalne kasutustemperatuur on 500 °C, sest sellest kõrgemal toimub juhtmete kiire oksüdeerumine. Mõlemad juhtmed hävivad kiiresti väävli atmosfääris.
• Näidud suurenevad pärast termilist vananemist.
• Madalad kulud, sest Termopaar sisaldab rauda.

6. Raudkopel

• Kasutatakse temperatuuride mõõtmiseks vahemikus 0 kuni 760 °C.

7. Tüüp A (volframi-reeniumi sulam BP – volframi-reeniumi sulam BP)

• Kasutatakse kõrgete temperatuuride mõõtmiseks 0 kuni 2500 °C inertses keskkonnas.

8. Tüüp N (Nichrosil-Nisil)

• See on suhteliselt uut tüüpi termopaar, mis on välja töötatud K-tüüpi termopaarist.K-tüüpi termopaar võib kõrgel temperatuuril kergesti saastuda lisanditega. Sulatades mõlemad elektroodid räniga, on võimalik termopaar eelnevalt saastada ja seeläbi vähendada edasise saastumise ohtu töö ajal.
• Soovitatav töötemperatuur kuni 1200°C (olenevalt traadi läbimõõdust), võimalik on lühiajaline töö 1250°C juures.
• Kõrge stabiilsus temperatuuridel 200–500 °C (oluliselt väiksem hüsterees kui K-tüüpi termopaari puhul).
• Seda peetakse kõige täpsemaks mitteväärismetallist termopaariks.

Väärismetallist termopaaride tüübid ja nende omadused

1. Tüüp B (plaatina-roodium-plaatina-roodium)

• Maksimaalne temperatuur, mille juures termopaar võib töötada, on 1500 °C (olenevalt traadi läbimõõdust).
• Lühiajaline kasutamine on võimalik kuni 1750 °C.
• Vesiniku-, räni-, vase- ja rauaaurude poolt põhjustatud saaste mõju on temperatuuril üle 900 °C. Kuid see efekt on väiksem kui S- ja R-tüüpi termopaaridel.
• Võib töötada oksüdeerivas keskkonnas.
• Seda ei soovitata kasutada temperatuuril alla 600 °C, kus termo-EMF on väga väike ja mittelineaarne.

2. S-tüüp (plaatina-roodium-plaatina)

• Maksimaalne temperatuur, mille juures termopaar võib töötada, on 1350 °C.
• Lühiajaline kasutamine on võimalik kuni 1600 °C.
• Vesiniku, süsiniku, vase ja raua aurude poolt põhjustatud saaste mõju on temperatuuril üle 900 °C. Kui raua sisaldus plaatinaelektroodis on 0,1%, muutub termiline EMF temperatuuril 1200 °C rohkem kui 1 mV (100 °C) ja temperatuuril 1600 °C 1,5 mV (160 °C). Sama pilti täheldatakse vase saastumise puhul. Järeldus: seda tüüpi termopaare ei saa tugevdada terastoruga või tuleb elektroodid torust isoleerida gaasikindla keraamikaga.
• Võib töötada oksüdeerivas keskkonnas.
• Temperatuuridel üle 1000°C võib termopaar saastuda räniga, mida leidub teatud tüüpi kaitsvates keraamilistes materjalides. Oluline on kasutada kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiidist valmistatud keraamilisi torusid.
• Ei ole soovitatav kasutada temperatuuril alla 400 °C, kuna termo-EMF selles piirkonnas on väike ja äärmiselt ebalineaarne.

3. Tüüp R (plaatina-roodium-plaatina)

• Sellel on samad omadused nagu S-tüüpi termopaaridel.

Soojusmuundur (muundur, temperatuuriandur)- see on mõõteriist (seade), mis teisendab mõõdetud temperatuuri signaaliks (NSH), et seda TP automatiseerimise abil edasi anda, töödelda või registreerida.

Selles jaotises on esitatud järgmised kaasasolevate termoelektriliste muundurite (termopaaride) tüübid ja kaubamärgid - TP (TXA, TKhK, CCI, TPR, TGK, TVR jne):
TP (TXA, THC) -2088, -2388, -2187, -2188, -1085, -2488, -0195 (0295, 0395), -0188 (0198, 0199);
TP008(THA, THK-008);
TPK, TPL-005, -004, -001,
ТХА(ТХК) -1…18;
Kaubandus-tööstuskoda (TPR) -023, -178,
TTPP, TTPR-53.

Termoelektriliste muundurite (termopaaride) tüübid ja kaubamärgid - TP.

Soojusmuundurite NSH - TP: ТХК(L), ТХА(K), ТПП(S,R), ТPR(B), ТЖК(J), ТНН(N), TVR(A-1,2,3), ТМК( T).

THC- Termoelektriline muundur (termopaar ХК - chromel-kopel (L)), temperatuuri mõõtepiirkond -200…+600С (max 800С)).
THA- Termoelektriline muundur (XA termopaar - kromel-alumeel (K)), temperatuuri mõõtepiirkond -200…+1100С (max 1300С)).
CCI- Termoelektriline muundur (termopaar PP - plaatina-plaatina (S,R)), temperatuuri mõõtepiirkond 0…+1300С (max 1700С)).
TPR- Termoelektriline muundur. (termopaar PR - plaatina-roodium (B)), temperatuuri mõõtepiirkond +600…+1600С (max +200…1800С)).
TGK- Termoelektriline muundur. (termopaar LCD - raudkonstant (J)), temperatuuri mõõtmise vahemik -40 ... + 800С (max -200 ... + 1200С)).
TVR- Termoelektriline muundur (termopaar VR - volfram-roodium (A)), temperatuuri mõõtepiirkond - A1(max 0...+2500C), A2(max 0...+1800C), A3(max 0...+1600C) )).
TNN- Termoelektriline muundur (termopaar – НН(N)), vahemik -200…+1100С (max 1300С).
TMK- Termoelektriline muundur (termopaar - MK(T)), vahemik -200…+400С.

TP(TXA, THC)-2088, TP-2388, TP-2187, TP-1085, TP-2488, TP-0195(0295, 0395), TP-0188(0198, 0199).
TP-008(tüüp A,B,C,D,E,F,G,I,K,L,M,N,P) - termoelektrilised muundurid ТХА-008, ТХК-008.
TPK, TPL-005- termoelektrilised muundurid (termopaarid) lülituspeaga 195, 205, 215, 265, 275, 285, 295, ka 2TPK, 2TPL).
TPL-004- termoelektrilised muundurid termopaari kaabliga (TPL-054, 064, 074, 084, 094, 104, 114, 124, 134, 144, 154, 164, 174, 184, 194, 204, ka).
TPK, TPL-001- termoelektriliste muundurite (termopaaride) pinna sisse pehme isolatsioon(TPK, TPL-011, 021, 031, 041).
ТХА, ТХК-1…18- Termoelektrilised temperatuurimuundurid (termopaarid).
TTPP-53, TTPR-53 – kõrge temperatuuriga termomuundurid (TTPP-53 kuni 1300C, TTPR-53 600 kuni 1600C).
CCI-023, TPR-023 – kõrge temperatuuriga termokonverterid korundiõlest (sarnaselt CCI/R-1888-ga).
TPP-178, TPR-178 - kõrgtemperatuurilised termomuundurid korundkorpuses (sarnaselt CCI/R-1788-ga).

Termopaaride paigaldus- ja kinnitustarvikud

Ülemused BP, BS, BP
(ülemused on ette nähtud paigaldamiseks termomuundurite ja kaitsemuhvide töökohta).
Kaitsehülsid GZ-015, GZ-016, GT-015, GZ-6.3/25/50
(kaitsehülss on mõeldud termomuundurite paigaldamiseks objektidele ja tagab nende kaitse töökeskkonna surve eest).
Liigutatav liitmik ShP
(liigutatavad liitmikud on ette nähtud termopaaride sukeldussügavuse fikseerimiseks ja reguleerimiseks mõõdetud temperatuuride tsoonis).

Termopaaride juhtmed ja kaablid

Termoelektroodi kaablid (kompenseeriv termopaarkaabel KTK, KTL);
Paigaldus ja termoelektroodi juhtmed.

LISAINFORMATSIOON:

Termoelektrilised muundurid (TP) – termopaarid (TKhK(L), TXA(K), TPP(S,R), TPR(B), TGK(J), TNN(N), TVR(A-1,2,3) , TMK(T)).

TXA, TKhK, TPP, TPR jne tüüpi termopaar (termoelektriline muundur) koosneb kahest ühes otsas joodetud juhist, mis on valmistatud erinevate termoelektriliste omadustega metallidest. Joodetud ots, mida nimetatakse "tööühenduseks", sukeldatakse mõõdetavasse keskkonda ja termopaari vabad otsad ("külmühendus") ühendatakse sekundaarse seadme (temperatuurimõõtja-regulaatori) sisendiga. Termopaaride tööpõhimõte põhineb asjaolul, et termoelektrilise muunduri (termopaari) ahela "töötavate" ("kuumade") ja "külmade ristmike" temperatuuride erinevuse korral hakkab termo-EMF ise genereerima (tootma), millel on igat tüüpi termopaaride (TXA, TKhK, TPP, TPR jne) jaoks teatud temperatuurisõltuvus - NSH (nominaalne staatiline karakteristik- ХА, ХК jne), mis on termomuunduri väljundsignaal ja mida salvestusseadmed tajuvad sisendsignaalina.

Kuna termo-EMF sõltub temperatuuride erinevusest termopaari kahe ristmiku vahel, siis õigete näitude saamiseks on vaja teada "külma ristmiku" temperatuuri, et seda erinevust edasistes arvutustes kompenseerida.
Termopaaridega töötamiseks mõeldud sisendite modifikatsioonides on ette nähtud termopaari vabade otste automaatse temperatuuri kompenseerimise ahel. Külma ristmiku temperatuuriandur on pooljuhtdiood, mis on paigaldatud ühendusklemmploki kõrvale.

Termopaarid tuleb seadmega ühendada spetsiaalsete kompenseerivate (termoelektroodi) juhtmete abil valmistatud samadest materjalidest kui termopaar. Töötemperatuurivahemikus on lubatud kasutada metalltraate, mille termoelektrilised omadused on sarnased termopaari elektroodi materjalidega. Kompensatsioonijuhtmete ühendamisel termopaari ja seadmega tuleb rangelt jälgida polaarsust.
Vältimaks müra mõju seadme mõõteosale, on soovitatav seadme ja anduri vaheline sideliin varjestada. Ekraanina saab kasutada, sh. maandatud terastoru.
Kui neid tingimusi rikutakse, võivad tekkida olulised mõõtmisvead.

Andurit (termoelektriline muundur - termopaar) sekundaarse seadmega (temperatuurimõõtur - kontroller) ühendava liini soovitatavad parameetrid:
Disain liinid - termoelektriline kompenseeriv kaabel.
Liini maksimaalne pikkus on kuni 20 meetrit.
Maksimaalne liini takistus on kuni 100 oomi.

Sekundaarsed seadmed: temperatuurimõõturid-regulaatorid.

Termomuundurid (takistustermomeetrid, termopaarid, ühtse väljundsignaaliga (mA, V) andurid, mis on esmased temperatuuri mõõtmise seadmed (andurid), väljastavad signaali (НХ, mA, V), mida tajuvad sekundaarsed mõõte- ja juhtimisseadmed - mõõteregulaatorid ja temperatuuriregistraatorid.
Lihtsad temperatuurimõõturid-regulaatorid koosnevad järgmistest funktsionaalplokkidest:
sisendid - kasutatakse erinevat tüüpi andurite ühendamiseks seadmega; sisendsignaali töötlemise plokk - sisaldab andurite näitude korrigeerimist, digifiltreid, lisakoguste (erinevusi, suhteid jne) kalkulaatoreid;
loogilised seadmed (LU) - vormivad väljundseadmete juhtsignaale;
väljundseadmed (VU) - kasutatakse salvestus- või juhtsignaalide edastamiseks täiturmehhanismidele.

Kuidas valida ja tellida (osta) termopaar.

1. Määrake selgelt, millistel eesmärkidel vajate termomuundurit, millistes tingimustes seda kasutatakse; kuidas ja millise täpsuse ja sagedusega on tõesti vaja mõõtmisi läbi viia.
2. Valige, mis tüüpi ja modifikatsiooniga temperatuuriandur teile tõesti sobib ning millist funktsionaalsust on tõesti vaja (sest kõikvõimalikud "liigsed" võivad olla ebamõistlikult kallid).
3. Kontrollige, kas seda on piisavalt spetsifikatsioonid ja parameetrid õigeks tellimiseks (vt tellimisvorme).
4. Mida lisavarustus vajalik on ka (paigaldus- ja montaažitarvikud ja elemendid (kõrvad, kaitsemuhvid jne) abiplokid, sõlmed, seadmed, termoelektroodide kompensatsioonikaabel (termopaaridele), kinnitustraat jne).
5. Millise varustuse ja lisakulud (sh pakkimine ja kohaletoimetamine) olete nõus tasuma.
6. Kas olete pädev vastu võtma otsuseid projekti muudatuste tegemise kohta ja kas teid võivad huvitada kaasaegsete analoogide ettepanekud, millel on parem HINNA-KVALITEEDI suhe (meie inseneride hinnangul).
7. Milline makseviis ja tarneaeg on teile vastuvõetavad (pange tähele, et osaline ettemaks või tellimuse kiire täitmine ("korraväliselt") võib mõnikord kaasa tuua toodete maksumuse mõningase tõusu).
8. Mil viisil on Teil tooteid mugavam kätte saada (ise järgi, kohaletoimetamine, saatmine läbi transpordikampaania või muul viisil).

Autoriõigus © 2008 TeploKIP. Mõõteriistad ja juhtimine – Termopaarid – termoelektrilised muundurid (TP): TKhK (L), TXA (K), Kaubandus-Tööstuskoda (S, R), TPR (B), TGK (J), TNN (N), TVR ( A), TMK (T ) ja muud soojusmuundurid.

Termopaar- kaks erinevast materjalist juhti, mis on ühest otsast ühendatud ja moodustavad osa seadmest, mis kasutab temperatuuri mõõtmiseks termoelektrilist efekti.

Termopaare on järgmist tüüpi:
R- CCI (plaatina – 13% roodium/plaatina)
S- CCI (plaatina - 10% roodium / plaatina)
B- TPR (plaatina - 30% roodium / plaatina - 6% roodium)
J- TFA ((raud/vask – nikkel (raud/konstantaan))
T- TMK (vask/vask – nikkel (vask/konstantaan))
E- THKn (nikkel - kroom / vask - nikkel (kromel / konstant))
K- THA (nikkel - kroom / nikkel - alumiinium (kroom / alumell))
N- ТНН (nikkel - kroom - räni / nikkel - räni (Nichrosil / Nisil))
A (A-1, A-2, A-3)- TVR (volfram - reenium / volfram - reenium)
L- THC (Chromel/kopel)
M- TMK (vask/copel)

Termopaarid ei vaja lisatoiteallikat ja neil on lai mõõdetud temperatuurivahemik. Siiski on neil konversioonikarakteristikus märgatav mittelineaarsus. Mõningaid probleeme tekitab vajadus arvestada (või kompenseerida) termopaari vabade otste temperatuuri mõju mõõtmistulemusele. Lisaks nõuab madal väljundpinge (ja suhteliselt madal tundlikkus) üsna tundlikke sekundaarmuundureid (võimendeid) ja/või väljundseadmeid.

Laialdaselt kasutatakse termopaaridel põhinevaid instrumente ja muundureid. Termopaaridel põhinevad kompaktsed digitaalsed termomeetrid on praegu peamine ja kõige populaarsem vahend temperatuuri mõõtmisel.

Termopaari väljund - pidev rõhk- saab üsna lihtsalt konverteerida digitaalseks koodiks või mõõta lihtsate vahenditega (näiteks väikese suurusega digitaalse multimeetriga). Termopaari saab ühendada edasiseks muundamiseks erinevateks sekundaarseteks mõõtemuunduriteks (instrumentideks), nii analoog- kui digitaalseks, staatiliste ja dünaamiliste mõõtmiste jaoks.

Termopaaride abil mõõdetud temperatuurivahemik on üsna lai: -200 kuni +2000 °C. Termopaaril põhinevaid arvestiid iseloomustab suur täpsus ja tundlikkus, muundusomaduste hea korratavus. Tüüpiline väljundpinge vahemik on 0...50 mV (olenevalt termopaaris kasutatavatest materjalidest), tüüpiline temperatuuri teisendustegur (termopaari tundlikkus) jääb vahemikku 10...50 µV/°C.

Mõnede TP tüüpide peamised omadused

Tüüpiliste temperatuurimõõtmiste praktikas kasutatakse kõige sagedamini kolme tüüpi termopaare: J, K, T.
Termopaarid Tüüp J on minimaalsete kuludega, kõrge tundlikkusega, mõõduka täpsusega, kuid neid ei saa (ei tohiks) kasutada pikka aega äärmuslikel temperatuuridel (üle 1000 °C), kuna nende kalibreerimisomadused on rikutud.
Termopaarid tüüp K iseloomustab keskmine maksumus, keskmine täpsus, hea tundlikkus ja lai temperatuurivahemik (kuni 1300 °C). Seda tüüpi termopaar on kõige levinum.
Termopaarid tüüp T neil on keskmine maksumus, keskmine tundlikkus, kõrge täpsus. Need sobivad madalatel temperatuuridel töötamiseks.

Tüübid termopaarid R ja S.