Thermocouple: yr egwyddor o weithredu, y ddyfais

Mae amrywiaeth eang o ddyfeisiau a mecanweithiau i fesur y tymheredd. Mae rhai ohonynt yn cael eu defnyddio mewn bywyd bob dydd, mae rhai - ar gyfer amrywiaeth o waith ymchwil corfforol, mewn prosesau diwydiannol a diwydiannau eraill.

Mae un dyfais o'r fath yn thermocouple. Bydd yr egwyddor o weithrediad y ddyfais a'r gylched yn cael ei drafod yn yr adrannau canlynol.

Mae sail ffisegol y gwaith thermocouple

Yr egwyddor sy'n gweithredu o thermocyplau yn seiliedig ar y prosesau ffisegol arferol. Am y tro cyntaf yr effaith, ar y sail y mae'r uned yn gweithredu, wedi cael ei archwilio gan y gwyddonydd Almaenig Thomas Seebeck.

Hanfod y ffenomen, sy'n dal yr egwyddor gweithredu thermocouple fel a ganlyn. Yn y gylched trydan caeedig sy'n cynnwys dau wahanol fath o ddargludyddion, pan fydd yn agored i rai drydan tymheredd amgylcheddol yn codi.

Mae'r cerrynt trydanol sy'n deillio a'r dymheredd amgylchynol sy'n gweithredu ar y dargludyddion mewn dibyniaeth llinol. Hynny yw, po uchaf y tymheredd, y mwyaf yw'r cerrynt trydanol a gynhyrchir gan thermocouple. Ac yn seiliedig ar yr egwyddor hon o weithrediad y thermocouple a gwrthiant thermomedr.

Yr hon un o'r thermocouple cyswllt ar y pwynt lle mae angen i fesur y tymheredd, fe'i gelwir yn "boeth." Yr ail gyswllt, mewn geiriau eraill - "oer" - yn y cyfeiriad arall. Cais ar gyfer mesur thermocyplau a ganiateir yn unig yn yr achos pan fydd y tymheredd yr ystafell yn is na'r safle mesur.

llawdriniaeth cylched byr megis y thermocouple, yr egwyddor gweithredol. Bydd Mathau o thermocyplau yn cael eu trafod yn yr adran nesaf.

mathau o thermocouples

Ym mhob diwydiant, lle mae angen mesuriadau tymheredd, a ddefnyddir yn bennaf thermocouple. Mae'r cyfarpar a gweithredu gwahanol fathau o unedau yn cael eu dangos isod.

Alwminiwm-Chromel thermocouple

thermocyplau hyn sgema a ddefnyddir yn y rhan fwyaf o achosion i gynhyrchu amrywiaeth o synwyryddion a stilwyr sy'n galluogi rheolaeth tymheredd yn cynhyrchu diwydiannol.

Eu nodwedd arbennig yw'r pris cymharol isel ac ystod eang o tymheredd fesur. Maent yn caniatáu i atgyweiria tymheredd o -200 i 13 000 gradd Celsius.

Mae'n amhriodol defnyddio thermocouple i aloion tebyg mewn siopau a gwrthrychau sylffwr uchel yn yr awyr, gan fod hyn yn elfen gemegol yn effeithio'n andwyol ar y cromiwm ac alwminiwm, gan achosi aflonyddwch yng ngweithrediad y ddyfais.

Chromel-Copel thermocouple

Mae'r egwyddor o weithredu o thermocouple, mae'r grŵp cyswllt sydd yn cynnwys aloion hyn yr un fath. Ond mae dyfeisiau hyn yn gweithredu yn bennaf mewn amgylchedd hylif neu nwyol gael eiddo niwtral, di-cyrydol. Nid yw'r dangosydd tymheredd uchaf yn fwy na 8000 gradd Celsius.

thermocouple mor berthnasol, sy'n defnyddio yr egwyddor o weithredu yn caniatáu iddo i sefydlu i ba raddau y gwres o unrhyw arwyneb, ee, ar gyfer canfod tymheredd ffwrnais tân agored neu unrhyw strwythurau tebyg eraill.

thermocouple haearn-constantan

Nid yw'r cyfuniad o gysylltiadau yn y thermocouple mor gyffredin fel y cyntaf o'r rhywogaeth dan sylw. Yr egwyddor sy'n gweithredu o thermocyplau yr un fath, ond mae cyfuniad hwn perfformio'n dda yn yr atmosffer rarefied. Mae'r mesurau lefel uchaf ni ddylai'r tymheredd yn fwy na 12,500 gradd Celsius.

Fodd bynnag, os yw'r tymheredd yn dechrau codi'n uwch na 7000 gradd, mae yn groes risg o gywirdeb mesur oherwydd newidiadau mewn priodweddau ffisegol a chemegol o haearn. Mae achosion, hyd yn oed cyrydu y thermocouple Cysylltu haearn ym mhresenoldeb anwedd dŵr amgylchynol.

thermocyplau platinwm-blatinwm

Y mwyaf drud yn y gweithgynhyrchu o thermocouples. Mae'r egwyddor o weithredu yr un fath, ond mae'n wahanol i'w cymheiriaid darlleniadau tymheredd sefydlog a dibynadwy iawn. Mae ganddo lai o sensitifrwydd.

Y prif ceisiadau o'r dyfeisiadau hyn - mesur tymheredd uchel.

thermocouple Twngsten-rheniwm

Mae'n cael ei ddefnyddio hefyd ar gyfer mesur tymheredd uchel iawn. Y terfyn uchaf y gellir eu cloi drwy gyfrwng y gylched yn cyrraedd 25,000 gradd Celsius.

Mae eu defnydd yn ofynnol i gydymffurfio â rhai amodau. Felly, yn ystod tymheredd mesur yn angenrheidiol i gael gwared yn llwyr yr awyrgylch o amgylch, sy'n cael effaith negyddol ar y pinnau yn y broses ocsideiddio.

Ar gyfer y twngsten-rheniwm thermocouple ei roi fel arfer mewn cwt llenwi â nwy anadweithiol amddiffyn eu elfennau.

Uwchben pob thermocouple presennol archwiliwyd, y cyfarpar, yr egwyddor ohono yn dibynnu ar y aloion a ddefnyddiwyd. Nawr edrychwch ar rai o'r nodweddion dylunio.

adeiladu thermocouples

Mae dau brif fath o ddyluniadau thermocouples.

• Gyda cais yr haen insiwleiddio. Mae'r cynllun yn darparu ar gyfer gweithredu thermocouple dyfais ynysu haen gan cerrynt trydanol. cynllun o'r fath yn caniatáu i'r defnydd o thermocouple yn y broses heb ynysu o fynedfa'r ddaear.

• Heb y defnydd o'r haen insiwleiddio. Gellir thermocyplau fath fod yn gysylltiedig yn unig i'r cylchedau mesur, mewnbynnau sydd heb gysylltiad â'r ddaear. Os nad yw amod hwn yn cael ei fodloni, y ddyfais mae dau cylch cyfyng annibynnol, lle na fydd y darlleniadau a gafwyd gan ddefnyddio'r thermocouple fod yn gywir.

Rhedeg thermocouple a'i gymhwysiad

Mae rhywogaeth ar wahân o ddyfais hon, y cyfeirir ato fel "teithio". Mae'r egwyddor o weithredu o thermocouple teithio rydym bellach yn ystyried yn fwy manwl.

Mae'r cynllun yn cael ei ddefnyddio yn bennaf ar gyfer penderfynu ar y tymheredd y llety dur yn ystod ei brosesu yn troi, melino a pheiriannu eraill o'r fath.

Dylid nodi bod yn yr achos bosibl defnyddio thermocouple confensiynol, fodd bynnag, os bydd y broses weithgynhyrchu yn gofyn rheoli tymheredd manwl uchel, mae thermocouple rhedeg overemphasized.

Wrth wneud cais dull hwn i'r workpiece cyn ei elfennau cyswllt ei selio. Yna, wrth brosesu y llety, cysylltiadau hyn yn cael eu hamlygu yn barhaus i'r offeryn gwaith neu offeryn peiriant arall, lle y gyffordd (sef y prif elfen yn ystod nodweddion tymheredd tynnu) gan ei fod yn "rhedeg" o gysylltiadau.

Mae'r effaith yn cael ei defnyddio yn eang yn y diwydiant metel.

Nodweddion technolegol o ddyluniadau thermocouples

Wrth weithgynhyrchu weithio cylched thermocouple spike yn cael ei wneud o ddau gysylltiadau metel y gwyddys eu bod yn cael eu gwneud o ddeunyddiau gwahanol. Gelwir y gyffordd yw "cyffordd".

Dylid nodi bod gwneud y cyfansoddyn ddewisol drwy pigau. Yn syml Twist â dau o gysylltiadau. Ond y fath ddull gweithgynhyrchu ni fydd yn rhaid lefel ddigonol o ddibynadwyedd, a gall hefyd ddarparu gwall wrth dynnu nodweddion tymheredd.

Os oes angen mesur tymheredd uchel, metel sodro yn cael ei disodli gan eu weldio. Mae hyn oherwydd y ffaith bod yn y rhan fwyaf o achosion, mae'r sodr a ddefnyddir mewn cysylltiad, mae gan bwynt toddi isel ac yn cael ei ddinistrio pan fydd ei lefel eir y tu hwnt.

Cynllun, cynhyrchu sydd weldio wedi cael ei gymhwyso, gall wrthsefyll tymheredd ystod eang. Ond mae gan y dull hwn o gysylltiad wedi ei anfanteision. Efallai y bydd y strwythur mewnol y metel ar amlygiad i tymheredd uchel yn ystod weldio yn newid, a fydd yn effeithio ar ansawdd y data.

Ar ben hynny, dylai fonitro statws y cysylltiadau thermocouple yn ystod ei weithrediad. Felly, mae'n bosibl i newid nodweddion o fetelau yn y gylched oherwydd dylanwadau amgylcheddol ymosodol. Gall ocsideiddio ddigwydd neu interdiffusion o ddeunyddiau. Mewn sefyllfa o'r fath mae angen i gymryd lle gwaith y gylched thermocouple.

Amrywiaethau thermocyplau cyffordd

diwydiant modern yn cynhyrchu nifer o gynlluniau, sy'n cael eu defnyddio wrth weithgynhyrchu thermocouples:

• cyffordd agored;

• Insulated cyffordd;

• cyffordd seiliedig.

thermocyplau nodwedd o'r gyffordd agored ymwrthedd gwael i ddylanwadau allanol.

Gall y ddau fath canlynol o strwythurau yn cael eu defnyddio wrth fesur tymheredd mewn amgylcheddau gelyniaethus, gall gael effeithiau dinistriol ar gyswllt pâr.

Ar ben hynny, ar hyn o bryd mae'r diwydiant yn datblygu cylchedau ar lled-ddargludyddion technolegau cynhyrchu thermocyplau.

gwallau mesur

Cywirdeb nodweddion tymheredd a gafwyd gan thermocouple yn dibynnu ar y deunydd y grŵp cyswllt, yn ogystal â ffactorau allanol. Mae'r olaf yn cynnwys y pwysau, mae'r ymbelydredd cefndir neu resymau eraill a allai effeithio ar y nodweddion ffisegol a chemegol o fetelau, sy'n gwneud cysylltiadau.

Cywirdeb mesur yn cynnwys yr elfennau canlynol:

• gwall ar hap a achosir gan y nodweddion gweithgynhyrchu thermocouple;

• gwall a achoswyd gan dymheredd groes "oer" cyswllt;

• camgymeriad, achos a oedd yn gwasanaethu fel sŵn allanol;

• rheolaeth gwall cyfarpar.

Mae'r manteision o ddefnyddio thermocouples

Mae'r manteision o ddefnyddio dyfeisiau o'r fath ar gyfer rheoli tymheredd, heb ystyried y cais, fel a ganlyn:

• dangosyddion bwlch mawr y gellir eu cofnodi gan thermocouple;

• spike thermocouple, sydd yn ymwneud yn uniongyrchol yn cael gwared ar ddarlleniadau gellir eu lleoli mewn cysylltiad uniongyrchol â'r pwynt mesur;

• proses syml o thermocyplau gweithgynhyrchu, eu cryfder a gwydnwch o weithredu.

Anfanteision y mesur tymheredd gan ddefnyddio thermocouple

Mae anfanteision o wneud cais thermocouples cynnwys:

• Yr angen i fonitro barhaus y tymheredd o "oer" cyswllt thermocouple. Mae hon yn nodwedd arbennig o ddyluniad offerynnau mesur, sy'n seiliedig ar y thermocouple. Mae'r egwyddor o weithrediad y cynllun yn culhau ei gwmpas. Gellir eu defnyddio dim ond os yw'r tymheredd amgylchynol yn is na'r tymheredd ar y pwynt mesur.

• Groes y strwythur mewnol o fetelau a ddefnyddir wrth weithgynhyrchu y thermocouple. Y ffaith yw bod oherwydd yr amgylchedd allanol cysylltiadau colli eu unffurfiaeth, sy'n achosi gwallau yn y darlleniadau tymheredd gynhyrchu.

• Yn ystod y mesur y grŵp thermocouple cyswllt fel arfer yn agored i ddylanwadau amgylcheddol andwyol, sy'n achosi aflonyddwch yn weithredol. Mae hyn eto yn ei gwneud yn ofynnol selio cysylltiadau, sy'n achosi costau cynnal a chadw ychwanegol o synwyryddion o'r fath.

• Mae perygl o fod yn agored i donnau electromagnetig gan thermocouple y mae ei adeiladu yn darparu grŵp cyswllt hir. Gall hefyd effeithio ar y canlyniadau mesuriadau.

• Mewn rhai achosion, y groes yn digwydd perthynas linol rhwng cerrynt trydanol sy'n codi yn y thermocouple ac mae'r tymheredd yn y safle mesur. Mae'r sefyllfa hon yn gofyn am offer rheoli graddnodi.

casgliad

Er gwaethaf ei ddiffygion, y dull o fesur tymheredd gyda thermocyplau, a gafodd ei dyfeisio yn gyntaf a'i brofi yn y 19eg ganrif, wedi canfod ei cais eang ym mhob cangen o ddiwydiant modern.

Ar ben hynny, mae yn bodoli ceisiadau lle y defnydd o thermocyplau yw'r unig ffordd o gael y data tymheredd. A darllen deunydd hwn, eich bod yn deall yr egwyddorion sylfaenol eu gwaith yn ddigonol.