Градуировка термопары и измерение температуры тела

Прибор, состоящий из двух разнородных металлов со спаянными концами, в котором создается электрическая энергия за счет внутренней энергии другого тела, поддерживающего разность температур спаев, называют термопарой или термоэлементом.

Термопары применяются для измерения температур в широком интервале (от –270 до +1500⁰С).

Если через спай полупроводниковой термопары пропустить постоянный ток от постороннего источника в направлении от дырочного полупроводника к электронному (т.е. обратно направлению термотока), то дырки и электроны, образующие ток в соответствующих полупроводниках, встретившись в контактном спае, рекомбинируют. При этом потенциальная энергия, как и кинетическая, переходит в теплоту и спай нагревается. При обратном направлении тока в спае происходит образование пар электрон-дырка, на что затрачивается энергия, которая отнимается от решетки в контактном спае. Спай охлаждается. Это явление называется эффектом Пельтье.

Чтобы пользоваться термопарой для измерения температур, необходимо ее проградуировать, т.е. установить опытным путем зависимость между э.д.с. появляющийся в цепи термопары (или соответствующими отклонениями гальванометра) и разностью температур нагреваемого спая и спая постоянной температуры. Для измерения термоэлектродвижущей силы используются либо гальванометры (милливольтметры), либо потенциометры.

Собирают схему, как указано на рис.2. На этой схеме А и В соответственно спаи нагреваемой и постоянной температуры, Г – гальванометр, R_доб – добавочное сопротивление к гальванометру.

Нагреваемый спай помещают в ванну с жидкостью, которая постоянно нагревается, другой – термостатируется. Температура ванны измеряется термометром.

Градуировка производится путем измерений отклонений гальванометра или величин термо-э.д.с. при ряде температур нагреваемого спая. Результатом градуировки является график: по горизонтальной оси наносятся температуры нагреваемого спая, по вертикальной оси – отклонения гальванометра или величин термо-э.д.с.

В небольших пределах изменения температур термо-э.д.с. Е пропорциональна разности температур спаев ,

Значит в ограниченном интервале температур график зависимости э.д.с. термопары от температуры нагреваемого спая будет изображаться прямой линией. В широком интервале измерения температуры у большинства термопар наблюдаются отступления от пропорциональности.

По результатам градуировки термопары можно вычислить чувствительность (постоянную) термопары K_, которая зависит от природы веществ, составляющих термопару и соответствует термо-э.д.с. при изменении температуры нагреваемого спая на 1⁰С:

где I - ток, измеренный гальванометром, R_Т - сопротивление термопары R_г – сопротивление обмотки гальванометра и R_доб – добавочное сопротивление.

Значения этих величин известны и для нахождения чувствительности термопары К нужно лишь определить величину

Она находится из графика зависимости отклонений n – гальванометра от температуры нагреваемого спая термопары.

Дата добавления: 2015-08-13