اصل کار دماسنج الکترونیکی

دماسنج ترموالکتریک از یک ترموکوپل به عنوان عنصر اندازه گیری دما برای اندازه گیری نیروی حرارتی الکتریکی متناظر با دما استفاده می کند و مقدار دما توسط متر نمایش داده می شود. این به طور گسترده ای برای اندازه گیری دما در محدوده -200 ℃ widely 1300 ℃ استفاده می شود ، و در شرایط خاص می تواند درجه حرارت بالا 2800 ℃ یا دمای پایین 4K را اندازه گیری کند. این ویژگی های ساختار ساده ، قیمت کم ، دقت بالا و دامنه وسیع اندازه گیری دما را دارد. از آنجا که ترموکوپل دما را برای شناسایی به برق تبدیل می کند ، اندازه گیری و کنترل دما و تقویت و تبدیل سیگنال های دما راحت است. برای اندازه گیری از راه دور و کنترل خودکار مناسب است. در روش اندازه گیری دمای تماس ، استفاده از دماسنجهای حرارتی متداول است.

DS-1
(1) اصل اندازه گیری دما ترموکوپل
اصل اندازه گیری دمای ترموکوپل بر اساس اثر ترموالکتریک است.
هادی های A و B از دو ماده مختلف را به صورت سری به یک حلقه بسته وصل کنید. هنگامی که دمای دو کنتاکت 1 و 2 متفاوت باشد ، اگر T> T0 باشد ، یک نیروی حرارتی در حلقه ایجاد می شود و مقدار مشخصی در حلقه وجود دارد. جریان های بزرگ و کوچک ، به این پدیده اثر پیروالکتریک گفته می شود. این نیروی الکتروموتور "نیروگاه حرارتی الکتریکی Seebeck" معروف است که از آن به عنوان "نیروی الکتروموتور حرارتی" یاد می شود ، به عنوان EAB نشان داده می شود ، و هادی های A و B ترموالکترود نامیده می شوند. تماس 1 معمولاً بهم جوش داده می شود و آن را در محل اندازه گیری دما قرار می دهند تا دمای اندازه گیری شده را هنگام اندازه گیری احساس کنید ، بنابراین به آن پایان اندازه گیری (یا انتهای گرم انتهای کار) می گویند. محل اتصال 2 نیاز به دمای ثابت دارد که به آن محل اتصال مرجع (یا محل اتصال سرد) می گویند. سنسوری که دو هادی را با هم ترکیب کرده و دما را به نیروی حرارتی تبدیل می کند ترموکوپل نامیده می شود.

نیروی الکتروموتور حرارتی از پتانسیل تماس دو هادی (پتانسیل Peltier) و پتانسیل اختلاف دما یک هادی منفرد (پتانسیل تامسون) تشکیل شده است. مقدار نیروی حرارتی الکتریکی به خصوصیات دو ماده رسانا و دمای محل اتصال مربوط می شود.
تراکم الکترون درون هادی متفاوت است. وقتی دو رسانای A و B با تراکم الکترون های مختلف در تماس باشند ، انتشار الکترون در سطح تماس رخ می دهد و الکترون ها از هادی با چگالی الکترون بالا به هادی با چگالی کم جریان می یابند. سرعت انتشار الکترون به تراکم الکترون دو رسانا مربوط است و متناسب با درجه حرارت ناحیه تماس است. با فرض اینکه چگالی الکترونهای آزاد هادیهای A و B NA و NB باشد ، و NA> NB ، در نتیجه انتشار الکترون ، هادی A الکترونها را از دست می دهد و بار مثبت می یابد ، در حالی که هادی B الکترونها را به دست می آورد و بار منفی می یابد ، تشکیل الکتریکی می دهد میدان روی سطح تماس. این میدان الکتریکی مانع از انتشار الکترون ها می شود و هنگامی که تعادل دینامیکی حاصل می شود ، یک اختلاف پتانسیل پایدار در منطقه تماس ، یعنی پتانسیل تماس ، که اندازه آن

(8.2-2)

جایی که ثابت k – Boltzmann ، k = 1.38 × 10-23J / K ؛
e - میزان بار الکترون ، e = 1.6 × 10-19 درجه سانتیگراد ؛
T – دما در نقطه تماس ، K ؛
NA ، NB– به ترتیب چگالی الکترون آزاد هادی های A و B هستند.
به نیروی الکتریکی تولید شده توسط اختلاف دما بین دو انتهای رسانا ، پتانسیل ترموالکتریک گفته می شود. به دلیل شیب دما ، توزیع انرژی الکترون ها تغییر می کند. الکترونهای انتهایی دمای بالا (T) به انتهای درجه حرارت پایین (T0) انتشار می یابند و باعث می شوند که انتهای دمای بالا به دلیل از دست دادن الکترونها بار مثبت داشته و در انتهای دمای پایین به دلیل الکترونها منفی شود. بنابراین ، یک اختلاف پتانسیل نیز در دو انتهای هادی یکسان ایجاد می شود و از گسترش الکترون ها از انتهای دمای بالا به انتهای دمای پایین جلوگیری می کند. سپس الکترون ها پراکنده می شوند و یک تعادل پویا ایجاد می کنند. اختلاف پتانسیل ایجاد شده در این زمان را پتانسیل ترموالکتریک یا پتانسیل تامسون می نامند که مربوط به دما For می باشد

(8.2-3)

JDB-23 (2)

در فرمول ، σ ضریب تامسون است ، که نشان دهنده مقدار نیروی الکتریکی تولید شده توسط اختلاف درجه حرارت 1 درجه سانتیگراد است و مقدار آن به خصوصیات ماده و درجه حرارت در هر دو انتها مربوط می شود.
مدار بسته ترموکوپل متشکل از هادی های A و B دارای دو پتانسیل تماس eAB (T) و eAB (T0) در دو تماس است و چون T> T0 ، در هر یک از هادی های A و B نیز یک پتانسیل گرمایی برق وجود دارد. کل نیروی الکتریکی حرارتی EAB (T ، T0) از حلقه بسته باید مجموع جبری نیروی الکتریکی تماس و اختلاف دما پتانسیل الکتریکی باشد ، یعنی:

(8.2-4)

برای ترموکوپل انتخاب شده ، هنگامی که دمای مرجع ثابت است ، کل نیروی حرارتی به یک عملکرد یک مقدار از دمای پایانه اندازه گیری T تبدیل می شود ، یعنی EAB (T ، T0) = f (T). این اصل اساسی اندازه گیری دما از ترموکوپل است.


زمان ارسال: ژوئن-11-2021