Съдържание
- Видове термодвойки
- Ограничения на термодвойките
- Предимства и недостатъци на термодвойките
- Приложения на термодвойки
Термодвойките са прости сензори за температура, използвани в науката и индустрията. Те се състоят от два проводника от различни метали, съединени заедно в една точка или кръстовище, което обикновено е заварено за здравина и надеждност.
В краищата на отворената верига на тези проводници термодвойка генерира напрежение в отговор на температурата на съединението, резултат от феномен, наречен ефект на Зеебек, открит през 1821 г. от немския физик Томас Зеебек.
Видове термодвойки
Всички два проводника от различни метали в контакт ще произвеждат напрежение при нагряване; някои комбинации от сплави обаче са стандартни поради тяхното ниво на изход, стабилност и химически характеристики.
Най-често срещаните са термодвойки „неблагороден метал“, изработени от желязо или сплави от никел и други елементи и са известни като видове J, K, T, E и N, в зависимост от състава.
Термодвойките „благороден метал“, изработени от платина-родий и платинени проводници за използване при по-високи температури, са известни като видове R, S и B. В зависимост от типа термодвойките могат да измерват температури от около -270 градуса по Целзий до 1700 С или по-високи ( около -454 градуса по Фаренхайт до 3100 F или повече).
Ограничения на термодвойките
Предимствата и недостатъците на термодвойките зависят от ситуацията и е важно първо да разберем техните ограничения. Изходът на термодвойката е много малък, обикновено само около 0,001 волта при стайна температура, нараствайки с повишаване на температурата. Всеки тип има собствено уравнение за преобразуване на напрежението в температура. Връзката не е права линия, така че тези уравнения са някак сложни, с много термини. Въпреки това, термодвойките са ограничени до точност от около 1 С или около 2 F, в най-добрия случай.
За да получите калибриран резултат, напрежението на термодвойката трябва да се сравни с референтната стойност, която някога е била друга термодвойка, потопена в ледена водна баня. Този апарат създава "студено съединение" при 0 С или 32 F, но очевидно е неудобно и неудобно. Съвременните електронни референтни вериги за ледена точка универсално заместват ледената вода и дават възможност за използване на термодвойки в преносими приложения.
Тъй като термодвойките изискват контакт на два различни метала, те са подложени на корозия, което може да повлияе на тяхното калибриране и точност. В тежки условия съединението обикновено е защитено в стоманена обвивка, което не позволява на влагата или химикалите да повредят проводниците. Независимо от това, грижата и поддръжката на термодвойките са необходими за добри дългосрочни показатели.
Предимства и недостатъци на термодвойките
Термодвойките са прости, здрави, лесни за производство и сравнително евтини. Те могат да бъдат направени с изключително фина тел за измерване на температурата на миниатюрни предмети като насекоми. Термодвойките са полезни в много широк температурен диапазон и могат да се поставят на трудни места като кухини на тялото или обидни среди като ядрени реактори.
За всички тези предимства, преди прилагането им трябва да се имат предвид недостатъците на термодвойките. Изходното ниво на миливолта изисква допълнителна сложност на внимателно проектирана електроника, както за референтната точка на леда, така и за усилване на малкия сигнал.
В допълнение, реакцията на ниско напрежение е податлива на шум и смущения от околните електрически устройства. Термодвойките може да се нуждаят от заземена екранировка за добри резултати. Точността е ограничена до около 1 С (около 2 F) и може да бъде допълнително намалена чрез корозия на съединението или проводниците.
Приложения на термодвойки
Предимствата на термодвойките доведоха до тяхното включване в широк спектър от ситуации, от контролиране на домакински пещи до наблюдение на температурата на самолети, космически кораби и спътници. Пещите и автоклавите използват термодвойки, както и пресите и формите за производство.
Много термодвойки могат да бъдат свързани последователно, за да създадат термопила, която произвежда по-голямо напрежение в отговор на температурата, отколкото една термодвойка. Термопилите се използват за направата на чувствителни устройства за откриване на инфрачервено лъчение. Термопилите могат също да генерират енергия за космически сонди от топлината на радиоактивно разпадане в радиоизотопния термоелектричен генератор.