Arbetsprincipen för den elektroniska termometern

Den termoelektriska termometern använder ett termoelement som temperaturmätelement för att mäta den termoelektriska kraften som motsvarar temperaturen och temperaturvärdet visas av mätaren. Den används ofta för att mäta temperaturen i intervallet -200 ℃ ~ 1300 ℃, och under speciella omständigheter kan den mäta hög temperatur på 2800 ℃ eller låg temperatur på 4K. Den har egenskaperna av enkel struktur, lågt pris, hög noggrannhet och stort temperaturmätområde. Eftersom termoelementet omvandlar temperaturen till elektricitet för detektering är det bekvämt att mäta och kontrollera temperaturen och att förstärka och omvandla temperatursignaler. Den är lämplig för långdistansmätning och automatisk styrning. I mätmetoden för kontakttemperatur är tillämpningen av termoelektriska termometrar den vanligaste.

DS-1
(1) Mätprincip för termoelement
Principen för temperaturmätning av termoelement baseras på den termoelektriska effekten.
Anslut ledarna A och B i två olika material i serie till en sluten slinga. När temperaturen på de två kontakterna 1 och 2 är olika, om T> T0, genereras en termoelektromotorisk kraft i slingan och det kommer att finnas en viss mängd i slingan. Stora och små strömmar, detta fenomen kallas pyroelektrisk effekt. Denna elektromotoriska kraft är den välkända "Seebeck termoelektriska kraften", kallad "termoelektromotorisk kraft", betecknad EAB, och ledare A och B kallas termoelektroder. Kontakt 1 svetsas vanligtvis ihop och placeras på temperaturmätningsplatsen för att känna den uppmätta temperaturen under mätningen, så det kallas mätänden (eller heta änden av arbetsänden). Korsningen 2 kräver en konstant temperatur, som kallas referenskorsningen (eller kall korsning). En sensor som kombinerar två ledare och omvandlar temperatur till termoelektrisk kraft kallas ett termoelement.

Den termoelektriska kraften består av kontaktpotentialen för två ledare (Peltier-potential) och temperaturskillnadspotentialen för en enda ledare (Thomson-potential). Storleken på den termoelektriska kraften är relaterad till egenskaperna hos de två ledarmaterialen och anslutningstemperaturen.
Elektrontätheten inuti ledaren är annorlunda. När två ledare A och B med olika elektrontätheter är i kontakt uppträder elektrondiffusion på kontaktytan och elektronerna flödar från ledaren med hög elektrontäthet till ledaren med låg densitet. Elektrodiffusionshastigheten är relaterad till elektrondensiteten hos de två ledarna och är proportionell mot temperaturen i kontaktytan. Förutsatt att ledarens A och Bs fria elektrontäthet är NA och NB, och NA> NB, som ett resultat av elektrondiffusion, förlorar ledare A elektroner och blir positivt laddade, medan ledare B får elektroner och blir negativt laddad och bildar en elektrisk fält på kontaktytan. Detta elektriska fält hindrar diffusionen av elektroner, och när dynamisk jämvikt uppnås bildas en stabil potentialskillnad i kontaktområdet, det vill säga kontaktpotentialen, vars storlek är

(8.2-2)

Där k – Boltzmanns konstant är k = 1,38 × 10-23J / K;
e – mängden elektronladdning, e = 1,6 × 10-19 C;
T – Temperaturen vid kontaktpunkten, K;
NA, NB– är de fria elektrondensiteterna för ledare A respektive B.
Den elektromotoriska kraften som alstras av temperaturskillnaden mellan de två ändarna av ledaren kallas termoelektrisk potential. På grund av temperaturgradienten ändras elektronernas energifördelning. Elektronerna för högtemperaturänden (T) kommer att diffundera till lågtemperaturänden (T0), vilket får högtemperaturänden att vara positivt laddad på grund av förlust av elektroner och att lågtemperaturänden blir negativt laddad på grund av elektroner. Därför alstras också en potentialskillnad vid de båda ändarna av samma ledare och förhindrar elektroner från att spridas från högtemperaturänden till lågtemperaturänden. Sedan diffunderar elektronerna för att bilda en dynamisk jämvikt. Den potentialskillnad som fastställts vid denna tid kallas termoelektrisk potential eller Thomson potential, som är relaterad till temperaturen för

(8.2-3)

JDB-23 (2)

I formeln är σ Thomson-koefficienten, som representerar det elektromotoriska kraftvärdet som genereras av en temperaturskillnad på 1 ° C, och dess storlek är relaterad till materialegenskaperna och temperaturen i båda ändar.
Termoelementets slutna krets sammansatt av ledare A och B har två kontaktpotentialer eAB (T) och eAB (T0) vid de två kontakterna, och eftersom T> T0 finns det också en termoelektrisk potential i var och en av ledarna A och B. den totala termiska elektromotoriska kraften EAB (T, T0) för den slutna slingan bör vara den algebraiska summan av kontaktelektromotorisk kraft och temperaturskillnaden elektrisk potential, nämligen:

(8,2-4)

För det valda termoelementet, när referenstemperaturen är konstant, blir den totala termoelektriska kraften en envärderad funktion av mätterminalens temperatur T, det vill säga EAB (T, T0) = f (T). Detta är den grundläggande principen för mätning av termoelement.


Inläggstid: Jun-11-2021