Contrôle de la température des thermocouples

Le thermocouple est un type d'élément de détection de température. Il mesure directement la température et convertit le signal de température en un signal de potentiel thermoélectrique, qui est ensuite converti en température du milieu mesuré à travers des instruments électriques (instruments secondaires). Le principe de base de la mesure de la température est que deux conducteurs avec des compositions différentes forment un circuit fermé. Lorsqu'il y a un gradient de température aux deux extrémités, le courant circulera à travers le circuit, et il y aura une force électromotive - la force thermoélectrique - entre les deux extrémités,
C'est le soi-disant effet Seebeck. Lorsqu'un troisième matériau métallique est connecté à un circuit de thermocouple, tant que la température des deux contacts du matériau est la même, le potentiel thermoélectrique généré par le thermocouple restera inchangé et ne sera pas affecté par la connexion du troisième métal au circuit. Par conséquent, lors de l'utilisation de thermocouples pour la mesure de la température, un instrument de mesure peut être connecté pour mesurer le potentiel thermoélectrique, et la température du milieu mesuré peut être déterminée.
Deux conducteurs homogènes avec différentes compositions sont des électrodes thermoélectriques, avec l'extrémité de température plus élevée comme l'extrémité de travail et l'extrémité de température inférieure comme l'extrémité libre, qui est généralement à une température constante. Créez un tableau d'étalonnage des thermocouples basé sur la relation fonctionnelle entre le potentiel thermoélectrique et la température; Le tableau d'étalonnage est obtenu à l'état d'une température d'extrémité libre de 0, et différents thermocouples ont différentes tables d'étalonnage.

Principe de travail du capteur de température du thermocouple

Deux conducteurs avec des compositions différentes (appelés fils de thermocouple ou électrodes thermoélectriques) sont connectés aux deux extrémités pour former un circuit. Lorsque la température de la jonction est différente, une force électromotive est générée dans le circuit, qui est appelée effet thermoélectrique, et cette force électromotive est appelée potentiel thermoélectrique. Les thermocouples utilisent ce principe de mesure de la température, où l'extrémité directement utilisée pour mesurer la température du milieu est appelée extrémité de travail (également connue sous le nom de l'extrémité de mesure), et l'autre extrémité est appelée extrémité froide (également connue sous le nom de fin de compensation); Connectez l'extrémité froide à l'instrument d'affichage ou à l'instrument de correspondance, et l'instrument d'affichage indiquera le potentiel thermoélectrique généré par le thermocouple.

Les thermocouples sont en fait des convertisseurs d'énergie qui convertissent l'énergie thermique en énergie électrique et mesurent la température en utilisant le potentiel thermoélectrique généré. En ce qui concerne le potentiel thermoélectrique des thermocouples, les problèmes suivants doivent être notés:
1. L'amplitude du potentiel thermoélectrique généré par un thermocouple n'est pas liée à la longueur et au diamètre du thermocouple lorsque le matériau est uniforme, mais uniquement à la composition du matériau du thermocouple et à la différence de température aux deux extrémités;

2. Le potentiel thermoélectrique d'un thermocouple est la différence de fonction de température entre les deux extrémités de l'extrémité de travail du thermocouple, plutôt que la différence de température entre l'extrémité froide et l'extrémité de travail du thermocouple;

3. Une fois la composition des deux fils de thermocouple, l'amplitude du potentiel thermoélectrique du thermocouple n'est liée qu'à la différence de température du thermocouple; Si la température de l'extrémité froide du thermocouple reste constante, le potentiel thermoélectrique entrant dans le thermocouple n'est qu'une fonction de valeur unique de la température d'extrémité de travail.

Sélection de la précision de mesure du thermocouple et de la plage de mesure de la température

Deux matériaux différents de conducteurs ou de semi-conducteurs A et B sont soudés ensemble pour former un circuit fermé, comme le montre la figure. Lorsqu'il y a une différence de température entre les deux points de fixation 1 et 2 des conducteurs A et B, une force électromotive est générée entre elles, résultant en un courant d'une certaine magnitude dans le circuit. Ce phénomène est appelé effet thermoélectrique. Les thermocouples fonctionnent en utilisant cet effet.

La sélection des thermocouples doit être basée sur une considération complète de la plage de température de fonctionnement, de la précision requise, de l'atmosphère de fonctionnement, des performances de l'objet mesuré, du temps de réponse et des avantages économiques.

1. La sélection de l'atmosphère pour les thermocouples de type S et de type B convient aux atmosphères fortes oxydantes et réductrices faibles, tandis que les thermocouples de type J et de type T conviennent aux atmosphères faibles oxydant et réductrices. Si un tube de protection avec une bonne étanche à l'air est utilisé, les exigences en matière d'atmosphère ne sont pas très strictes.

2. La sélection de la précision de mesure et de la plage de mesure de la température est généralement basée sur l'utilisation de thermocouples de type B lorsque la température se situe entre 1300 et 1800 degrés et que la précision requise est relativement élevée; L'exigence de précision n'est pas élevée et l'atmosphère permet d'utiliser des thermocouples de rhénium en tungstène. Généralement, les thermocouples au rhénium en tungstène sont sélectionnés pour des températures supérieures à 1800 degrés; Les thermocouples de type S et les thermocouples de type N sont disponibles pour une utilisation à des températures allant de 1000 à 1300 degrés, qui nécessitent une grande précision; Les thermocouples de type K et de type N sont généralement utilisés en dessous de 1000 degrés, tandis que les thermocouples de type E sont généralement utilisés en dessous de 400 degrés; À 250 degrés et des mesures de température négative, les thermocouples de type T sont généralement utilisés. À basse température, les thermocouples de type T sont stables et ont une grande précision.

3. La sélection de la durabilité et de la réactivité thermique: les thermocouples avec des diamètres de fil plus grands ont une meilleure durabilité, mais une réponse plus lente. Pour les thermocouples avec une plus grande capacité thermique, la réponse est plus lente. Lors de la mesure des températures avec de grands gradients, le contrôle de la température est médiocre sous contrôle de la température. Il est nécessaire d'avoir un temps de réponse rapide et un certain degré de durabilité, donc le choix d'une marionnette blindé est plus approprié.

4. La sélection de thermocouples basés sur les propriétés et les états de l'objet mesuré

La mesure de la température des objets vibrants, des objets vibrants et des vaisseaux à haute pression nécessite une résistance mécanique élevée, des tubes de protection sont nécessaires pour les atmosphères avec pollution chimique et une isolation élevée est nécessaire en présence d'interférence électrique.

5. Précautions

La profondeur d'insertion du thermocouple est très petite: elle ne doit pas être inférieure à 8-10 fois le diamètre extérieur de son manchon de protection (sauf pour les produits spéciaux)

◆ Thermocouple [1] Pression nominale: se réfère généralement à la pression externe statique que le tube de protection peut résister et se rompre à la température de travail.

◆ Résistance à l'isolation: lorsque la température de l'air ambiant est {{0}} et que l'humidité relative est inférieure à 80%, la résistance à l'isolation est supérieure ou égale à 5 mégohms (tension 100v). Les thermocouples avec des boîtes à jonction à l'épalte ont une résistance à l'isolation supérieure ou égale à 0,5 mégohms (tension 100V) lorsque la température relative est de 93 ± 3 degrés

◆ Résistance à l'isolation à des températures élevées: pour les thermocouples, la résistance à l'isolation (par mètre) entre l'électrode chaude (y compris le type à double branche) et le tube de protection, ainsi qu'entre les électrodes chaudes à double branche, doivent être supérieures aux valeurs spécifiées dans le tableau ci-dessous.