Принцип работы термоэлектрических преобразователей

Термопара (термоэлектрический преобразователь) —устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется, в основном, для измерения температуры. Международный стандарт на Термопара (термоэлектрический преобразователь) —устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется, в основном, для измерения температуры. Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара —пара проводников из различных материалов, соединённых на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры. Общий вид термопары представлен на рисунке 1, а схема преобразователя на рисунке 2.

4Рис. 1 –ТермопараРис. 2 –Схема термоэлектрического преобразователяПринцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

Задания:

1. Изучить принцип работы термоэлектрических преобразователей (см. лекции)

2. В соответствии со своим вариантом задания привести справочные технические характеристики заданного типа термоэлектрического преобразователя.

3. Используя таблицы номинальных статических характеристик построить статическую характеристику термоэлектрического преобразователя в заданном диапазоне. Данные из таблиц выбирать с шагом 10 С.

4. Определить чувствительность преобразователя в номинальном диапазоне работы измерительного преобразователя.

5. Рассчитать и построить графики зависимости от температуры следующих погрешностей: абсолютной погрешности, относительной погрешности и приведенной погрешность.

6. Рассчитать параметры идеального нормирующего преобразователя ПНН, для получения выходного сигнала 0-10 В. (значение R1 выбрать в диапазоне 200 -2000 ом).

7. Построить статическую характеристику полученной системы измерения температуры (включающей термоэлектрический преобразователь и нормирующий преобразователь).

8. Сделать выводы о причине отклонения вида результирующей статической характеристики от линейного.

Выполнение работы:

Таблица 1.1. Значения характеристик выбранной термопары ТПП (S) (диапазон 0 – 1300 С)

A=0,00617

T, гр Термо-

эдс, мВ S, мВ/гр ПНН

0 0 0,0061 0,120

10 0,0617 0,0061 0,245

20 0,1234 0,0061 0,487

30 0,1851 0,0061 0,669

40 0,2468 0,0061 0,887

50 0,3085 0,0061 1,089

60 0,3702 0,0061 1,213

70 0,4319 0,0061 1,312

80 0,4936 0,0061 1,554

90 0,5553 0,0062 1,74253

100 0,617 0,0062 1,92268

110 0,6787 0,0063 2,10283

120 0,7404 0,0062 2,28298

130 0,8021 0,0062 2,46313

140 0,8638 0,0063 2,64328

150 0,9255 0,0063 2,82343

160 0,9872 0,0063 3,00358

...