עקרון מדידת טמפרטורת הצמד התרמי ויישומה בכבני סיד

צמד תרמי הוא תעשייתי אחד מרכיבי גילוי הטמפרטורה הנפוצים ביותר, היתרונות שלה הם: ① דיוק מדידה גבוה. מכיוון שהצמד התרמי נמצא במגע ישיר עם הנמדד האובייקט, הוא אינו מושפע מטווח המדידה הבינוני הבינוני. צמד תרמי נפוץ יכול למדוד ברציפות מתואר -50 ~ +1600, וכמה צמד תרמי מיוחד יכול למדוד נמוך כמו - 269 מידה (כגון צמד כרום כרום ברזל זהב), עד {{3} מידה (כגון רכיב רכיבה קלה), עד לרמה של קלה. צמד תרמי מורכב בדרך כלל משני סוגים שונים של חוטי מתכת, ואינם מוגבלים על ידי גודל או פתיחה. יש להם שרוולים מגנים מבחוץ, מה שהופך אותם לנוחים מאוד לשימוש.
1.1 עיקרון בסיסי של מדידת טמפרטורת הצמד התרמי
ריתוך שני חומרים שונים של מוליכים או מוליכים למחצה A ו- B יחד ליצירת מעגל סגור. כאשר יש הבדל טמפרטורה בין שתי נקודות ההתקשרות של מוליכים A ו- B, נוצר ביניהם כוח אלקטרומוטיבי, וכתוצאה מכך זרם בעוצמה מסוימת במעגל. תופעה זו נקראת להשפעה תרמו -אלקטרונית. צמד תרמי עובד על ידי שימוש באפקט זה.
1.2 סוגים וצורות מבניות של צמד תרמי
(1) סוגי צמד תרמי
ניתן לחלק צמד תרמי נפוץ לשתי קטגוריות: צמד תרמי סטנדרטי וקולגלים תרמיים לא סטנדרטיים. צמד תרמי סטנדרטי מתייחס לתאומים תרמיים המפורטים בסטנדרטים לאומיים לקשר שלהם בין פוטנציאל תרמו -אלקטרוני לטמפרטורה, שגיאות המותרות ובעלות סולם סטנדרטי אחיד. צמד תרמי לא סטנדרטי משמש בטווח מסוים או בסדר גודל בהשוואה לתוכניות תרמיות סטנדרטיות, בדרך כלל אין טבלת כיול אחידה, המשמשת בעיקר למדידות באירועים מיוחדים מסוימים,
(2) צורה מבנית של צמד תרמי
על מנת להבטיח את הפעולה האמינה והיציבה של הצמד התרמי, הדרישות המבניות שלו הן כדלקמן:
① ריתוך של שתי האלקטרודות התרמו -אלקטרוניות המרכיבות צמד תרמי חייב להיות יציב
② יש לבודד היטב את שתי האלקטרודות התרמו -אלקטריות זו מזו כדי למנוע מעגלים קצרים;
③ החיבור בין חוט המפצה לקצה החופשי של הצמד התרמי צריך להיות נוח ואמין;
④ שרוול המגן אמור להבטיח בידוד מספיק בין האלקטרודה התרמו -אלקטרונית לבין מדיה מזיקה.
(3) פיצוי טמפרטורה של צמד תרמי קצה קר
בשל העובדה כי חומרי הצמד התרמי הם בדרך כלל יקרים (במיוחד בעת שימוש במתכות יקרות), והמרחק בין נקודת המדידה לטמפרטורה למכשיר הוא רחוק, על מנת לחסוך חומרי צמד תרמי ולהפחית עלויות, בדרך כלל משמשים חוטי פיצויים כדי להאריך את הקצה הקור (הקצה החופשי) של הצמד התרמי לחדר בקרה יציב טמפרטורה ולחיבור אותו למסע המכשירים. יש לציין כי חוט הפיצוי של הצמד התרמי משמש רק להארכת האלקטרודה התרמו -אלקטרית, מה שגורם לקצה הקר של הצמד התרמי לעבור למסוף המכשירים בחדר הבקרה. זה עצמו לא יכול לבטל את ההשפעה של שינויי טמפרטורה בקצה הקור על מדידת הטמפרטורה ואין לו השפעה על פיצוי. לפיכך, יש צורך בשיטות תיקון אחרות כדי לפצות על ההשפעה של שינויים בטמפרטורת הקצה הקור על מדידת הטמפרטורה.
בעת שימוש בחוטי פיצוי של צמד תרמי, יש לשים לב להתאמת הדגם, לא ניתן לחבר קוטביות בצורה לא נכונה, והטמפרטורה בקצה החיבור בין חוט הפיצוי לצמד התרמי לא יכולה לעלות על 100 מעלות.
(4) סיווג מכשירי מדידת טמפרטורה
ניתן לחלק מכשירי מדידת טמפרטורה לשתי קטגוריות המבוססות על שיטות מדידת טמפרטורה: קשר ואי קשר. באופן כללי, מכשירי מדידת טמפרטורת מגע הם פשוטים יחסית, אמינים ובעלי דיוק מדידה גבוה; עם זאת, בשל הצורך בחילופי חום מספקים בין אלמנט המדידה לטמפרטורה למדיום שנמדד, והצורך בפרק זמן מסוים כדי להגיע לשיווי משקל תרמי, יש עיכוב במדידת הטמפרטורה. יחד עם זאת, בשל המגבלות של חומרים עמידים לטמפרטורה גבוהה, לא ניתן ליישם אותה על מדידות טמפרטורה גבוהה מאוד. מדידת טמפרטורת מכשירים ללא מגע מבוססת על העיקרון של קרינה תרמית למדידת הטמפרטורה. אלמנט מדידת הטמפרטורה אינו צריך להיות במגע עם המדיום שנמדד, הוא בעל טווח מדידת טמפרטורה רחב, אינו מוגבל על ידי הגבול העליון של מדידת הטמפרטורה ואינו פוגע בשדה הטמפרטורה של האובייקט הנמדד. מהירות התגובה מהירה בדרך כלל; עם זאת, בגלל גורמים חיצוניים כמו פליטת האובייקט, מרחק מדידה, אדי עשן ואדי מים, שגיאת המדידה גדולה יחסית.
יישום של שני צמד תרמי בכבני סיד
2.1 תנאים שצריך לעמוד בצמד תרמי כאשר משתמשים בו בכבשני סיד שנורו בגז
1) עקומת האופיינית לטמפרטורה צריכה לעמוד ברמת הדיוק הנדרשת של טמפרטורת המדידה;
2) קל לעיבוד אות הפלט;
3) וריאציה של סחף וזמן הם קטנים יחסית ובעלי יכולת ההחלפה;
4) לא רגיש לכמויות פיזיות שאינן טמפרטורה
5) גודל קטן, קל להתקנה;
6) יש תכונות התנגדות מכניות, כימיות וקרינה טובות;
7) בטוח ולא רעיל.
2.2 גורמי שגיאה ואמצעי זהירות לגילוי צמד תרמי
1) אם שיטת ההרכבה של החיישן אינה תקינה, היא תגרום לטמפרטורת החיישן להיות שונה מהטמפרטורה הנמדדת;
2) שימו לב לטמפרטורת ההפעלה המרבית ולשגיאה המותרת של החיישן;
3) שימו לב לזמן העבודה של חיישנים;
4) חוטי הפיצויים ופיצוי הקירור של צמד תרמי יכול לגרום לשגיאות;
5) יש לשים לב גם לטעויות של מכשירי הבדיקה.
2.3 ההשפעה של השימוש בצמד תרמי על הסביבה הסובבת
1) שדה מגנטי
חומרי צמד תרמי יכולים לעבור שינויים מבניים בסביבות בלחץ גבוה כתוצאה מהפחתת המרווח האטומי, ועשויים גם לחוות לחץ נוסף בשדות שיפוע טמפרטורה. ניתן לתכנן נכון את מכשירי מתח גבוה ולסדר באופן סביר למדידה של מעגל חם כדי למזער את השפעתם.
2) קרינה גרעינית
חומרי צמד תרמי, תחת קרינה של נויטרונים תרמיים, עוברים שינויים באנרגיה התרמו -אלקטרית עקב הפיכתם של כמה אלמנטים לאיזוטופים לא יציבים, ואז מתפרקים לאלמנטים אחרים. לכן, חומרים צמד תרמי עם חתכים קטנים של נויטרונים ולא נבחרים איזוטופים לא יציבים.