Схемы термоэлектрических преобразователей

a b ^о И И ^о e ^о

А В A₁ A₂

e_AC U e_BC C K B₁ B₂

е_АВ

t t_И e_CB(t_И) e_p(t) e_CB

А е_АВ В А В t t_o

t е_р(t)

a) б) в) t г)

В схеме а) два термоэлектродных проводника А и В соединены между собой (обычно сваркой или пайкой), и спай помещён в измеряемую среду с температурой t. В спае генерируется термо-ЭДС е_АВ(t), которая полностью передаётся на концы а и b. Изменениям температуры соответствует однозначное изменение величины е_АВ.

В схеме б) И(измеритель) подключен к точкам а и b проводом из материала С. В связи с этим в местах контакта материалов АС и ВС возникают дополнительные термо-ЭДС и в измерительной цепи действует сумма термо-ЭДС, подводимая к измерительному прибору:

U_и = e_AB(t) + e_AC(t_и) + e_BC(t_и), (*)

где е_АС(t_и), е_ВС(t_и) – термо-ЭДС, возникающие в точках присоединения а и b; t_И – температура в местах контакта АС и ВС.

Из теории известно (Сосновский,Столяров), что при включении в цепь термоэлектрических проводов третьего провода и при условии, что места соединения этого провода с проводами А и В имеют одинаковую температуру t_и, имеет место равенство

e_AС(t_и) + e_BC(t_и) = e_AB(t_и). (**)

Подставляя (**) в (*) и принимая во внимание фактическое направление ЭДС, получим

U_и = e_AB(t) – e_BC(t_и).

Спай, воспринимающий измеряемую температуру, называется рабочим, а концы, присоединяемые к измерительным приборам, - свободными.

Во избежание дополнительных погрешностей применяют измерительные приборы с корректирующим устройством К (схема в). Это устройство в зависимости от температуры t_и генерирует напряжение U_К таким образом, чтобы компенсировать изменение термо-ЭДС свободных концов.

Для точных измерений в области умеренных температур применяют ТП с двумя спаями: рабочим и свободным (схема г). Рабочий спай термоэлектродов А₁ и В₁ воспринимает измеряемую температуру t. Свободный спай А₂ и В₂ из таких же проводов помещают термостатируемый сосуд с постоянной температурой t_o. Чаще всего это сосуд Дюара с таящим льдом, в котором с достаточно высокой точностью поддерживается температура 0^оС. Результирующая термо-ЭДС

e = е_р(t)--e_CB(0).

Т.к. е_СВ(0) = const, величина результирующей термо-ЭДС (Е) однозначно зависит от t.

При помощи термопар возможно измерение температуры в нескольких точках путём подключения нескольких термоспаев к одному измерительному прибору через многоточечный переключатель.