Термопары типы: устройство и принцип работы простым языком, типы

Содержание

Все, что нужно знать о термопарах

НОВИНКА!

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики для измерения температуры. Термопара (термоэлектрический преобразователь) — это два проводника из разных материалов, спаянных с одной стороны (горячий спай) и свободных с другой стороны (холодный спай- условный спай). Приспособление несложное, и принцип действия тоже – когда термопара нагревается или охлаждается, разные металлы меняют температуру с разной скоростью, и разница позволяет возникнуть термоэлектродвижущей силе (ЭДС), или, говоря другими словами, происходит эффект Зеебека. Благодаря этому удается измерить температуру.

Непосредственное участие в измерении ложится на горячий спай, а свободные концы подключаются к измерительному прибору. Главной характеристикой термопар, является их Тип, который определяется разновидностью спаянных металлов.

На прибор от термопары поступает напряжение в милливольтах, которое он сопоставляет с таблицей напряжений (согласно типу термопары), таблица заложена в памяти прибора и отражает текущее значение измерения.




















Таблица для Тип K (NiCr-Ni)

Typ K

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200. 00 -5,891 -6,035 -6,158 -6,262 -6,344 -6,404 -6,441 -6,458    
-100.00 -3,553 -3,852 -4,138 -4,410 -4,669 -4,912 -5,141 -5,354 -5,550 -5,730
0   -0,392 -0,777 -1,156 -1,527 -1,889 -2,243 -2,586 -2,920 -3,242
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0   0,397 0,796 1,203 1,611 2,022 2,436 2,850 3,266 3,681
100 4,095 5,549 4,919 5,327 5,733 6,137 6,539 6,939 7,338 7,737
200 8,137 8,537 8,938 9,341 9,745 10,151 10,560 10,969 11,381 11,793
300 12,207 12,623 13,039 13,456 13,874 14,292 14,712 15,132 15,552 15,974
400 16,395 16,818 17,241 17,664 18,088 18,513 18,938 19,363 19,788 20,214
500 20,640 21,066 21,493 21,911 22,346 22,772 23,198 23,624 24,050 24,476
600 24,902 25,327 25,751 26,176 26,599 27,022 27,445 27,867 28,288 28,709
700 29,128 29,547 29,965 30,383 30,799 31,214 31,629 32,042 32,455 32,866
800 33,277 33,686 34,095 34,502 34,909 35,314 35,718 36,121 36,524 36,925
900 37,325 37,724 38,122 38,519 38,915 39,310 39,703 40,096 40,488 40,879
1000 41,269 41,657 42,045 42,432 42,817 43,202 43,585 43,968 44,349 44,729
1100 45,108 45,486 45,863 46,238 46,612 46,985 47,356 47,726 48,095 48,462
1200 48,828 49,192 49,555 49,916 50,276 50,633 50,990 51,344 51,697 52,049
1300 52,398 52,747 53,093 53,439 53,782 54,125 54,466 54,807    



















Таблица для Тип J (Fe-CuNi)

Typ J

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -7,890 -8,096                
-100,00 -4,632 -5,016 -5,426 -5,801 -6,159 -6,499 -6,821 -7,122 -7,402 -7,659
0 0,000 -0,501 -0,995 -1,481 -1,960 -2,431 -2,892 -3,344 -3,785 -4,215
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 0,507 1,190 1,536 2,058 2,585 3,115 3,649 4,186 4,725
100 5,269 5,812 6,590 6,907 7,457 8,008 8,560 9,113 9,667 10,222
200 10,777 11,332 11,887 12,442 12,998 13,553 14,108 14,663 15,217 15,771
300 16,325 16,879 17,432 17,984 18,537 19,089 19,640 20,192 20,743 21,295
400 21,846 22,397 22,949 23,501 24,054 24,607 25,161 25,716 26,272 26,829
500 27,388 27,949 28,511 29,075 29,642 30,210 30,782 31,356 31,933 32,513
600 33,096 33,683 34,273 34,867 35,464 36,066 36,671 37,280 37,893 38,510
700 39,130 39,754 40,382 41,013 41,647 42,283 42,922 43,563 44,207 44,852
800 45,498 46,144 46,790 47,434 48,076 48,716 49,354 49,989 50,621 51,249
900 51,875 52,496 53,115 53,729 54,341 54,948 55,553 50,155 56,753 57,349
1000 57,942 58,533 59,121 59,708 60,293 60,876 61,459 62,039 62,619 63,199
1100 63,777 64,355 64,933 65,510 66,087 66,664 67,240 67,815 68,390 68,964
1200 69,536                  















Таблица для Тип L (Fe-CuNi)

Typ L

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -8,15                  
-100,00 -4,75 -5,15 -5,53 -5,9 -6,26 -6,6 -6,93 -7,25 -7,56 -7,86
0 0 -0,51 -1,02 -1,53 -2,03 -2,51 -2,98 -3,44 -3,89 -4,33
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 -0,52 -1,05 -1,58 -2,11 -2,65 -3,19 -3,73 -4,27 -4,82
100 5,37 5,92 6,47 7,03 7,59 8,15 8,71 9,27 9,83 10,39
200 10,95 11,51 12,07 12,63 13,19 13,75 14,31 14,88 15,44 16
300 16,56 17,12 17,68 18,24 18,8 19,36 19,92 20,48 21,04 21,6
400 22,16 22,72 23,29 23,86 24,43 25 25,57 26,14 26,71 27,28
500 27,85 28,43 29,01 29,59 30,17 30,75 31,33 31,91 32,49 33,08
600 33,67 34,26 34,85 35,44 36,04 36,64 37,25 37,85 38,47 39,09
700 39,72 40,35 40,98 41,62 42,27 42,92 43,57 44,23 44,89 45,55
800 46,22 46,89 47,57 48,25 48,94 49,63 50,32 51,02 51,72 52,43

Периодически у многих клиентов возникают проблемы с определением типа термопары, когда нет описательных характеристик и необходимо подобрать замену или аналог. Решить ее довольно просто, главное знать принципы классификации термопар. В системе классификации термоэлементов есть цветовая маркировка изоляции проводников.

Например, европейская классификация по сплавам для термопар Тип L (Fe-CuNi) и Тип J (Fe-CuNi) одинаковая, очень важно понимать что они не взаимозаменяемые и напряжение на выходе при одной и той же температуре у этих термопар будет разное. Таблица стандартов по цветовой маркировке изоляции проводов будет очень полезна в определении типа термопары, если нет никакой маркировки.

Также необходимо отметить разновидность исполнения сенсорной части (горячего спая) термопар. Они бывают с изолированным и неизолированным рабочим спаем.

Показатель быстродействия при измерении температуры у неизолированной термопары выше, чем у изолированной. Но при этом усложняется схема подключения и требуются изолированные модули ввода. Поскольку разница в быстродействии не столь существенна, в основном используются термопары с изолированным спаем.

Как и все измерители температуры, термопары имеют классификацию по точности.

Для примера классы точности Тип K и Тип J, самых распространенных в использовании термопар

Класс 1: ±1.5 °C или ±0.004 x T (Тип K: -40 до +1000 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Класс 2: ±2.5 °C или ±0.0075 x T (Тип K: -40 до +1200 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Технические характеристики наиболее популярных термоэлектрических преобразователей (термопар) в соответствии с ГОСТ 3044 приведены в таблице:







Тип термопары НСХ термопары Материал положительного термоэлектрода Материал отрицательного термоэлектрода Диапазон измеряемых температур, °C Рабочий диапазон температур, °C

ТХК

Тип L

XK (L) Сплав хромель НХ9,5 (90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав копель МНМц 43-0,5 (56% Cu + 44% Ni) -200. ..800 -200…600

ТХA

Тип K

ХА (K) Сплав хромель НХ9,5(90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав алюмель НМц АК 2-2-1 (94,5% Ni + 5,5% Al, Si, Mn, Co) -200…1300 -200…1000

ТЖК

Тип J

ЖК (J) Железо (Fe) Сплав константан (55% Cu + 45% Ni, Mn, Fe) -200…900 -200…700

ТПП

Тип S

ПП (S) Сплав платинородий ПР-10 (90% Pt + 10% Rh) Платина (Pt) 0…1600 0…1300

ТПР

Тип B

ПР (B) Сплав платинородий ПР-30 (70% Pt + 30% Rh) Сплав платинородий ПР-6 (94% Pt + 4% Rh) 300. ..1800 300…1600

Многие клиенты заблуждаются в том, что если типу термопары соответствует рабочий диапазон, например, 1200оС, то все модели термопары с этим типом будут работать в данном диапазоне. Незащищенный спай термопары быстро выгорит, и термопара выйдет из строя. Именно поэтому, сообразно задачам в измерении и рабочим диапазонам, есть разные по конструктиву и степени защиты модели термопар. Самой распространенной защитой для спая/термопары является металлический чехол или гильза из сплава Инконель 600 (2.4816, жаропрочный сплав на никелевой основе). Изоляцией для спая служит окись магния (MgO), сжатая под давлением. Такая защита делает термопару устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации (повышенное давление, вибрация, сотрясения), позволяет выдерживать высокие механические нагрузки и обеспечивает долгий срок службы термопары, а также в зависимости от диаметра позволяет термопаре быть гибкой.

Ярким примером такой термопары, которая достаточно универсальна в своем прикладном характере, является термопара в жаропрочной оболочке MKG/E:

Поскольку сферы применения термопар очень многогранны, то и модификации термопар имеют достаточное многообразие.

Например, для измерения температуры вязких веществ в экструдерах или измерении температуры подшипников, часто используются байонетные термопары. Такие, как BF1/T или BF2/T.

В пищевой промышленности часто используются прокалывающие термопары, для измерения температуры продукта. Это может быть просто необходимым условием, чтобы соблюдать технологический процесс.

Обращаем ваше внимание на то, что очень часто для сохранения точности в измерении температуры посредством термопар, требуются особые компоненты для их подключения, это коннекторы и компенсационный кабель.



Коннектор для термопар Тип K, J

Модель: ST/E

  • TE-разъем папа/мама
  • размер Мини/Стандарт

Предназначены для быстрого и надежного подсоединения термопар к измерительным приборам большинства производителей измерительной техники. Подсоединение имеет полярность. читать подробнее…



Компенсационный кабель для термопар

Модель: ALK/E

  • для термопар Тип К, J, L
  • силиконовая изоляция (-50…+200°C)
  • стекловолоконная изоляция (-50…+400°C)
  • ПВХ изоляция (-30…+105°C)

Подключение термопар (термоэлектрических преобразователей) к функциональным и вторичным приборам происходит посредством компенсационных проводов.читать подробнее…

Термопары самых различных модификаций Вы сможете найти в нашем каталоге, это позволит решить вам задачи по измерению температуры с уверенностью в надежности и качестве.

Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас термопары по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, небольшими партиями, ведь ни для кого не секрет, что термопары очень часто требуется подобрать под индивидуальные нужды клиента.

Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам.

 

Область применения термопар очень широка, и, как правило, заменить их нельзя никаким другим прибором. Вот лишь некоторые из способов использования термопар:

  • промышленность и наука: с помощью термопар измеряется температура печи, выхлопных газов, дизельных двигателей, газотурбинных и паротурбинных установках и прочих промышленных процессов, в том числе автоматизированных; многие термопары подходят даже для работы в агрессивных средах, а также для использования при очень высоких температурах, например, с их помощью можно измерить температуру расплавленного металла;
  • быт: температура газовых котлов, водонагревателей, других отопительных приборов, паяльников, электроутюгов, электрокаминов;
  • наука и медицина: измерение температуры органов и тканей человека или животного.

Почти каждый и нас в той или иной степени сталкивается с применением термопар, поэтому полезно иметь о них хотя бы общее представление. Надеемся , что данная статья была полезна для вас, но если у вас остались вопросы, то мы с радостью ответим на них по телефонам по телефонам 8 (800) 500-09-67 и 8 (812) 340-00-57.

Основные типы термопар


В таблице приведены соответствия типов отечественных и импортных термопар














Тип температурного датчика


Сплав элемента


Российская маркировка температурных датчиков


Температурный диапазон



Термопара типа ТХК — хромель, копель(производства СССР или РФ)


хромель, копель


-200 … 800 °C


Термопара типа U


медь-медьникелевые



-200 … 500 °C


Термопара типа L


хромель, копель


ТХК


-200 … 850 °C


Термопара типа B


платинородий-платинородиевые


ТПР


100 … 1800 °C


Термопара типа S


платинородий-платиновые


ТПП


0 … 1700 °C


Термопара типа R


платинородий-платиновые


ТПП


0 … 1700 °C


Термопара типа N


нихросил нисил


ТНН


-200 … 1300 °C


Термопара типа E


хромель-константановые


ТХКн


0 … 600 °C


Термопара типа T


медь-константановые


ТМК


-200 … 400 °C


Термопара типа J


железо-константановые


ТЖК


-100 … 1200 °C


Термопара типа K


хромель, алюмель


ТХА


-200 … 1300 °C

Производитель:
Termotech

Типы термопар.

Статьи. Поддержка. ТД Эталон

Тип термопары

Обозначение градуировки

Материал термоэлектродов

Пределы измерения температур, °С

Примечания

РФ

МЭК*

положительного

отрицательного

нижний

верхний

кратков-ременно

Хромель-алюмелевая

ХА

К

Хромель

Ni+9,5 Cr

Алюмель

Ni+Isi+2Al+2,5Mn

-200

+1200

+1300

Термопара ХА обладает широким диапазоном температур и высокой чувствительностью. Основной проблемой хромель-алюмелевых термопар являются коррозия и охрупчивание термоэлектрода. Для защиты от коррозии используют вентилируемые защитные чехлы большого диаметра или чехлы с помещенными внутри газопоглотителями (геттерами).

Хромель-копелевае

ХК

L

Хромель

Ni+9,5 Cr

Копель

Cu+(42-44)Ni+0,5Mn+0,1Fe

-200

+600

+800

ТХК является самой распространенной в промышленности термопарой, часто применяется при измерении малых разностей температур. Характеризуется наибольшей чувствительностью и стабильностью, но восприимчива к деформации термоэлектрода. Рабочая среда окислительная или содержащая инертные газы.

Хромель-константовая

ХКн

E

Хромель

Ni+9,5 Cr

Констант

Cu+(40-45)Ni+1,0Mn+0,7Fe

-200

+700

+900

Преимуществами ТХКн является высокая чувствительность, термоэлектрическая однородность материалов электродов, возможность использования при низких температурах.

Медь-копелевая

МК

M

Медь

Cu

Копель

Cu+(42-44)Ni+0,5Mn+0,1Fe

-200

+100

ТМК может работать в окислительной или восстановительной атмосфере, а также в вакууме. Не чувствительна к повышенной влажности.

Оба термоэлектрода могут быть отожжены для удаления материалов, вызывающих термоэлекрическую неоднородность.

Медь-константовая

МКн

T

Медь

Cu

Констант

Cu+(40-45)Ni+1,0Mn+0,7Fe

-200

+350

+400

Термопара МКн может использоваться в атмосфере с небольшим избытком или недостатком кислорода, не чувствительна к повышенной влажности. Оба вывода могут быть отожжены для удаления материалов, вызывающих термоэлекрическую неоднородность.

Железо-константовая

ЖК

J

Железо

Fe

Констант

Cu+(40-45)Ni+1,0Mn+0,7Fe

-200

+750

+900

ТЖК работает с окислительными, восстановительными, инертными средами и вакуумом.

Особенностью является возможность измерения положительных температур совместно с отрицательными.

Нихросил-нисиловая

НН

N

Нихросил

Ni+14,2Cr+1,4Si

Нисил

Ni+4,4Si+0,1Mg

-270

+1200

+1300

ТНН считается самой точной термопарой из неблагородных металлов. Отличается высокой стабильностью при температурах от +200 до +500°С.

Сильх-силиновая

СС

I

Сильх

Ni+9Cr+0,9Si

Силин

Ni+(2-2,8)Si

0

+800

 

Платинородий-платиновая

ПП13

ПП10

R

S

Платина-родий

Pt+13Rh

Pt+10Rh

Платина

Pt

Pt

0

+1300

+1600

Термопары ПП самые распространённые для измерения очень высоких температур в окислительных и инертных средах. К достоинствам можно отнести точность измерений, хорошую воспроизводимость и стабильность термо-ЭДС. К недостаткам – повышенную чувствительность к химическим загрязнениям отрицательного платинового электрода.

Платинородий-платинородиевая

ПР

В

Платина-родий

Pt+30Rh

Платина-родий

Pt+6Rh

+600

+1700

ТПР применяются в окислительных и инертных средах, а также в вакууме. В сравнении с ПП, термопары ПР обладают немного меньшей термо-ЭДС, но большей механической прочностью и стабильностью, меньшей чувствительностью к загрязнениям, способностью измерять более высокие температуры.

Вольфрамрений-вольфрамрениевая

ВР

A-1; A-2; A-3

Вольфрам-рений

W+5%Re

Вольфрам-рений

W+20Re

0

+2200

+2500

Термопары ВР предназначены для длительного измерения температуры в чистых инертных средах, сухом водороде и вакууме. Даже небольшое количество кислорода существенно уменьшает срок службы термопары. В окислительных средах термопары данного типа могут быть использованы только для измерения температуры в быстротекущих процессах. При значениях температуры выше значений, при которых начинается катастрофическое окисление, срок службы термопары исчисляется минутами.

принцип действия, схемы, таблица типов термопар и т.д.

Термопары — это наиболее распространенное устройство для измерения температуры. Термопары генерируют напряжение при нагревании и возникающий ток позволяет проводить измерения температуры. Отличается своей простотой, невысокой стоимостью, но внушительной долговечностью. Благодаря своим преимуществам, термопара используется повсеместно.

Стандартная термопара

Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Принцип работы термопары

Термопара представляет собой два провода, изготовленных из различных металлов. Эти два провода скреплены или сварены вместе и образуют спай. Когда на этот спай оказывают воздействие изменения температуры, то термопара реагирует на них генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры.

Если термопара подсоединена к электрической цепи, то величина генерируемого напряжения будет отображаться на шкале измерительного прибора. Затем показания прибора могут быть преобразованы в температурные показания с помощью таблицы. На некоторых приборах шкала откалибрована непосредственно в градусах.

Термопара в электрической цепи

Спай термопары

В конструкции большинства термопар предусмотрен только один спай. Однако, когда термопара подсоединяется к электрической цепи, то в точках ее подсоединения может образовываться еще один спай.

Цепь термопары

Цепь, показанная на рисунке, состоит из трех проводов, помеченных как А, В и С. Провода скручены между собой и помечены как D и Е. Спай представляет собой дополнительный спай, который образуется, когда термопара подсоединяется к цепи. Этот спай называется свободным (холодным) спаем термопары. Спай Е — это рабочий (горячий) спай. В цепи находится измерительный прибор, который измеряет разницу величин напряжения на двух спаях.

Два спая соединены таким образом, что их напряжение противодействует друг другу. Таким образом, на обоих спаях генерируется одна и та же величина напряжения и показания прибора будут равны нулю. Так как существует прямо пропорциональная зависимость между температурой и величиной напряжения, генерируемой спаем термопары, то два спая будут генерировать одни и те же величины напряжения, когда температура на них будет одинаковой.

Воздействие нагрева одного спая термопары

Когда спай термопары нагревается, величина напряжения повышается прямо пропорционально. Поток электронов от нагретого спая протекает через другой спай, через измерительный прибор и возвращается обратно на горячий спай. Прибор показывает разницу напряжения между двумя спаями. Разность напряжения между двумя спаями. Разность напряжения, показываемая прибором, преобразуется в температурные показания либо с помощью таблицы, либо прямо отображается на шкале, которая откалибрована в градусах.

Холодный спай термопары

Холодный спай часто представляет собой точку, где свободные концы проводов термопары подсоединяются к измерительному прибору.

В силу того, что измерительный прибор в цепи термопары в действительности измеряет разность напряжения между двумя спаями, то напряжение холодного спая должно поддерживаться на неизменном уровне, насколько это возможно. Поддерживая напряжение на холодном спае на неизменном уровне мы тем самым гарантируем, что отклонение в показаниях измерительного прибора свидетельствует о изменении температуры на рабочем спае.

Если температура вокруг холодного спая меняется, то величина напряжения на холодном спае также изменится. В результате изменится напряжение на холодном спае. И как следствие разница в напряжении на двух спаях тоже изменится, что в конечном итоге приведет к неточным показаниям температуры.

Для того, чтобы сохранить температуру на холодном спае на неизменном уровне во многих термопарах используются компенсирующие резисторы. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, так что температура воздействует на спай и резистор одновременно.

Цепь термопары с компенсирующим резистором

Рабочий спай термопары (горячий)

Рабочий спай — это спай, который подвержен воздействию технологического процесса, чья температура измеряется. Ввиду того, что напряжение, генерируемое термопарой прямо пропорционально ее температуре, то при нагревании рабочего спая, он генерирует больше напряжения, а при охлаждении — меньше.

Рабочий спай и холодный спай

Типы термопары

Термопары конструируются с учетом диапазона измеряемых температур и могут изготавливаться из комбинаций различных металлов. Комбинация используемых металлов определяет диапазон температур, измеряемых термопарой. По этой причине была разработана маркировка с помощью букв для обозначения различных типов термопар. Каждому типу присвоено соответствующее буквенное обозначение, и это буквенное обозначение указывает на комбинацию используемых металлов в данной термопаре.

Типы термопар и диапазон их температур

Когда термопара подключается к электрической цепи, то она не будет работать нормально пока не будет соблюдена полярность при подключении. Плюсовые провода должны быть соединены вместе и подсоединены к плюсовому выводу цепи, а минусовые к минусовому. Если провода перепутать, то рабочий спай и холодный спай не будут в противофазе и показания температуры будут неточными.
Одним из способов определения полярности проводов термопары -это определение по цвету изоляции на проводах. Помните, что минусовой провод во всех термопарах — красный.

Цвет изоляции проводов термопар

Во многих случаях приходится использовать провода для удлинения протяженности цепи термопары. Цвет изоляции соединительных проводов также несет в себе информацию. Цвет внешней изоляции соединительных проводов — разный, в зависимости от производителя, однако цвет первичной изоляции проводов обычно соответствует кодировке, указанной в таблице выше.

Неисправности термопары

Если термопара выдает неточные показания температуры, и было проверено, что нет ослабленных соединений, то причина может крыться либо в регистрирующем приборе, либо в самой термопаре, первым обычно проверяется регистрирующий прибор, так как приборы чаще выходят из строя, чем термопары.

Более того, если прибор показывает хоть какие-нибудь показания, пусть даже неточные, то, скорей всего, дело не в термопаре. Если термопара неисправна, то обычно она не выдает вообще никакого напряжения, и прибор не будет выдавать никаких показаний. Если показаний на приборе нет совсем, то вероятно дело в термопаре.

Если Вы подозреваете, что термопара вышла из строя, то проверьте ее сигнал на выходе с помощью прибора, который называется милливольтный потенциометр, который используется для измерения малых величин напряжения.

Потенциометр

ГОСТ Р 50342-92

ГОСТ Р 50342-92
(МЭК 584-2-82)

Группа П24

ОКП 42 1150

Дата введения 1993-07-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 286 «Промприбор»

РАЗРАБОТЧИКИ

В.И.Лах, д-р техн. наук; Л.С.Хохлова, О.Е.Гаевская, Ю.Б.Обручников, С.А.Ковальская

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 12. 10.92 N 1350

Приложение 1 подготовлено методом прямого применения международного стандарта МЭК 584-2-82 «Термопары. Часть 2. Допуски»

3. Срок проверки — 1996 год, периодичность проверок — 5 лет

4. ВЗАМЕН ГОСТ 4.174-85 (в части преобразователей термоэлектрических)

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт распространяется на термоэлектрические преобразователи (ТП) с металлическими термопарами в качестве термочувствительных элементов, предназначенные для измерения температуры в диапазоне от минус 270 до плюс 2500 °С.

Стандарт распространяется также на термопары и термометрические вставки разборных ТП в части основных параметров и их допусков.

Требования пп.2.2, 2.3 (в части пределов допускаемых отклонений от номинальной статической характеристики), 2.6, 2.8, 2.9, 2.10 разд.3 настоящего стандарта являются обязательными, другие требования стандарта — рекомендуемыми.

Пределы допускаемых отклонений от номинальной статической характеристики (НСХ) для термопар типов В, K, Е, N, T, J — в соответствии с МЭК 584-2 (см. приложение 1).

Пояснения терминов, применяемых в стандарте, приведены в приложении 2.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. В зависимости от типа применяемой термопары ТП изготовляют:

вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) — термопара типов А-1, А-2, А-3;

платинородий-платинородиевые (ТПР) — термопара типа В;

платинородий-платиновые (ТПП) — термопара типов R, S;

хромель-алюмелевые (ТХА) — термопара типа K;

хромель-копелевые (ТХК) — термопара типа L;

хромель-константановые (ТХК) — термопара типа Т;

никросил-нисиловые (ТНН) — термопара типа N;

медь-константановые (ТМК) — термопара типа Т;

железо-константановые (ТЖК) — термопара типа J.

1.2. По способу контакта с измеряемой средой ТП подразделяют на:

погружаемые,

поверхностные.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2.1. ТП следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта и конструкторской документации (КД), утвержденной в установленном порядке.

2.2. НСХ преобразования термопар должны соответствовать ГОСТ 3044 (МЭК 584-1).

НСХ ТП определяется типом применяемой термопары.

В КД на ТП конкретного типа могут быть приведены индивидуальные статические характеристики преобразования.

2.3. Основные показатели ТП должны соответствовать приведенным в табл.1.

Таблица 1

Подгруппа ТП (условное обозначение применяемой термопары)

Наименование показателя

Значение показателя

ТВР
(А-1, А-2, А-3)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

0

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

2200 (2500)

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур) для классов допуска, °С;

2

±0,005

От 1000 до 2500 °С

3

±0,007

От 1000 до 2500 °С

ТПР
(B)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

300

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

1700 (1800)

Предел допускаемых отклонений от НСХ, °С

В соответствии с п. 3 приложения 1

ТХА
(K)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

-200

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

1200 (1300)

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур), °С:

В соответствии с п.3 приложения 1

От -40 до +1200 °С;

В соответствии с КД на ТП
конкретного типа

От 1200 до 1300 °С

ТХК
(L)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

-200

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

600 (800)

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур) для классов допуска, °С:

2

±2,5

От -40 до +300 °С;

От 300 до 800 °С

3

От -200 до -100 °С;

±2,5

От -100 до +100 °С

ТХК
(Е)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

-200

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

900

Предел допускаемых отклонений от НСХ, °С

В соответствии с п. 3 приложения 1

ТНН
(N)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

-270

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

1200

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур), °С:

В соответствии с п.3 приложения 1

От -200 до +1200 °С;

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур), °С

в соответствии с КД на ТП конкретного типа

От -270 до -200 °С

ТМК
(Т)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

-200

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

350 (400)

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур), °С:

В соответствии с п. 3 приложения 1

От -200 до +350 °С;

в соответствии с КД на ТП конкретного типа

От 350 до 400 °С

ТЖК
(J)

Нижний предел диапазона измеряемых температур, °С

-200

Верхний предел диапазона измеряемых температур, °С

750 (900)

Предел допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур), °С:

В соответствии с п.3 приложения 1

От -40 до +750 °С;

в соответствии с КД на ТП конкретного типа

От -200 до -40 °С

Примечания:

1. — значение измеряемой температуры, °С.

2. В скобках указана предельная температура при кратковременном применении.

3. Значения предела допускаемых отклонений от НСХ установлены для термопар ТП.

4. Рабочий диапазон ТП может находиться внутри диапазона измеряемых температур. Кроме рабочего диапазона в КД на ТП конкретного типа может быть установлено номинальное значение температуры применения.

2.4. Диаметр термоэлектродов термопар находится в пределах от 0,07 до 0,5 мм — для термоэлектродов из благородных металлов и от 0,1 до 3,2 мм — для термоэлектродов из неблагородных металлов.

2.5. Термоэлектроды термопар не должны иметь перетяжек, резких изгибов. На поверхности термоэлектродов не должно быть пленок, трещин, раковин, расслоений и загрязнений.

2.6. Конструкция ТП и применяемые материалы должны обеспечивать стабильность НСХ при воздействии температуры верхнего значения рабочего диапазона измерения в течение 2 ч.

Изменение НСХ после воздействия этой температуры не должно быть более допускаемых отклонений, указанных в табл.1.

Для ТП, у которых значения температур рабочего диапазона превышают верхнего значения диапазона измеряемых температур, а также для ТП кратковременного и разового применения изменение НСХ устанавливают в КД на ТП конкретного типа.

2.7. Показатель тепловой инерции ТП при коэффициенте теплоотдачи, практически равном бесконечности, следует устанавливать в КД на ТП конкретного типа.

2.8. Электрическое сопротивление изоляции ТП между цепью чувствительного элемента и металлической частью защитной арматуры должно быть, не менее, МОм:

100 — при температуре (25±10) °С и относительной влажности от 30 до 80%;

1,0 — при температуре 35 °С и относительной влажности 98%;

1,0 — при температуре до 300 °С;

0,07 » » » 600 °С;

0,025 » » » 800 °С;

0,005 » » » 1000 °С.

Для ТП различных типов с защитной арматурой диаметром до 10 мм включительно с верхним пределом измерения свыше 1000 °С, с чувствительными элементами, имеющими две и более несвязанные электрические цепи, значение электрического сопротивления изоляции должно быть установлено в КД на ТП конкретного типа.

2.9. Электрическая изоляция ТП должна выдерживать в течение 1 мин синусоидальное переменное напряжение 250 В частотой 50 Гц.

Примечание. Требования пп.2.8, 2.9 не распространяются на ТП с термопарами, непосредственно соединенными с защитной арматурой (неизолированные), и ТП разового и кратковременного применения.

2.10. Монтажная часть защитной арматуры ТП должна выдерживать испытание на прочность давлением, значение которого следует выбирать по ГОСТ 356 и устанавливать в КД на ТП конкретного типа.

Для герметичных ТП в КД на ТП конкретного типа следует устанавливать требования по герметичности.

Примечание. Если в ГОСТ 356 отсутствуют значения давления для испытания материалов защитной арматуры, то их следует устанавливать в зависимости от механических (прочностных) характеристик и условий эксплуатации.

2.11. Требования к ТП по устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха, ударным воздействиям, устойчивости и прочности к ТП в транспортной таре следует устанавливать в соответствии с исполнениями по ГОСТ 12997.

2.12. Требования к защите ТП от воздействия агрессивных сред, инея и росы, соляного (морского) тумана, качки, радиации и других воздействий окружающей среды следует устанавливать в КД на ТП конкретного типа по требованию потребителя.

2.13. Требования к конструкции

2.13.1. Защитная арматура должна обеспечивать прочностные характеристики ТП в соответствии с условиями их применения.

Параметры измеряемой среды (давление, скорость потока и др. ), для которых обеспечиваются прочностные характеристики ТП, следует указывать в КД на ТП конкретного типа.

Допускается использовать дополнительные защитные чехлы или монтажные приспособления.

2.13.2. Длину монтажной, погружаемой и наружной частей ТП следует выбирать из ряда: 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 мм, свыше 3150 мм — из ряда R 40 по ГОСТ 6636.

2.13.3. Резьбу для крепления ТП следует выбирать из следующих: М6х1; М8х1; М12х1,5; М16х1,5; М20х1,5; М27х2; М33х2; М39х2.

Допускается крепить ТП с помощью фланцев или приварки, а также применять их без крепежных деталей.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Требования безопасности ТП должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0 и устанавливаются в КД на ТП конкретного типа.

4. КОМПЛЕКТНОСТЬ

4.1. В комплект ТП входят специальный эксплуатационный инструмент, запасные части и принадлежности, номенклатуру, количество и необходимость которых указывают в КД на ТП конкретного типа.

4.2. К ТП прилагают эксплуатационные документы по ГОСТ 2.601, виды, количество и необходимость которых указывают в КД на ТП конкретного типа.

5. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

5.1. Правила приемки и виды испытаний — по ГОСТ 15.001*, ГОСТ 12997.
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 15.201-2000. — Примечание «КОДЕКС».

5.2. Объем, состав и последовательность испытаний, вид контроля (сплошной, выборочный, смешанный), перечень контролируемых параметров (характеристик) и последовательность их проведения следует устанавливать в КД на ТП конкретного типа.

6. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

6.1. Условия проведения испытаний ТП устанавливают следующими:

температура окружающего воздуха (25±10) °С;

относительная влажность от 30 до 80%;

атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

Уровень внешних электрических, магнитных полей, а также вибрации в месте расположения измерительных установок должен быть в пределах норм, установленных в КД на ТП конкретного типа.

6.2. Определение допускаемых отклонений от НСХ (п.2.3) и испытание на стабильность (п.2.6) для ТП с НСХ преобразования типов В, S, К, L, а также с длиной погружаемой части не менее 250 мм в диапазоне температур от 0 до 1800 °C осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.338.

Испытания ТП остальных типов, а также ТП с длиной погружаемой части до 250 мм, и ТП с нижним значением диапазона рабочих температур минус 200 °С и ниже проводят по методикам, изложенным в КД на ТП конкретного типа.

Допускается проводить испытания по п.2.3 в одной температурной точке, указанной в КД на ТП конкретного типа, при условии, что ТП изготовлены из термоэлектродного материала, прошедшего предварительные испытания.

Примечание. Для ТП, чувствительные элементы которых изготовлены из термоэлектродов диаметром 0,1 мм и менее, испытание по п.2.3 проводят на заводе-изготовителе термоэлектродной проволоки по методике, изложенной к КД на проволоку.

6. 3. Показатель тепловой инерции (п.2.7) определяют по переходному процессу в режиме простого охлаждения.

Переходный процесс определяют следующим образом. ТП подключают к измерительной установке и гальванометру светолучевого осциллографа. На осциллографе гальванометрами устанавливают две масштабные световые точки: одну — для температуры воды в диапазоне 15-20 °С, другую — для температуры воды в диапазоне 50-100 °С.

Частоту отметок времени выбирают в зависимости от типа осциллографа и ожидаемого показателя тепловой инерции.

ТП помещают на глубину до 100 мм в сосуд с интенсивно перемешиваемой водой, температура которой находится в диапазоне 15-20 °С. Когда температура ТП установится, с помощью гальванометра совмещают световую точку, соответствующую этой температуре, со световой точкой ТП.

ТП извлекают из воды и помещают в сосуд с водой, температура которой находится в диапазоне 50-100 °С. Когда температура ТП стабилизируется, с помощью гальванометра совмещают световую точку ТП со световой точкой, соответствующей этой температуре. Затем устанавливают скорость ленты самопишущего прибора осциллографа в зависимости от предполагаемого показателя тепловой инерции.

Запись переходного процесса проводят в следующей последовательности. Включают осциллограф и самопишущий прибор. ТП быстро переносят в сосуд с интенсивно перемешиваемой водой, температура которой находится в диапазоне 15-20 °С, на время, необходимое для записи переходного процесса (за переходным процессом наблюдают по осциллографу).

Показатель тепловой инерции определяют по осциллограмме следующим образом. На осциллограмме масштабной линейкой измеряют расстояние между линиями, соответствующими диапазонам 15-20 °С и 50-100 °С, . Вычисляют или . На кривой переходного процесса откладывают значение от линии, соответствующей температуре в диапазоне 50-100 °С, или от линии, соответствующей температуре в диапазоне 15-20 °С. Расстояние от начала отсчета до проекции точки на ось времени соответствует значению показателя тепловой инерции.

Поверхностные ТП вместо погружения в воду прикладывают неподвижно к поверхности медного тонкостенного сосуда (толщина не более 0,5 мм) с интенсивно перемешиваемой водой, температура которой находится в диапазоне 15-20 °С. Температуру и способ нагрева указывают в КД на ТП конкретного типа.

Показатель тепловой инерции для других значений коэффициента теплоотдачи определяют по методикам, изложенным в КД да ТП конкретного типа.

Примечание. Для определения показателя тепловой инерции допускается применять гальванометр, автоматически регистрирующий (самопишущий) или цифровой прибор с постоянной времени не более 0,2 предполагаемого значения показателя тепловой инерции, специальные установки, аттестованные в установленном порядке.

6.4. Электрическое сопротивление изоляции (п.2.8) при температуре до 300 °С определяют при испытательном напряжении 100 В.

Электрическое сопротивление изоляции при температуре 35 °С и относительной влажности 98% измеряют в течение 3 мин после извлечения ТП из камеры влажности.

Электрическое сопротивление изоляции при температуре свыше 35 °С измеряют при напряжении разной полярности не более 10 В при глубине погружения ТП не менее 300 мм после выдержки при температуре верхнего предела рабочего диапазона не менее 2 ч. Показания следует считывать после первой минуты с момента включения измерительного прибора. Значение сопротивления изоляции определяют как среднее арифметическое двух измерений разной полярности. ТП, у которых длина погружаемой части менее 300 мм, погружают на длину погружаемой части.

Для ТП с керамической погружаемой частью в КД на ТП конкретного типа, при необходимости, следует устанавливать условия измерения электрического сопротивления изоляции при температуре свыше 1000 °С.

6.5. Электрическую прочность изоляции (п.2.9) проверяют на установке переменного тока мощностью не менее 0,25 кВ·А. Испытательное напряжение прикладывают между короткозамкнутыми зажимами ТП и металлической частью защитной арматуры. У ТП, имеющих две и более несвязанные электрические цепи, испытательное напряжение прикладывают также между электрическими цепями.

6.6. Прочность защитной арматуры (п.2.10) испытывают до сборки ТП гидростатическим или воздушным давлением, приложенным извне, время выдержки — не менее 10 с.

Допускается проводить испытание защитной арматуры внутренним давлением.

В обоснованных случаях допускается испытывать защитную арматуру после сборки.

Испытание ТП на герметичность (п.2.10) проводят по методике, изложенной в КД на ТП конкретного типа.

6.7. Испытания ТП на воздействие температуры и влажности окружающего воздуха, синусоидальных вибраций, механических ударов, на устойчивость в транспортной таре (п.2.11) — по ГОСТ 12997 и КД на ТП конкретного типа.

6.8. Испытание ТП на воздействие агрессивных сред, инея и росы, соляного (морского) тумана, качки, радиации и других воздействий окружающей среды (п. 2.12) проводят по методикам, изложенным в КД на ТП конкретного типа.

6.9. Маркировку полярности (п.7.1) проверяют подключением ТП к милливольтметру, при этом температура рабочего спая ТП не должна быть ниже 300 °С для преобразователя ТПР и ниже 100 °С для других типов.

Допускается проверять маркировку полярности другими методами.

7. МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

7.1. На положительный термоэлектрод ТП следует наносить маркировку. Вид маркировки и способ ее нанесения устанавливают в КД на ТП конкретного типа.

7.2. На ТП или прикрепленном к нему ярлыке следует указывать:

товарный знак предприятия-изготовителя;

обозначение типа ТП;

дату выпуска (год, месяц).

Дополнительная маркировка может содержать следующие данные:

условное обозначение НСХ;

класс допуска;

рабочий диапазон измерений.

Маркировка транспортной тары — по ГОСТ 14192.

Примечания:

1. Последовательность нанесения дополнительной маркировки — в соответствии с приведенным примером:

.

2. Допускается наносить на ТП добавочные знаки маркировки.

Маркировка ТП, предназначенных для экспорта — по ГОСТ 26828.

7.3. ТП следует упаковывать согласно требованиям, установленным в КД на ТП конкретного типа.

Типы и размеры тары ТП — по ГОСТ 2991 или ГОСТ 5959.

Консервация ТП — по ГОСТ 9.014.

7.4. Условия транспортирования ТП — по ГОСТ 15150. ТП транспортируют всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов на данном виде транспорта.

Транспортирование ТП в районы Крайнего Севера и труднодоступные районы — по ГОСТ 15150.

7.5. Условия хранения ТП — по ГОСТ 15150 и ГОСТ 12997.

8. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

8. 1. Изготовитель гарантирует соответствие ТП требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий эксплуатации, хранения и транспортирования.

8.2. Гарантийный срок эксплуатации устанавливают в КД на ТП конкретного типа, при этом он должен быть не менее 18 мес с момента ввода ТП в эксплуатацию.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). ТЕРМОПАРЫ. Часть 2. Допуски. МЭК 584-2-82

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

1. Назначение

Настоящий стандарт устанавливает допускаемые отклонения от НСХ (допуски) термопар из благородных и неблагородных металлов.

НСХ термопар должны соответствовать ГОСТ 3044 (МЭК 584-1).

Значения допускаемых отклонений установлены для термопар из проводов диаметром от 0,25 до 3 мм.

Во время эксплуатации не допускается смещение допускаемых отклонение при калибровании.

2. Определения

2.1. Термоэлектрический эффект

Термоэлектрический эффект — это генерирование термоэлектродвижущей силы, возникшей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов или сплавов, образующих часть одной и той же цепи.

2.2. Термопара

Термопара — два проводника из разнородных материалов, соединенных на одном конце и образующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

2.3. Измерительный спай

Измерительный спай — соединение, описанное в п.2.2, на которое воздействует измеряемая температура.

2.4. Соединительный спай

Соединительный спай — соединение термопары с проводниками, на которое воздействует контрольная (фиксированная) температура.

2.5. Допускаемое отклонение от НСХ

Допускаемое отклонение от НСХ — это максимальное отклонение от зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры, выраженное в градусах Цельсия.

Зависимость термоэлектродвижущей силы от температуры установлена в табл.1-20 ГОСТ 3044 (МЭК 584-1).

3. Пределы допускаемых отклонений от НСХ

Пределы допускаемых отклонений от НСХ термопар должны соответствовать приведенным в табл. 2.

Таблица 2

Пределы допускаемых отклонений от НСХ
(опорный переход при температуре соединительного спая 0 °С)

Тип
термопары

Пределы допускаемых отклонений от НСХ (в диапазоне температур), °С

Класс 1

Класс 2

Класс 3

Т

±0,5

От -40 до +125 °С

±1

От -40 до +135 °С

±1

От -67 до +40 °С

От 125 до 350 °С

От 133 до 350 °С

От -200 до -67 °С

Е

±1,5

От -40 до +375 °С

±2,5

От -40 до +333 °С

±2,5

От -167 до +40 °С

От 375 до 800 °С

От 333 до 900 °С

От -200 до -167 °С

J

±1,5

От -40 до +375 °С

±2,5

От -40 до +333 °С

От 375 до 750 °С

От 333 до 750 °С

K, N

±1,5

От -40 до +375 °С

±2,5

От -40 до +333 °С

±2,5

От -167 до +40 °С

От 375 до 1000 °С

От 333 до 1200 °С

От -200 до -167 °С

R, S

±1

От 0 до 1100 °С

±1,5

От 0 до 600 °С

°С

От 1100 до 1600 °С

От 600 до 1600 °С

В

От 600 до 1700 °С

±4

От 600 до 800 °С

От 800 до 1700 °С

Примечания:

1. Диапазоны температур, приведенные в табл.2, не являются обязательно рабочими диапазонами.

2. При проведении испытаний должно быть обеспечено постоянное соединение проводников между измерительным и соединительным спаями.

Материалы для термопар обычно поставляются в соответствии с допускаемыми отклонениями, указанными в табл.2 для температуры выше минус 40 °С.

Однако при низких температурах материалы термопар типов Т, E, K и N могут не соответствовать допускаемым отклонениям класса 3.

Поэтому при заказе потребитель должен оговорить соответствие допускаемых отклонений класса 3, а также классов 1 или 2, т.к. требуется подбор материалов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ, И ИХ ПОЯСНЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Термин

Пояснение

Длина монтажной части ТП с неподвижным штуцером или фланцем

Расстояние от рабочего конца защитной арматуры до опорной плоскости штуцера или фланца

Длина монтажной части ТП с подвижным штуцером или фланцем

Расстояние от рабочего конца защитной арматуры до головки, а при ее отсутствии до мест заделки выводных проводников

Длина погружаемой части ТП

Расстояние от рабочего конца защитной арматуры до места возможного погружения в измеряемую среду с температурой верхнего предела измерения ТП

Длина наружной части ТП

Расстояние от опорной плоскости неподвижного штуцера или фланца до верхней части головки

Диапазон измеряемых температур ТП

Область значений температуры, в которой возможно применение данного типа ТП с нормированными для него номинальными статическими характеристиками преобразования

Рабочий диапазон

Область значений температуры, измеряемой конкретным ТП

Показатель тепловой инерции

Время, необходимое для того, чтобы при внесении ТП в среду с постоянной температурой разность температур среды и любой точки ТП стала равной 0,37 того значения, которое будет в момент наступления регулярного теплового режима

Тип ТП

Совокупность средств ТП, в которой каждый ТП обладает единой для данной совокупности номинальной статической характеристикой преобразования, определяемой используемой термопарой

ТП разового применения

ТП, однократно используемые для измерения температуры в течение времени, указанного в КД на ТП конкретного типа

ТП кратковременного применения

ТП, которые при использовании в измерительных средах обеспечивают свои метрологические характеристики при ограниченном числе циклов измерения или в ограниченном интервале времени, указанных в КД на ТП конкретного типа

Текст документа сверен по:
официальное издание

М. : Издательство стандартов, 1993

Термопара типы и их характеристика








    Экспериментально полученные зависимости термоЭДС термопар от температуры при условии равенства нулю температуры свободных концов называют градуировочными характеристиками. В табл. 9.7 в сокращенном объеме приведены значения эксплуатационных характеристик, а в табл. 9.8 — 9.18 — градуировочные характеристики термопар основных типов. [c.614]

    Рассмотрим подробнее отдельные узлы прибора. В настоящее время распространены электронные самопищущие потенциометры двух типов ЭПП-09 с записью на ленточной диаграмме шириной 275 мм и ПС-1 с записью на диаграмме шириной 160 мм. Потенциометры изготовляются на различные пределы измерений и градуируются в милливольтах (вся шкала 10— 100 мв) или в градусах (300—1600° С) при использовании в качестве датчиков различных термопар. Самописцы типа ЭПП-09, изготовляемые для записи температур от 3, 6 и 12 термопар, непригодны для непрерывной записи спектра излучения. Важнейшими характеристиками прибора являются скорость пробега каретки с пишущим пером вдоль всей шкалы (1, 2,5 и 8 сек — для ЭПП-09 2,5 и 8 сек —для ПС-1), а также скорость передвижения диаграммной ленты (60—4800 — для ЭПП-09 20—720 жж/ч —для ПС-1). [c.152]

    Узел трения, смонтированный на сверлильном станке, состоял из цилиндрической чашки, изготовленной из стали марки ШХ-15, в которой были расположены три свободно перемещающихся стальных шарика диаметром 12,7 мм. Верхний четвертый шарик закрепляли во вращающемся шпинделе. Осевая нагрузка на шарики 500 кг создавалась винтовым домкратом типа ДОСМ-1, а для замера нагрузки применяли Динамометр типа ИЧ (ГОСТ 577—60). Момент наступления питтинга (износ, связанный с выкрашиванием металла) фиксировали акустическим зондом типа ЗА-5, который передавал волну (шум от вибрации) на экран осциллографа С-1-8 (У0-1М). Температуру масла (60° С) замеряли термопарой. Количество масла в чашке составляло 25 мл. Чашку охлаждали проточной водой. В масла вводили 5 вес. % высокомолекулярных сульфидов. При определении смазывающих (противозадирных и приработочных) свойств масел для сравнения испытывали в аналогичных условиях масло со стандартной присадкой — осерненным октолом-3, обычно добавляемым в количестве 13 вес. %. Характеристика смазывающих свойств масел следующая  [c.175]








    Опыты по определению регенерационной характеристики катализаторов на установке проводят следующим образом. Анализируемую пробу засыпают в корзинку 6 с перфорированным дном и открытым верхом и подвергают закоксовыванию, подавая углеводородное сырье на катализатор из бюретки 2 через канал в нагревательном блоке. Продукты реакции отводят через холодильник в приемник и газометр. При регенерации катализатора воздух подают по тому же каналу и отводят через боковое отверстие 4. Температуру в корзинке и в нагревательном блоке, изготовленном из массивного бруска нержавеющей стали, контролируют термопарами 7. Изменение массы навески катализатора в ходе опытов фиксируют с помощью весов типа Вестфаля—Мора. [c.172]

    В работе [139] проведено детальное экспериментальное исследование как структуры течения, так и характеристик теплопередачи при постоянном тепловом потоке от поверхности. Локальные измерения в потоке воды около поверхности с 0 до 30° были выполнены термопарой и клиновидным пленочным термоанемометром. При угле отклонения 0 10° оба типа возмущения усиливаются одинаково. Если 0 не превышает 10°, то развитие возмущений происходит почти так же, как и в вертикальном течении. При 0 > 10° преобладают возмущения в виде продольных вихрей. Периодичность этих вихрей в боковом направлении зависит от угла 0 и не зависит от величины теплового потока. [c.125]

    Обычно холодный спай должен находиться на некотором расстоянии от печи, и дл этой цели вместо дорогой платиновой проволоки используют компенсационные медные или ни-кель-медные провода, имеющие очень близкие к проволоке термопары характеристики по э. д. с. Компенсационные провода припаивают к проволокам термопары и для спаянных соединений поддерживают одинаковую температуру, изменение которой на 10 или 20° вызывает ошибку в показаниях до 0,5°. Применение компенсационных проводов оправдано для регулирующих приборов, где большая точность не требуется, но применения их нужно избегать при точном измерении температуры однако некоторые типы потенциометров теперь снабжены такими проводами. [c.105]

    В эксперименте определялись следующие характеристики зависимость массовой скорости горения от плотности и (6), распределение температуры в конденсированной и газовой фазах Т (.г), а также изменение давления в порах горящего заряда рц (г). Применялись термопары вольфрам-рений и медь-константан толщиной 30 мк. Запись давления в порах осуществляли у закрытого донного конца заряда чувствительным жидкостным манометром (вода, ртуть) открытого типа. Все опыты выполнены при атмосферном давлении. [c.48]

    Показания термопар для получения характеристик температурного поля по высоте реакционной зоны в ее поперечных сечениях регистрируются потенциометрами ЭПП-09. Для замера сопротивления слоя катализатора на различных уровнях реактора установлены импульсные линии, которые соединяются с диафрагмами ДМПК-100, передающими показания на вторичные приборы системы «Старт» типа ПВ4 -ЗЭ. [c.111]

    В изолированный пенопластом 11 полиэтиленовый стакан 9 помещают навеску олигоэфира, эмульгатора и катализатора. Вся масса перемешивается мешалкой 4, приводимой в движение электродвигателем 1. Зубчатая передача 3 позволяет менять число оборотов двигателя. Весь прибор для вспенивания 12 герметичен и помещен в воздушный термостат 8, который позволяет поддерживать постоянную начальную температуру (25 °С) реагентов с точностью 1°С. Олигомерная смесь и диизоцианат подаются в стакан через краны 6. Дифференциальная термопара 5, соединенная с потенциометром 7 типа ЭПП-09 через делитель, фиксирует изменение температуры внутри пены. Количество СОг, выделяющееся в процессе вспенивания, измеряется газовым счетчиком 2 и записы Бается потенциометром 13. На валу счетчика жестко укреплен движок реохорда, сигнал с которого подается на потенциометр. Резиновая камера 10 позволяет учитывать количество вспенивающего газа (СОг), поглощаемой водой. Основные характеристики установки приведены ниже  [c.45]

    Нашей промышленностью серийно выпускается большое количество стандартных термопар (приборостроительный завод, г. Луцк). Однако в связи с тем, что при точных испытаниях и исследованиях их почти не применяют, в настояпцей книге они не приведены. Типы серийно выпускаемых термопар и их технические характеристики подробно представлены у О. А. Геращенко и В. Г. Федорова [1965]. [c.87]

    Скорость излучения энергии поверхностью зависит от температуры поверхности, материала и площади матовая черная поверхность излучает больше энергии в секунду, чем полированная, при одинаковой площади и температуре. Чем чернее поверхность, тем интенсивнее излучение, так что максимальное излучение при данной температуре будет у абсолютно черной поверхности. Если иметь такую излучающую поверхность, то можно исследовать зависимость излучающейся энергии только от температуры. При эксперименте излучение с характеристиками, очень близкими к излучению абсолютно черного тела, можно получить от малого отверстия в стенке печи, температура в которой поддерживается постоянной. Если излучение от такого источника разложить системой призм и направить на чувствительный детектор энергии типа термопары, то можно получить распределение энергии по длинам волн. Классические эксперименты в этой области были выполнены Люммером и Прингсгеймом в конце девятнадцатого века. Типичный результат показан на рис. 2.1, где Е% — лучистая энергия, испущенная в единичном интервале [c.18]

    Печь люлечно-подиковая, тупиковая, каркасная, панельного типа с электронагревом предназначена для выпечки широкого ассортимента хлебобулочных изделий. Печь состоит из пустотелых металлических панелей толщиной 250 мм, заполненных минеральной ватой марки 150, двухниточного цепного конвейера с подвешенными 34 люльками, электронагревателей, вытеснительных коробов и термопар. Техническая характеристика печи П-104 приведена в табл. X—3. [c.302]

    К недостаткам описываемых термопар следует отнести нелинейность их характеристики, а также нестабильность характеристик различных парти11 термоэлектродного материала. Испытанные нами вольфрам-молибденовые термопары типа ЦНИИЧМ-1 хотя и имеют линейную характеристику, но мало пригодны для продолжительной работы из-за своей большой чувствительности к кислороду и большой хрупкости. [c.201]

    Такие приборы ГИЭКИ рекомендуется применять в схеме автоматического регулирования тепловых режимов печей, показанной на рис. 119. Импульс от термопары 1 принимается потенциометром 2 и изодромным регулятором 3, который дает приказ на включение исполнительного механизма 5. Перемещение рычага 7 исполнительного механизма при помоши связей одновременно пе-ре/мещает ползунок 8 вдоль переменного сопротивления 6, регулирующего движение золотников (расход мазута) и поворотную дроссельную заслонку 4 на воздухопроводе. Характеристики регулирующей поворотной заслонки 4 и переменного сопротивления 6 должны быть подобраны таким образом, чтобы при всех положениях рычага исполнительного механизма соотношение топливо — воздух оставалось неизменным. Недостатком такой схемы является дросселирование воздуха на воздухопроводе поэтому при данной схеме можно применять лишь форсунки с двухступенчатым подводом воздуха. Кроме того, регулятор подобного типа при работе с малыми расходами мазута дает значительную пульсацию в его подаче, что отрицательно сказывается на работе форсунок. [c.203]

    Разложение близкого к параллельному пучка света (несущего энергию излучения в указанном видимом диапазоне) на его спектральные составляющие можно осуществить с помощью призмы или дифракционной решетки. Количественное сравнение потоков излучения, приходящихся на различные участки видимого спектра, после такого разложения можно провести с помощью различных чувствительных к излучению приемников (болометров, термоэлементов, термопар, фотоэлектрических ячеек). Сочетание диспергирующего элемента (призмы или решетки) с детектором, измеряющим поток излучения и откалиброванным так, чтобы подсчитать этот поток в абсолютных единицах, называется спектрорадио-метром. Если аналогичное устройство предназначено только для количественного сравнения потока излучения в том или ином спектральном интервале с потоком стандартного (эталонного, опорного) пучка лучей, его часто называют спектрофотометром. Прибор такого типа представляет собой очень важный для физика инструмент при практических измерениях цвета, в соответствующем разделе о нем будет рассказано подробнее. С его помощью физик может не только полностью определить физические характеристики, придающие именно данный, а не иной цвет небольшому удаленному источнику света или большой однородно светящейся поверхности, но и характеристики этих источников, которые обусловливают цвета освещаемых ими объектов. Он получает также возможность определить физическую основу цвета прозрачных и непрозрачных природных или синтетических объектов, исследуя, как эти объекты меняют спектральный состав излучения, падающего на них.[c.48]

    Для измерения температуры пленки применялась передвижная термопара с такой же характеристикой. Для установки этой термопары на трубе было сконструировано специальное приспособление. Термопара вводилась в поток в кормовой части его и устанавливалась таким образом, чтобы не было искажения характера течения пленки в точке замера температуры. Для измерения теплоэлектродвижущей силы термопар применялась компенсационная схема с лабораторным высокоомным потенциометром постоянного тока типа ППТВ-1. Холодный спай, общий для всех термопар, был помещен в сосуд Дьюара, заполненный тающим льдом. Таким образом, температура холодного спая 0°С поддерживалась постоянной. Зеркальный гальванометр использовался как нуль-прибор. [c.28]

    Термопары наиболее распространенных типов и их характеристики приведены в табл. XIII.2, а их градуировочные данные—в табл. XII 1.3. [c.450]

    На протяжении ряда лет, завод серийно производит установку УПСТ-2М. Установка имеет блочно-модульную конструкцию, реализующую поверку и градуировку всех типов термопар по ГОСТ 8.338 и МИ 1744 в диапазоне температур от 0°С до 1200°С и термометров сопротивления, в том числе парных для теплосчетчиков, по ГОСТ 8.461 и соответствующим методикам. Установка состоит из двух измерительных блоков (для термопар БИ-1 и для термометров сопротивления БИ-2), двух печей МТП-2МР, термостатов ТН-1М, ТП-2. Кроме этого с установкой могут поставляться образцовые термопары и термометры сопротивления, выравнивающие блоки, термостат ТР-1М, устройство для дробления льда УДП. В составе установки может работать любой вольтметр или потенциометр соответствующего класса точности, например, вольтметр В2-99 нашей разработки. Прецизионный милливольтметр В2 — 99 для поверочного оборудования может использоваться в лабораториях государственных метрологических служб и метрологических служб юридических лиц для измерений напряжений. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения напряжения милливольтметра В-2-99 (6 10″ — -10 и)мВ, где и-измеренное напряжение в мВ. Метрологические характеристики милливольтметра обеспечивают возможность проведения поверки и градуировки образцовых термоэлектрических преобразователей 2-го и 3-го разрядов, всех типов рабочих термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления. [c.168]

    Характеристики различных типов приемников для вакуумного ультрафиолетового излучения детально изучены многими авторами. Постоянная снектральная чувствительность, общая характеристика вакуумных термопар, быстрая и высокостабильная реакция на сигнал эффективно достигаются при использовании фотоумножителей с катодом, покрытым фосфором. В качестве фосфора с успехом применяется салицнлат натрия [21], превращающий коротковолновое излучение в свет, способный проникать в оболочку фотоумножителя, обычно реагирующего лишь на видимый свет. Кролю того, фотоумнолш-тели допускают внешнюю регулировку их чувствительности. При исследованиях в области крайнего ультрафиолета конструкция записывающей фотометрической системы и наилучший способ введения исследуемого образца существенным образом взаимосвязаны.[c.18]

    Бэйли [1] рассматривает влияние температурных градиентов в термоспаях на ошибку, вводимую при измерении поверхностной температуры влияние теплоемкости на запаздывание при изменении температуры и методы расчета характеристик цилиндрических термопар. Для того чтобы свести к минимуму ошибки, обусловленные теплопроводностью электродов, рекомендуется отводить их от термосная по изотермической зоне в стенке трубы [5], [26], [27]. Этот вопрос рассматривается также Элиасом [10], применившим термопары нескольких типов. В исследовательской работе удается вывести электроды аксиально через саму металлическую стенку, а не радиально через поток жидкости [20], хотя этот метод применяется не часто [18]. Розер [25] анали- [c.271]


Типы термопар | Сиб Контролс

Типы термопар

Существуют термопары различных типов, каждый из которых имеет свои собственные цветовые коды для маркировки проводов разнородных металлов. В следующей таблице приведены наиболее распространенные типы термопар и их стандартные цвета, наряду с некоторыми отличительными характеристиками металла для определения полярности, когда цвета проволоки не видны:

Тип термопары

Плюсовой провод

Характеристика

Минусовой провод

Характеристика

Штепсель

Температурный диапазон
T

 

Медь ( голубой )
Желтого цвета

Константан ( красный )
Серебристого цвета

Голубой

— 185 to 370 o С

J

Железо ( белый ) Магнитный, ржавый

Константан ( красный )
Немагнитный

Черный

0 to 760 o С

E

 

Хромель ( фиолетовый )
Блестящий

Константан ( красный )
Матовый

Фиолетовый

0 to 870 o С

K

 

Хромель ( желтый ) Немагнитный

Алюмель ( красный )
Магнитный

Желтый

0 to 1260 o С

N

 

Никросил ( оранжевый )

Нисил ( красный )

Оранжевый

0 to 1260 o С

S

 

Платино — Родий Pt90% — Rh20% ( черный )

Платина ( красный )

Зеленый

0 to 1480 o С

B

 

Платино — Родий Pt70% — Rh40% ( серый )

Платино — Родий Pt94% — Rh6% ( красный )

Серый

0 to 1860 o С

Цвета из данной таблицы применяются только в США и Канаде. Потрясающие разнообразие цветов бывает «стандартным» для каждого типа в зависимости от того, где в мире вы находитесь. Британцы и чехи используют собственную цветовую кодировку, так же, как голландцы и немцы. Франция имеет свой собственный уникальный цветовой код.

Наверное, Вы будете смеяться, но есть ещё цветовая кодировка «Международная», которая не соответствует ни одной из выше перечисленных. Типы S и B используют платину или платино-родиевый сплав с различным легированием положительных и отрицательных проводов. Иногда тип В зеленый и красный, а не серый и красный. Обратите внимание, что отрицательный (−) провод всех типов маркирован красным цветом. Это противоположно тому, к чему привыкли все, работающие с блоками питания, где в красный цвет окрашивается положительная шина питания.

Помимо различия в температурных диапазонах, термопары также различаются типом атмосферы, которую они могут выдерживать при повышенных температурах. Например, термопары типа J из-за того, что материал одного из проводов железо, быстро разрушаются в любой окислительной атмосфере. Под термином «окислительная» понимается атмосфера, содержащая большое количество молекул кислорода или молекул аналогичных элементов, например хлор или фтор. Термопары типа K разрушаются в восстановительной газовой среде, а также в средах с серой и цианидами. (Восстановительная газовая среда — атмосфера, богатая элементами, которые легко окисляются. Фактически любой топливный газ (водород, метан и т.д.), в достаточной концентрации, создаёт восстановительную атмосферу).

Применение термопар типа T ограничено из-за эффекта окисления меди при высокой температуре. Однако, они выдерживают как окислительную, так и восстановительную атмосферы и достаточно хорошо при более низких температурах, даже при условиях высокой влажности.

Типы термопар | Узнайте и сравните типы термопар

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок. Наиболее распространены термопары из «неблагородного металла», известные как типы J, K, T, E и N. Существуют также высокотемпературные калибровки — также известные как термопары из благородных металлов — типов R, S, C и GB.

Различия в типах термопар

Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра проволоки, используемой в термопаре.Хотя калибровка термопары определяет диапазон температур, максимальный диапазон также ограничен диаметром провода термопары. То есть очень тонкая термопара может не достичь полного диапазона температур.

Общие температурные диапазоны термопар
Калибровка Температура
Диапазон
Стандартные пределы
ошибки
Специальные пределы
ошибки
Дж от 0 до 750 ° C

(от 32 ° до 1382 ° F)
Больше из 2.2 ° C

или 0,75%
Более 1,1 ° C

или 0,4%
К от -200 ° до 1250 ° C

(от -328 ° до 2282 ° F)
Более 2,2 ° C

или 0,75%
Более 1,1 ° C

или 0,4%
E от -200 до 900 ° C

(от -328 ° до 1652 ° F)
Больше 1. 7 ° C

или 0,5%
Более 1,0 ° C

или 0,4%
т от -250 до 350 ° C

(от -418 ° до 662 ° F)
Более 1,0 ° C

или 0,75%
Более 0,5 ° C

или 0,4%

Какова точность и температурный диапазон различных термопар?

Важно помнить, что точность и диапазон зависят от таких параметров, как сплавы термопары, измеряемая температура, конструкция датчика, материал оболочки, измеряемая среда, состояние среды (жидкость, твердое тело или газ) и диаметр либо провода термопары (если он оголен), либо диаметр оболочки (если провод термопары не оголен, но в оболочке).

Справочные таблицы для термопар

Термопары вырабатывают выходное напряжение, которое можно соотнести с температурой, которую измеряет термопара. В документации в таблице ниже указаны термоэлектрическое напряжение и соответствующая температура для данного типа термопары. В большинстве документов также указаны температурный диапазон термопары, пределы погрешности и условия окружающей среды.

Почему термопары типа K так популярны? Термопары

типа K настолько популярны из-за их широкого диапазона температур и долговечности.Материалы проводников, используемые в термопарах типа K, более химически инертны, чем тип T (медь) и тип J (железо). Хотя выходная мощность термопар типа K немного ниже, чем у термопар типов T, J и E, она выше, чем у их ближайшего конкурента (тип N), и они используются дольше.

Как выбрать разные типы?

Каждый тип термопары имеет обозначенный цветовой код, определенный в ANSI / ASTM E230 или IEC60584. Тип можно определить по цвету следующим образом:

Калибровка ANSI / ASTM E230 МЭК 60584
Тип K: Желтый (+) / Красный (-) Зеленый (+) / Белый (-)
Тип J: Белый (+) / Красный (-) Черный (+) / Белый (-)
Тип T: Синий (+) / Красный (-) Коричневый (+) / Белый (-)
Тип E: Пурпурный (+) / Красный (-) Пурпурный (+) / Белый (-)
Тип N: Оранжевый (+) / Красный (-) Роза (+) / Белый (-)
Тип R: Черный (+) / Красный (-) Оранжевый (+) / Белый (-)
Тип S: Черный (+) / Красный (-) Оранжевый (+) / Белый (-)
Тип B: Черный (+) / Красный (-) Оранжевый (+) / Белый (-)
Тип C: Не установлено Не установлено

Кроме того, некоторые материалы обладают сильным или слабым магнитным действием:

Положительный тип J (сильно магнитный), положительный тип K (слабый магнитный).

Чтобы определить полярность, подключите термопару к вольтметру, способному измерять милливольты или микровольты и наблюдая за увеличением выходного сигнала при небольшом нагреве наконечника.

Как выбрать разные типы?

Выбор правильного типа термопары зависит от ее соответствия вашим требованиям к измерениям. Вот некоторые моменты, которые следует учитывать:

  • Диапазон температур: Различные типы термопар имеют разные диапазоны температур.Например, тип T с медной опорой имеет максимальную температуру 370C или 700F. Тип K, с другой стороны, может использоваться до 1260 ° C или 2300F.
  • Размер проводника: Диаметр проводов термопары также необходимо учитывать, когда необходимы длительные измерения. Например, термопары типа T рассчитаны на 370C / 700F, однако, если ваша термопара имеет провода # 14AWG (диаметр 0,064 дюйма), они рассчитаны на 370C / 700F. Если ваша термопара имеет провода # 30AWG, температура падает до 150C / 300F. Более подробную информацию можно найти здесь (см. Таблицу внизу страницы H-7).
  • Точность: Термопары типа T имеют самую высокую точность среди всех термопар из недрагоценных металлов: ± 1 ° C или ± 0,75%, в зависимости от того, что больше. Далее следуют тип E (± 1,7 ° C или 0,5%) и типы J, K и N (± 2,2 ° C или 0,75%) для стандартных пределов погрешности (согласно ANSI / ASTM E230).

Другими важными факторами являются материалы оболочки (если используется погружной зонд), изоляционный материал (если провод или поверхностный датчик) и геометрия сенсора.Техническое обучение

Техническое обучение

Функция, типы, выбор и применение

Термопары — это датчики, измеряющие температуру.Их области применения варьируются от промышленного производства и экспериментальных установок до термометра для мяса, который вы используете дома. Их часто используют везде, где важно иметь возможность надежно отслеживать или записывать данные о температуре. Я написал этот блог, чтобы дать вам представление о функциях, типах, выборе и применении термопар.

В этом посте мы рассмотрим:

В заключение мы расскажем о выборе, установке и использовании термопар в инженерных лабораториях.

Для тех, кто хочет быстро оторваться от земли, вот три основных шага по настройке системы контроля температуры:

Краткое руководство пользователя Шаг первый
Приобретите следующее:

— Термопара зонда K-типа
— Разъемы для термопар
— Ручной измеритель термопары

Часто термопары зонда K-типа достаточно для общих измерений. Портативное устройство Omega HH800 является хорошим выбором из-за его основных функций и способности одновременно работать с двумя термопарами разных типов.

Шаг второй
— Подключите провода термопары к разъему термопары с помощью небольшой отвертки и отложите это в сторону.

— На портативном измерителе выберите в меню термопару K-типа.

— Вставьте разъем термопары в счетчик и включите его.

— Выберите желаемые единицы (° F или ° C) в меню портативного измерителя.

— Убедитесь, что температура соответствует вашей температуре окружающей среды.

Примечание. Если измеритель показывает температуру, отличную от окружающей, проверьте тип термопары в настройках портативного измерителя.

Шаг третий

Как только портативный измеритель правильно отображает комнатную температуру, готово! Теперь вы можете установить зонд в свой эксперимент с уверенностью, что он будет показывать правильную температуру.


Что такое термопара?

Как они работают?

Сердечник термопары обычного термоэлементного зонда состоит из двух разнородных металлов, соединенных в одной точке. Когда эта точка подвергается изменению температуры ( ΔT ), между двумя разнородными металлами внутри точки создается температурный градиент.Из-за термоэлектрического эффекта , также известного как эффект Пельтье-Зеебака , , , электрический потенциал В, формируется поперек этого температурного градиента. Калибровка между этим электрическим потенциалом и известными температурами позволяет определять неизвестные температуры на конце термопары. Схема стандартной термопары K-типа показана ниже на рис. 1 .

Рисунок 1: Базовая схема термопары типа K ( Source )

Это поведение можно описать следующим упрощенным термоэлектрическим уравнением, полученным из уравнений, управляющих эффектами Зеебака, Пельтье и Томсона.Более подробную информацию об этом можно найти здесь.


Типы датчиков термопар и их соответствующие свойства

Так же, как существует множество разнообразных применений термопар, существует множество типов термопар, которые им соответствуют. Здесь мы обсудим два наиболее распространенных типа термопар, используемых в промышленности: зонды и термопары для поверхностного монтажа. Вы можете найти ссылки на подробные ресурсы в конце этого раздела.

Зонд

Термопары

используются в любое время, когда вам нужно контролировать или записывать температуру жидкости или газа внутри замкнутого объема, трубы или сосуда под давлением. Пример термопары зонда показан ниже в Рис. 2 .

Рисунок 2: Термопара обычного зондового типа с удлинителем и разъемом (Источник)

Датчики термопары зондового типа бывают различных типов, наиболее распространенными из них являются датчики термоэлементов (разнородных металлов), описанные выше, за которыми следуют платиновые датчики сопротивления, в которых используются либо резисторы с платиновой проволокой, либо плоские пленочные резисторы и датчики термисторного типа в которых используется керамика (оксиды металлов).Последние два типа, хотя и более дорогие, обычно имеют точность от 0,1 ° C до 1,5 ° C, что значительно выше, чем у традиционных датчиков термоэлементов, точность которых варьируется от 0,5 ° C до 5,0 ° C. Прежняя термопара термоэлементного типа, хотя и менее точна, часто подходит для большинства общих применений. Полная таблица сходств и различий приведена ниже в таблице 1.

Таблица 1: Типы датчиков термопар и их соответствующие характеристики (Источник)

Следует отметить, что при использовании датчиков зондового типа в среде, где оболочка и наконечник зонда погружены в жидкость, может возникнуть некоторая ошибка из-за теплопроводности вдоль оболочки термопары в систему или из нее.

Все эти типы термопар можно найти с удлинителями различной длины с разъемами или без них, с резьбовыми или безрезьбовыми вставками, а также с различной длиной оболочки для различных потенциальных применений.

Различные измерительные узлы и их применение

В дополнение к типам датчиков, описанным выше, существуют также различные материалы оболочки, используемые для защиты термоэлементов в различных областях применения. Здесь мы кратко коснемся трех переходов, которые доступны в качестве опций на коммерческой основе: открытые, изолированные и заземленные (заземленные).Каждый из этих типов показан в таблице ниже на рис. 3 .

Открытое соединение: Используется в первую очередь для измерения температуры некоррозионного газа, когда предпочтительно более быстрое время отклика.
Изолированный переход: Для использования в приложениях, где измеряемая жидкость или газ являются коррозионными или иным образом вредны для термоэлемента. Из-за изоляции время отклика меньше, чем у открытого перехода.
Заземленный переход: Вариант изолированного перехода, который рассчитан на приложения с более высоким давлением и имеет более быстрое время отклика. Этот тип также подходит для применения в агрессивных средах.

Рисунок 3: Три типа измерительных переходов (Источник)

Монтаж на поверхность

Термопары для поверхностного монтажа аналогичны обычным термопарам, однако они отличаются тем, что вместо датчика, устанавливаемого на конце оболочки, датчик устанавливается заподлицо с плоским материалом, который может быть прикреплен к поверхности.Плоский монтаж предназначен для устранения ошибок, которые могут возникнуть, если весь датчик не соприкасается с измеряемой поверхностью. По этой причине термопары для поверхностного монтажа часто встречаются с кольцевым датчиком, что упрощает установку с помощью различных распространенных креплений. Они также бывают самоклеящимися или цементируемыми для более низких температур. Их примеры показаны ниже: Рисунок 4 и Рисунок 5 соответственно.

Рисунок 4: Термопара для поверхностного монтажа с монтажным кольцом (Источник)

Рисунок 5: Термопара для поверхностного монтажа с клейкой накладкой (Источник)


Как выбрать настройку термопары

Чтобы правильно выбрать термопару для вашего проекта, необходимо обязательно ответить на несколько основных вопросов:

          • Какую среду вы будете отслеживать?
          • Каков ваш прогнозируемый диапазон температур?
          • Какова ваша желаемая частота дискретизации?
          • Вы хотите записывать или просто отслеживать данные о температуре

Информация о вашей операционной среде дает информацию о вариантах выбора типа оболочки.Температурный диапазон и чувствительность термопар определяются комбинацией сплавов, из которых состоит датчик (например, J-типа, K-типа и т. Д.). В таблице 2 приведен список наиболее распространенных типов термопар.

Таблица 2: Типы и свойства термопар (Источник)

Примечание: Различные типы датчиков термопар были упомянуты до этого момента с целью обучения, однако в этом разделе и в целом вне контекста этого сообщения в блоге, когда кто-то ссылается на тип термопары, они обычно имеют в виду J-типа, K-типа и т. Д.а не тип датчика, который используется внутри самой термопары. Для получения дополнительной информации о типах термопар вы можете посетить Omega.

Желаемая частота дискретизации определяется вашей потребностью или отсутствием необходимости в наблюдении тенденций на малом или большом временном шаге. Если событие короткое или происходит периодически на небольшом временном шаге, датчик с более высокой частотой дискретизации, вероятно, будет иметь больше смысла, поскольку он будет фиксировать детали этого события. Если желательно, как правило, контролировать температуру с течением времени, то, вероятно, будет достаточно менее дорогого датчика с более низкой частотой дискретизации.

Наконец, что наиболее просто, необходимо определить, хотите ли вы отслеживать и отображать данные в реальном времени или записывать их для экспорта для анализа. Если вы хотите контролировать свою температуру и устанавливать предупреждения в режиме реального времени, вы можете подключить провода от термопар к специализированным разъемам для термопар, которые показаны ниже на рис. 6 , а затем использовать портативный цифровой термометр, предназначенный для подключения разъемов термопар. пример которого показан ниже на Рисунок 7 .

Рисунок 6: Разъем термопары (источник)

Рисунок 7: Обычная модель портативного цифрового термометра (Omega HH800) (Источник)

Если ваш проект требует мониторинга и записи данных, термопары должны быть подключены к карте сбора данных, которая затем вставляется в шасси National Instruments (NI) и взаимодействует с программным обеспечением NI LabView . Мы не будем вдаваться в подробности настройки здесь, поскольку это сложный и трудоемкий процесс.

Где купить

Все компоненты, обсуждаемые в этом блоге, являются коммерческими готовыми компонентами, которые можно найти в McMaster-Carr или у предпочитаемого вами авторизованного дилера контрольно-измерительных приборов.


Пример использования

Объединив все это вместе, мы можем пошагово изучить процесс создания пользовательского высокотемпературного теплового колодца с низкими тепловыми потерями, созданного для проверки прототипа двигателя Стирлинга бета-типа.

Рисунок 8: Схема термопары типа K, установленной для контроля высокотемпературного теплового колодца в специальной электрической духовке.

Общая идея этого проекта заключалась в создании теплообменника с постоянной температурой, в который можно было бы поместить горячий конец двигателя Стирлинга. Поскольку количество электричества, которое нагревательный элемент подавал в систему, и характеристики тепловых потерь системы в диапазоне температур были известны, энергия, передаваемая в двигатель Стирлинга, могла быть определена путем сравнения установившегося состояния печи с без прилагаемого Стирлинга. Учитывая, что выходная мощность двигателя Стирлинга также была известна, тогда можно было определить эффективность двигателя Стирлинга.

Чтобы выбрать правильную термопару для этого приложения, мы рассмотрели среду, которую нам нужно было контролировать; Поскольку это была внутренняя часть того, что представляет собой духовку, и мы имели дело с горячим воздухом в качестве рабочего тела, был выбран термометр зондового типа.

Тип термопары зонда зависел от диапазона температур, который мы ожидали увидеть в камере, и, поскольку температура внутри камеры известна — в данном случае она составляла 1100 ° C, мы смогли вернуться к таблице термопар для найдите термопару, диапазон температур которой включает эту температуру.В данном случае мы выбрали термопару К-типа.

В этом случае частота дискретизации не вызывала беспокойства, поскольку мы отслеживали температуру через нечастые интервалы, чтобы убедиться, что регулятор температуры по-прежнему функционирует должным образом.

Установить термопару было так же просто, как вставить зонд в предварительно просверленное и нарезанное резьбой отверстие сбоку высокотемпературного нагревательного колодца. После закрепления концы проводов были подключены к разъему для термопары, который затем был подключен к портативному термометру, который принимает разъемы для термопар — в нашем случае мы использовали измеритель Omega модели HH800.

С помощью термопары, подключенной к портативному измерителю, мы смогли контролировать температуру высокотемпературного тепла в режиме реального времени.


Заключение

Я надеюсь, что этот блог дал вам хороший обзор функций, типов, выбора и применения термопар. Если у вас есть другие вопросы, не стесняйтесь оставлять комментарии или обращаться к нам напрямую. И не забудьте подписаться на наш блог, чтобы получать больше полезных статей о сборе данных, датчиках и анализе.

Похожие сообщения:

Термопары

Введение в измерение температуры

Термопара — датчик для измерения температуры. Этот датчик состоит из двух разнородных металлических проводов, соединенных одним концом и подключенных к
термометр с термопарой или другое устройство с функцией термопары на другом конце.При правильной настройке термопары могут обеспечивать измерения температуры.
в широком диапазоне температур. Термопары

известны своей универсальностью в качестве датчиков температуры, поэтому обычно используются в широком диапазоне применений — от термопар промышленного использования до обычных термопар, используемых в коммунальных службах и обычных приборах. Из-за широкого диапазона моделей и технических характеристик чрезвычайно важно понимать его основную структуру, принцип работы и диапазоны, чтобы лучше определить, какой тип и материал термопары подходит для вашего применения.

Подробнее о термопарах

Эффект Зеебека

В 1821 году Томас Зеебек обнаружил непрерывный ток в термоэлектрической цепи, когда два провода из разнородных металлов соединяются на обоих
заканчивается и один из концов нагревается.

Как работает термопара?

Когда два провода, состоящие из разнородных металлов, соединяются на обоих концах и один из концов нагревается, в проводе протекает постоянный ток.
термоэлектрическая цепь. Если эта цепь разорвана в центре, сетевое напряжение разомкнутой цепи (напряжение Зеебека) является функцией соединения
температура и состав двух металлов. Это означает, что когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно коррелировано с
температура.

Типы термопар

Термопары доступны в различных комбинациях металлов или калибровок. Наиболее распространены термопары из «основного металла», известные как типы J, K, T, E.
и N. Существуют также высокотемпературные калибровки — также известные как термопары из благородных металлов — типов R, S, C и GB.

Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в
термопара.

Хотя калибровка термопары определяет диапазон температур, максимальный диапазон также ограничен диаметром термопары.
провод. То есть очень тонкая термопара может не достичь полного диапазона температур.

Термопары типа

K известны как универсальные
термопара из-за невысокой стоимости и температурного диапазона.

Как выбрать термопару

1.Определите область применения, в которой будет использоваться термопара

2. Проанализируйте диапазоны температур, в которых будет работать термопара.

3. Примите во внимание любую химическую стойкость, необходимую для материала термопары или оболочки

4. Оцените потребность в стойкости к истиранию и вибрации

5. Перечислите все требования для установки.

Как выбрать тип термопары?

Поскольку термопары измеряют в широком диапазоне температур и могут быть относительно прочными, термопары очень часто используются в промышленности. При выборе термопары используются следующие критерии:
— Диапазон температур
— Химическая стойкость материала термопары или оболочки
— Устойчивость к истиранию и вибрации
— Требования к установке (может потребоваться совместимость с существующим оборудованием; существующие отверстия могут определять диаметр зонда)

Какое время отклика термопары?

Постоянная времени определяется как время, необходимое датчику для достижения 63.2% ступенчатого изменения температуры при заданном наборе условий.
Чтобы датчик приблизился к 100% значения ступенчатого изменения, требуется пять постоянных времени. Термопара с открытым спаем обеспечивает самый быстрый отклик.
Кроме того, чем меньше диаметр оболочки зонда, тем быстрее отклик, но максимальная температура может быть ниже. Однако имейте в виду, что иногда
оболочка зонда не может выдерживать полный температурный диапазон термопарного типа. Узнайте больше о времени отклика термопары.

Как мне узнать, какой тип соединения выбрать?

Доступны зонды с термопарами в оболочке с одним из трех типов спая: заземленным, незаземленным или открытым.
На конце зонда с заземленным переходом провода термопары физически прикреплены к внутренней стороне стенки зонда. Это приводит к хорошей теплопередаче.
снаружи через стенку зонда до спая термопары.В незаземленном зонде спай термопары отделен от стенки зонда.
Время отклика ниже, чем у заземленного типа, но незаземленный обеспечивает электрическую изоляцию.

Выберите подходящую термопару

Термопара из бисера проволоки

Формы вращающихся анемометров с механической скоростью могут быть описаны как принадлежащие к классу лопастных или гребных. В этом стиле
анемометра ось вращения должна быть параллельна направлению ветра и, следовательно, обычно горизонтальна. На открытых пространствах
ветер меняется по направлению, и ось должна следовать за его изменениями. В случаях, когда направление движения воздуха всегда одно и то же,
как, например, в вентиляционных шахтах и ​​зданиях, используются ветровые лопатки, известные как счетчики воздуха, которые дают наиболее удовлетворительный результат.
полученные результаты.Пластинчатые анемометры доступны с дополнительными функциями, такими как измерение температуры, влажности и точки росы, измерение объема.
возможность преобразования и регистрации данных.

Датчик термопары

Зонд термопары состоит из провода термопары, помещенного внутри металлической трубки. Стенка трубки называется оболочкой зонда. Общий
материалы оболочки включают нержавеющую сталь и Inconel®. Инконель поддерживает более высокие диапазоны температур, чем нержавеющая сталь, однако нержавеющая сталь часто
предпочтительнее из-за его широкой химической совместимости. Для очень высоких температур также доступны другие экзотические материалы для оболочки. Посмотреть нашу линию высоких
температурные экзотические термопары.

Наконечник термопары доступен в трех различных исполнениях. Заземленный, незаземленный и незащищенный. С заземленным наконечником термопара находится в
контакт со стенкой оболочки. Заземленный переход обеспечивает быстрое время отклика, но он наиболее чувствителен к контурам электрического заземления. В необоснованном
спаев термопара отделяется от стенки оболочки слоем изоляции. Наконечник термопары выступает за пределы стенки оболочки с открытым спаем. Термопары с открытым спаем лучше всего подходят для измерения воздуха.

Поверхностный зонд

Для большинства типов датчиков температуры сложно измерить температуру твердой поверхности. Чтобы обеспечить точное измерение, весь
Площадь измерения датчика должна соприкасаться с поверхностью.Это сложно при работе с жестким датчиком и жесткой поверхностью. С
термопары изготовлены из пластичных металлов, спай может быть плоским и тонким, чтобы обеспечить максимальный контакт с жесткой твердой поверхностью. Эти термопары
являются отличным выбором для измерения поверхности. Термопара может быть даже встроена в механизм, который вращается, что делает ее пригодной для измерения
температура движущейся поверхности. Тип K — это ChrOMEGA ™ / AlOMEGA ™.

Беспроводные термопары

Беспроводные передатчики Bluetooth, которые подключаются к смартфонам или столам для регистрации и отслеживания измерений температуры.Эти преобразователи измеряют различные входные сигналы датчиков, включая, помимо прочего, температуру, pH, RTD, относительную влажность.
Передача данных осуществляется по беспроводной технологии Bluetooth на смартфон или планшет.
с установленным приложением. Приложение позволит смартфону выполнить сопряжение и настроить несколько передатчиков.

Часто задаваемые вопросы

Какова точность и температурный диапазон различных термопар?

Вы можете узнать больше о точности термопары и диапазонах температур с помощью этого цветового кода термопары.
стол.Важно помнить, что и точность, и дальность зависят от таких факторов, как
сплавы термопары, измеряемая температура, конструкция датчика, материал оболочки, измеряемая среда, состояние
среды (жидкой, твердой или газовой) и диаметра провода термопары (если он обнажен) или диаметра оболочки (если провод термопары не
обнажены, но обшиты).

Что следует использовать: заземленный или незаземленный зонд?

Это зависит от приборов.Если есть вероятность, что может быть ссылка на землю (обычная для контроллеров с неизолированными входами), тогда
требуется незаземленный зонд. Если прибор представляет собой портативный измеритель, то почти всегда можно использовать заземленный зонд.

Могу ли я использовать какой-либо мультиметр для измерения температуры с помощью термопар?

Величина термоэлектрического напряжения зависит от закрытого (чувствительного) конца, а также от открытого (измерительного) конца отдельных выводов термопары из сплава. Приборы для измерения температуры, в которых используются термопары, учитывают температуру на измерительном конце для определения температуры на измерительном конце.
Большинство милливольтметров не имеют такой возможности и не имеют возможности выполнять нелинейное масштабирование, чтобы преобразовать милливольтметры в
значение температуры. Можно использовать справочные таблицы для корректировки определенных показаний милливольт и расчета измеряемой температуры.Тем не менее
значение коррекции необходимо постоянно пересчитывать, так как оно обычно не является постоянным во времени. Небольшие изменения температуры на измерительном приборе
и чувствительный конец изменит значение коррекции.

Как выбрать между термопарами, резистивными датчиками температуры (RTD), термисторами и инфракрасными приборами?

Вы должны учитывать характеристики и стоимость различных датчиков, а также доступное оборудование. Кроме того, термопары обычно могут
измерять температуры в широком диапазоне температур, недорого и очень надежно, но они не так точны и стабильны, как термометры сопротивления и термисторы. RTD
стабильны и имеют довольно широкий диапазон температур, но не такие прочные и недорогие, как термопары. Поскольку они требуют использования электрического тока для
При проведении измерений RTD могут иметь неточности из-за самонагрева.Термисторы, как правило, более точны, чем RTD или термопары, но у них гораздо больше
более ограниченный температурный диапазон. Также они подвержены самонагреву. Инфракрасные датчики можно использовать для измерения температуры выше, чем у других устройств.
и делать это без прямого контакта с измеряемыми поверхностями. Однако они обычно не так точны и чувствительны к поверхностному излучению.
эффективность (точнее, коэффициент излучения поверхности). Используя оптоволоконные кабели, они могут измерять поверхности, которые находятся вне прямой видимости.

Справочные таблицы термопар

Термопары производят выходное напряжение, которое можно соотнести с температурой, которую измеряет термопара. Документы в таблице ниже
укажите термоэлектрическое напряжение и соответствующую температуру для данного типа термопары. В большинстве документов также указывается термопара.
диапазон температур, пределы погрешности и условия окружающей среды.

Термопара типа B (° C)
Термопара типа B (° F)
Тип термопары C (° C)
Тип термопары C (° F)
Термопара типа E (° C)
Термопара типа E (° F)
Термопара типа J (° C)
Термопара типа J (° F)
Термопара типа K (° C)
Термопара типа K (° F)
Термопара типа N (° C)
Термопара типа N (° F)
Термопара типа R (° C)
Термопара типа R (° F)
Термопара типа S (° C)
Термопара типа S (° F)
Тип термопары T (° C)
Термопара типа T (° F)
Вольфрам и вольфрам / Рений
CHROMEGA ™ vs. Золото-0,07
Атомный процент железа

Термопары | Сопутствующие товары

↓ Посмотреть эту страницу на другом языке или регионе ↓

Типы термопар

Термопара — это датчик температуры, который используется для измерения температуры в производственных, механических и научных приложениях, а также в бытовых приборах.Термопара может быть полезна для обеспечения надлежащего нагрева поверхностей, таких как сталь или другие металлы или металлические сплавы, для обработки или для определения того, когда контейнер или место слишком горячие и необходимо ввести охлаждающую жидкость.

Термопара работает на основе дифференциальных вычислений от известной точки температуры, называемой холодным или эталонным спаем, и датчика, подключенного к измеряемому устройству. Лабораторные условия допускают естественный холодный спай, но применяемые условия термопары часто требуют использования искусственно созданной постоянной температуры.Поскольку напряжения, создаваемые при соединении разнородных металлов, известны и постоянны, они используются в качестве контрольных точек в зависимости от их отношения к измерительному переходу. Когда машина определяет эту разницу, она вычисляет температуру и отправляет сообщение на измерительное устройство.

Поскольку разные комбинации металлов вызывают разную температуру, и эти разные металлы имеют разные уровни прочности и прочности, исследователи создали стандартизированные комбинации, чтобы максимально использовать потенциал результатов в стандартизированном наборе комбинаций.

Существует четыре различных классификации пар термопар, наиболее выделяемых заглавными буквами. Это домашний класс, высший класс, редкий класс и экзотический класс. Класс домашнего тела состоит из «стандартных» или обычно используемых металлов, тогда как класс верхней корки представляет все комбинации платины. Класс редких металлов состоит из тугоплавких металлов, а класс экзотических металлов гораздо более специфичен по своей природе, обычно это особые комбинации редких металлов, используемые для определенных целей.

3

3

3

900 градусов по Цельсию

E

3

Хромель (+)

Тип термопары

Состав

Диапазон температур

Platinum

Platinum

2500-3100 градусов F

Платина 6% родий (-)

1370-1700 градусов C

C

W5Re Вольфрам 5% рений (+)

3000-4200 градусов по Фаренгейту

W26Re Вольфрам 26% рений (-)

Хромель (+)

200-1650 градусов F

Константан (-)

95-900 градусов C

Железо (+)

200-1400 градусов по Фаренгейту

Константан (-)

95-760 градусов C

5

200-2300 градусов F

Алюмель (-)

95-1260 градусов C

M

Никель (+)

32-2250 градусов F

Никель (-)

0-1287 градусов C

905 905 N

Никросил (+)

1200-2300 градусов F

Nisil (-)

650-1260 градусов C

R

9003 5

Платина 13% Родий (+)

1600-2640 градусов F

Платина (-)

870-1450 градусов C

Платина 10% родий (+)

1800-2640 градусов F

Платина (-)

980-1450 градусов C

79 T

Медь (+)

отрицательный 330-660 градусов F

Constantan (-)

отрицательный 200-350 градусов C

0

0

Редкие и экзотические термопары не имеют присвоенных им специальных буквенных кодов, потому что они используются гораздо реже. Однако некоторые из этих комбинаций имеют стандартные диапазоны температур, перечисленные в технической литературе.

В дополнение к системе нумерации термопары обычно имеют цветовую кодировку. Цветовая кодировка отличается от страны к стране, поэтому лучше искать другую цветовую кодировку в зависимости от страны, из которой поступает материал.

Некоторые применения термопар включают измерение стали во время обработки. Термопары типов B, K, R и S наиболее подходят для этой работы из-за их высоких температурных диапазонов.Это помогает производителю узнать, когда расплавленный материал плавится до достаточной температуры. Нагревательные приборы также хорошо работают с термопарами. Газовые приборы могут стать слишком горячими, если их нагнетать до насыщения, что может создать опасные ситуации, когда газ находится под давлением и присутствуют высокие температуры. Термопары могут считывать температуру и активировать устройства отключения газа, когда ситуация становится нестабильной.

Термопары, датчики и типы термопар

Датчики термопары

отличаются от обычных типов термопар своей меньшей конструкцией и возможностью изгиба.Благодаря этим особенностям их можно использовать в труднодоступных местах.

Сборка датчика термопары

Термопара этого типа состоит из внешней металлической оболочки, которая содержит изолированные внутренние выводы, залитые внутри керамического компаунда высокой плотности (кабель с минеральной изоляцией, также называемый кабелем MI). Термопары в оболочке можно изгибать до минимального радиуса, в пять раз превышающего диаметр оболочки, и этот тип термопар устойчив к экстремальной вибрации.

Inconel 600 или нержавеющая сталь — это материалы оболочки, которые в основном используются для этого типа термопар. Inconel 600 (сплав Ni 2.4816) — стандартный материал для высокотемпературных применений, требующих устойчивости к коррозии; и для применений, требующих устойчивости к индуцированному коррозионному растрескиванию под напряжением и точечной коррозии, когда среда содержит хлорид. Датчики термопары, изготовленные из Inconel 600, устойчивы к галогенам, хлору, хлористому водороду и аммиаку в водных растворах.Датчики термопары, изготовленные из нержавеющей стали 316, обеспечивают высокую стойкость к агрессивным средам, а также к парам и дымовым газам в химических средах.

В нашем обширном ассортименте термопар типа вы можете найти подходящую версию для любого применения.

Часто используемые типы термопар:

Тип K : термопары NiCr-NiAl подходят для использования в окислительной атмосфере или в атмосфере инертного газа до 2100 ° F (ASTM E230: 2200 ° F) с проводом самого большого диаметра.

Тип J : термопары Fe-CuNi подходят для использования в вакууме; в окислительной и восстановительной атмосферах; или в атмосфере инертного газа. Они используются для измерения температуры до 1300 ° F (ASTM E230: 1400 ° F) с проводом самого большого диаметра.

Тип N : термопары NiCrSi-NiSi подходят для использования в окислительной атмосфере; в атмосфере инертного газа; или в атмосфере сухого восстановления до 2200 ° F (ASTM E230: 2300 ° F). Они должны быть защищены от сернистой атмосферы.Они очень точны при высоких температурах. Напряжение источника (ЭДС) и температурный диапазон практически такие же, как у термопары типа К. Они используются в приложениях, где требуется более длительный срок службы и большая стабильность.

Тип E : Термопары NiCr-CuNi подходят для использования в окислительной атмосфере или в атмосфере инертного газа до 1600 ° F (ASTM E230: 1650 ° F) с проводом самого большого диаметра.

Тип T : термопары Cu-CuNi подходят для температур ниже 32 ° F с верхним пределом температуры 650 ° F (ASTM E230: 700 ° F) и могут использоваться в окислительной, восстановительной или инертной газовой среде.Они не подвержены коррозии во влажной атмосфере.

Чтобы определить тип термопары для применения, рассмотрите прямой контакт со средой.

Термопары

типов R, S и B также доступны со встроенным кабелем MI. Для получения информации о температурном диапазоне, классе точности и размерах для этих термопар в благородной оболочке обращайтесь в службу технической поддержки WIKA по телефону 1-888-431-1559 (нажмите 1).

Конструкции наконечников термопар


Свяжитесь с нами

Хотите получить дополнительную информацию? Напишите нам:

Сколько типов термопар существует и чем они отличаются?

Тип K, Тип J, Тип N — список типов термопар выглядит как алфавитный суп.По мере того, как технологии совершенствуются, а производители предлагают больше возможностей, становится все труднее отслеживать все различные названия и классификации. В этой статье описаны 11 наиболее распространенных типов промышленных термопар.

Термопары — одно из наиболее распространенных устройств, используемых в различных отраслях и сферах применения для измерения температуры. Эти электрические термометры состоят из двух проводов из разнородных металлов, соединенных вместе в точке измерения, также известной как горячий спай. Из-за разницы в электроотрицательности двух металлов изменения температуры в горячем спайе вызывают разность напряжений на другом конце проводов, называемом точкой соединения или холодным спаем. (См. Это видео для получения более подробной информации о том, что такое термопары и как они работают.)

Типы термопар

Что отличает одну термопару от другой, так это металлы в ее двух проводах: положительной и отрицательной. Поскольку каждый тип термопары имеет разные пары, они различаются температурными пределами, условиями процесса (инертная, окислительная, восстановительная атмосфера, сильная вибрация) и т. Д. Но сколько существует типов термопар?

Точное число определить непросто.Он увеличивается по мере того, как производители разрабатывают новые составы / пары и по мере их признания организациями по стандартизации, и уменьшается по мере того, как определенные типы термопар теряют популярность и становятся устаревшими. Затем есть термопары с разными названиями, но лишь немного отличающиеся вариации одних и тех же пар.

Но мы можем с уверенностью сказать, что существует две основные группы термопар. В одном из них используются такие материалы, как железо, никель, медь и хром — недрагоценные металлы, которые в паре создают высокие термоэлектрические напряжения. Другая группа состоит из более дорогих благородных металлов, таких как родий, платина, рений и вольфрам, которые используются при гораздо более высоких температурах.

Условные обозначения для термопар

Большинство термопар имеют только буквенные названия, и эти обозначения кажутся произвольными. Другими словами, буквы не соответствуют химическому символу доминирующего металла, а их типы не стандартизированы в алфавитном порядке. Американский национальный институт стандартов (ANSI) и аккредитованное ANSI Американское общество испытаний и материалов (ASTM) перечисляет девять основных типов термопар: B, E, J, K, N, R, S, T и C.

Единственным исключением из произвольных обозначений являются термопары, содержащие вольфрам с химическим обозначением W и рений. Число после буквы W указывает, сколько рения находится в положительной ветви. Например, тип W5 означает, что положительная ветвь состоит на 95% из вольфрама и 5% из рения. Если числа нет, в положительной ветви нет рения. Вольфрамовые термопары имеют самый высокий температурный предел среди всех типов: до 4200 ° F (2320 ° C)

В то время как большинство термопар имеют одно название, у этих трех типов вольфрама их больше:

  • Тип W5 или Тип C
  • Тип W3 или Тип D
  • Тип WR или Тип W или Тип G

Типы, состав и применение термопар

Итак, сколько существует типов термопар? Быстрый ответ: «как минимум 11.Самыми распространенными являются K, J, N, E и T — с менее дорогими основными металлами. Вот краткое руководство по всем типам термопар, доступных в WIKA.

W5 (C)

Тип

Материалы

(положительное плечо указано первым)

Максимальная температура

Типичные области применения

Хромель (NiCr)

Алюмель (NiAl)

2300 ° F (1260 ° C)

НПЗ

J

Константан (CuNi)

1400 ° F (760 ° C)

Литье под давлением

N

Nicrosil (NiCrSi)

0 Nisil (NiCrSi)

Nisil 2300 ° F (1260 ° C)

НПЗ, нефтехимия

E 90 003

Хромель (NiCr)

Константан (CuNi)

1600 ° F (870 ° C)

электростанции

T

Медь (Cu)

Константан (CuNi)

700 ° F (370 ° C)

криогеника, морозильники, производство продуктов питания

R

Платина — 13% Родий

35 Платина

2700 ° F (1480 ° C)

Установки для извлечения серы

S

Платина — 10% родий

Платина

2700 ° C (1,480 ° C)

высокотемпературные печи, биотехнологии, фармацевтика, лаборатории

B

Платина — 30% родий

Платина — 6% родий

3100 ° F (1700 ° C)

Производство стекла

WR * (G)

Вольфрам

Вольфрам — 26% 5

4200 ° F (2320 ° C)

полупроводники, солнечные, аэрокосмические

W3 (D)

Вольфрам — 3% рений Вольфрам — 25% рений

Вольфрам — 5% рений Вольфрам — 26% рений

* также известный как тип W

Подробнее о проводах для термопар WIKA. ‘магнетизм, цвета, коды и условия эксплуатации.По вопросам о том, какой электронный датчик температуры подходит для вашего применения, обращайтесь к нашим специалистам ETM.

Датчик термопары

: что это такое, типы и руководство по покупке

Термопара — это устройство, известное для измерения температуры, которое состоит из датчиков различных типов, из которых потребители могут выбирать. От термопары K-типа до J-типа, T-типа и других, понимание их различий и покупка термопары, подходящей для вашего следующего проекта Arduino, может оказаться непростой задачей!

Не бойтесь, в этом руководстве я помогу вам, объяснив:

  • Что такое термопара?
  • Как работает термопара?
  • Какой тип термопары?
  • Как выбрать термопару?
  • Как использовать термопару с Arduino?

Что такое термопара? Определение

Термопара типа K

Термопара — это датчик, сделанный из двух металлических частей, используемый для измерения температуры. Эти два куска металла свариваются на одном конце, образуя стык, на котором измеряется температура.

На изображении выше изображена термопара типа K, которую можно приобрести в Seeed! Вы можете нажать здесь, чтобы узнать больше!

Как работают термопары?

Принцип работы термопар

Термопара работает по принципу эффекта Зеебека (также известного как термоэлектрический эффект), принципа, открытого немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком еще в 18 веке.

Эффект Зеебека утверждает, что когда два разных металла соединяются вместе на двух стыках, создается электродвижущая сила (ЭДС).

Чтобы лучше понять этот принцип работы, мы рассмотрим схему термопары!

Описание схемы термопары

На схеме ниже показана электрическая цепь, которая обычно встречается в термопарах. Вот как работают термопары на этой иллюстрации:

  • Два куска металла свариваются на одном конце, образуя соединение
  • Горячий спай — это источник тепла, который генерирует температуру
  • При изменении температуры между металлами возникает перепад напряжения
  • Термопара справочные таблицы затем используются для интерпретации напряжения для рассчитываемой температуры

Для чего используются термопары?

Теперь, когда мы поняли, как работают термопары, мы рассмотрим их применение.

Термопары используются не только в промышленности, но и в повседневных бытовых приборах:

  • Промышленное применение:
    • Измерение температуры металлов
    • Измерение температуры печей, двигателей, технологических процессов
    • Пищевая промышленность; пастеризация молока и криогенная
  • Повседневные применения:
    • Термопарная печь
    • Печи
    • Тостеры

В целом, термопары являются широко используемым типом датчиков температуры, хотя они и используются для измерения температуры. содержит различия по сравнению с другими типами датчиков температуры, такими как RTD и термостат.О различиях мы поговорим позже.

В чем разница между термопарой, RTD, термистором?

Термопару можно сравнить с RTD и термисторами, поскольку все они являются распространенными типами датчиков для измерения температуры.

Примечание. Следующая таблица предназначена только для сравнения, где пригодность каждого датчика зависит от того, что вы пытаетесь с ним сделать.

RTD Термизистор Термопара
Как измеряется температура Использует металлические резисторы и измеряет температуру путем изменения сопротивления Использует керамический / полимерный резистор и измеряет температуру путем изменения сопротивления Использует два металлических провода и измеряет температуру через перепад напряжения в переходах.
Типовой диапазон температур от -200 до 650 ° C от -100 до 325 ° C от 200 до 1750 ° C
Стоимость Самые дорогие От низкой до умеренной Самый низкий
Чувствительность обнаружения Низкая чувствительность, общее время отклика от 1 до 50 с Достойная чувствительность при общем времени отклика Хорошая чувствительность при общем времени отклика 0. От 10 до 10 с
Линейность Довольно линейный Экспоненциальная Нелинейный
Тепловое возбуждение Обязательно, текущий источник Обязательно, источник напряжения Не требуется
Долговременная стабильность Стабильный, 0,05 ° C Стабильный, 0,2 ° C переменная
Лучше всего подходит для Более стабильные показания с типичной точностью ± 0.1 ° С Постоянные показания с типичной точностью ± 0,1 ° C Более высокий температурный диапазон с типичной точностью ± 0,5 ° C

Помимо приведенного выше сравнения термопар, термопар и термисторов, также часто говорят о различиях между термопарами и термобатареями.

Чтобы вам было проще понять, есть только одно главное отличие, которое вы должны принять к сведению:

  • Термопара — это датчик, состоящий из двух металлических частей, используемый для измерения температуры.
  • Термобатарея — это устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую

Какие типы термопар?

Теперь, когда вы поняли, что такое термопары и как они работают, мы теперь более подробно рассмотрим, какие типы термопар?

Существует 8 типов термопар, классифицируемых как «недрагоценный металл» и «благородный металл», а именно:

  • Тип термопары, изготовленный из основного металла:
    • Тип K
    • Тип J
    • Тип T
    • Тип E
    • Тип N
  • Тип термопары, сделанный из благородного металла:

Тип K Самый популярный)

Несомненно, наиболее популярным типом термопар является термопара типа K.Он известен своим широким диапазоном температур и долговечностью, поэтому многие считают его!

Вот все о термопаре типа К:

Использованный свинец:

  • Никель-Хром (+), Алюмель (-)

Цветовой код:

  • ANSI (Америка): желтый (+), красный (-)
  • IEC: зеленый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от -200 ° C до 1250 ° C
  • по Фаренгейту: от -328 до 2,282F

Точность

  • Стандарт: +/- 2. 2 ° C или +/- 0,75%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или +/- 0,4%

Термопара типа J (менее мощный вариант, чем K)

Во-вторых, в списке основных металлов стоит термопара J-типа. Несмотря на меньший температурный диапазон и меньшую чувствительность при более высоких температурах, это все еще распространенный вариант!

Вот все о термопаре типа J:

Использованный свинец:

Цветовой код:

  • ANSI (Америка): белый (+), красный (-)
  • IEC: черный (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от -210 до 760 ° C
  • по Фаренгейту: от –346 до 1,400F

Точность:

  • Стандарт: +/- 2.2 ° C или +/- 0,75%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или +/- 0,4%

Термопара типа T (низкотемпературная опция)

В-третьих, термопары типа T. Обычно используется в пищевой промышленности, где требуются чрезвычайно низкие температуры, например, в криогенике, и обеспечивает более низкие показания температуры, несмотря на меньший диапазон температур.

Вот все о термопреобразователях типа T:

Использованный свинец:

  • Медь (+), константан (-)

Цветовой код:

  • ANSI (Америка): синий (+), красный (-)
  • IEC: коричневый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от -270 до 370 ° C
  • по Фаренгейту: от -454 до 700F

Точность:

  • Стандарт: +/- 1.0 ° C или +/- 0,75%
    Специальные пределы погрешности: +/- 0,5 ° C или 0,4%

Термопара типа E (точность выше, чем у K&J)

Прежде чем вы прочитаете заголовок и поймете, тип E — лучший тип термопары, потому что он имеет более высокую точность, чем популярные, подождите!

Термопара типа

E действительно обеспечивает более высокую точность и более сильный сигнал, чем тип K&J, но только при умеренных диапазонах температур и ниже!

Вот и все о термопаре типа Е!

Использованный свинец:

  • Никель-хром (+), константан (-)

Цветовой код:

  • ANSI (Америка): фиолетовый (+), красный (-)
  • IEC: фиолетовый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от -200 до 900 ° C
  • по Фаренгейту: от -328 до 1652F

Точность:

  • Стандарт: +/- 1. 7 ° C или +/- 0,5%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 1,0C или 0,4%

Термопара типа N (дорогая версия типа K)

Термопара типа N имеет аналогичные характеристики с популярным типом K с точки зрения предела температуры и точности, хотя и стоит дороже.

Вот все о термопаре типа N:

Использованный свинец:

Цветовой код:

  • ANSI (Америка): оранжевый (+), красный (-)
  • IEC: розовый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от -270 до 392 ° C
  • по Фаренгейту: от -454 до 2300F

Точность:

  • Стандарт: +/- 2.2 ° C или +/- 0,75%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 1,1 ° C или 0,4%

Термопара типа S (высокотемпературная термопара)

Первой из трех термопар из благородных металлов является термопара типа S. Разработанная с возможностью измерения высоких температур, она обычно используется в условиях, которые этого требуют. Такими условиями являются фармацевтическая промышленность, биотехнологии и т. Д.

Вот все о термопаре типа S:

Использованный свинец:

  • Платина Родий (+), Платина (-)

Код цвета:

  • ANSI (Америка): черный (+), красный (-)
  • IEC: оранжевый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от 0 до 1450 ° C
  • по Фаренгейту: от 32 до 2642F

Точность:

  • Стандарт: +/- 1.5 ° C или +/- 0,25%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 0,6 ° C или 0,1%

Термопара типа R (аналогична, но дороже, чем тип S)

Во-вторых, три термопары из благородных металлов относятся к типу R. Подобно типу S, он разработан с возможностью измерения высоких температур. Однако тип R дороже, чем тип S, поскольку он состоит с более высоким процентным содержанием родия.

Вот все о термопаре типа R:

Использованный свинец:

  • Платина Родий (+), Платина (-)

Цветовой код:

  • ANSI (Америка): черный (+), красный (-)
  • IEC: оранжевый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от 0 до 1450 ° C
  • по Фаренгейту: от 32 до 2642F

Точность:

  • Стандарт: +/- 1.5 ° C или +/- 0,25%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 0,6 ° C или 0,1%

Термопара типа B (верхний предел температуры)

Последней в этом списке находится термопара типа B. Думал, что у Type R и Type S есть предел высокой температуры? Тип B улучшает это, имея более высокий предел температуры среди всех перечисленных!

Он не только предлагает самый высокий температурный предел, но также поддерживает точность и стабильность при таких высоких температурах!

Вот все о термопаре типа B:

Использованный свинец:

  • Платина Родий (+), Платина Родий (-)

Код цвета:

  • ANSI (Америка): черный (+), красный (-)
  • IEC: оранжевый (+), белый (-)

Диапазон температур:

  • от 0 до 1700 ° C
  • по Фаренгейту: от 32 до 3100F

Точность:

  • Стандарт: +/- 0. 5%
  • Специальные пределы погрешности: +/- 0,25%

Каковы различия между всеми термопарами типа

Вот сводная сравнительная таблица между всеми типами термопар. Вы можете обратиться к этому при принятии решения о выборе термопары

.

Используемый свинец Цветовой код Диапазон температур Точность
Тип К Никель-хром (+)
Алюмель (-)
ANSI (Америка): желтый (+), красный (-)

IEC: зеленый (+), белый (-)

От 200 ° C до 1250 ° C

по Фаренгейту: от –328 до 2,282F

Стандарт: +/- 2.2 ° C или +/- 0,75%

Специальный: +/- 1,1 ° C или +/- 0,4%

Тип J Утюг (+)
Константин (-)
ANSI (Америка): белый (+), красный (-)

IEC: черный (+), белый (-)

от -210 до 760 ° C

по Фаренгейту: от –346 до 1,400F

Стандартный: +/- 2,2 ° C или +/- 0,75%

Специальный: +/- 1,1 ° C или +/- 0,4%

Тип Т Медь (+)
Константан (-)
ANSI (Америка): синий (+), красный (-)

IEC: коричневый (+), белый (-)

-270 ДО 370 ° C

Фаренгейта: от -454 до 700F

Стандарт: +/- 1. 0 ° C или +/- 0,75%

Специальный: +/- 0,5 ° C или 0,4%

E тип Никель-хром (+)
Константан (-)
ANSI (Америка): фиолетовый (+), красный (-)

IEC: фиолетовый (+), белый (-)

от -200 до 900 ° C

по Фаренгейту: от -454 до 1600F

Стандартный: +/- 1,7 ° C или +/- 0,5%

Специальный: +/- 1,0C или 0,4%

N тип Никросил (+)
Нисил (-)
ANSI (Америка): оранжевый (+), красный (-)

IEC: розовый (+), белый (-)

от 270 до 392 ° C

по Фаренгейту: от -454 до 2300F

Стандарт: +/- 2.2 ° C или +/- 0,75%

Специальный: +/- 1,1 ° C или 0,4%

Тип S Платина Родий (+)
Платина (-)
ANSI (Америка): черный (+), красный (-)

IEC: оранжевый (+), белый (-)

от 0 до 1450 ° C

по Фаренгейту: от -32 до 2642F

Стандартный: +/- 1,5 ° C или +/- 0,25%

Специальный: +/- 0,6 ° C или 0,1%

R тип Платина Родий (+)
Платина (-)

Более высокое процентное содержание родия

ANSI (Америка): черный (+), красный (-)

IEC: оранжевый (+), белый (-)

от 0 до 1450 ° C

по Фаренгейту: от -32 до 2642F

Стандарт: +/- 1. 5 ° C или +/- 0,25%

Специальный: +/- 0,6 ° C или 0,1%

Тип B Платина Родий (+)

Платина Родий (-)

ANSI (Америка): черный (+), красный (-)

IEC: оранжевый (+), белый (-)

от 0 до 1700 ° C

по Фаренгейту: от 32 до 3100F

Стандартный: +/- 0,5%

Специальный: +/- 0,25%

Как выбрать датчик термопары?

Выбор термопары в конечном итоге сводится к тому, для чего вы планируете ее использовать.Вы можете сначала обратиться к таблице из приведенного выше раздела, чтобы получить общее представление обо всех типах термопар, прежде чем принимать во внимание следующие факторы:

Диапазон температур:

  • Для самого широкого диапазона температур: выберите термопару типа k
  • Для стабильности при высоких температурах: выберите термопару типа N
  • Для низкотемпературного использования: выберите термопару типа T

Среда, в которой вы ее используете в:

  • Для использования в безопасной среде без химикатов и истирания; выберите незаземленную термопару, так как она обеспечивает более быстрое время отклика
    • Незаземленная термопара — это оголенные провода термопары, которые не касаются оболочки
  • Для использования в среде, подверженной химическим воздействиям или истиранию, заземленная термопара работает лучше всего

Как сделать использовать термопару с Arduino?

Независимо от того, решили ли вы, какой тип термопары покупать или нет, одной только термопары
недостаточно для использования с Arduino.

Следовательно, в этом разделе будут представлены рекомендации по продуктам, которые можно использовать с термопарой с Arduino!

Grove — Датчик высокой температуры

В датчике Grove — High Temperature Sensor используется датчик температуры термопары типа K с термистором для определения температуры окружающей среды в качестве компенсации температуры.

Благодаря нашей системе Grove и выделенному порту Grove на этом датчике вы можете подключить его к Arduino через plug-and-play, что делает термопары Arduino простой реальностью!

Хотите узнать больше? Вы можете перейти на страницу нашего продукта здесь! Мы также предоставляем руководство по термопарам Arduino вместе с ним!

Усилители термопар

Еще один вариант, который вы можете рассмотреть для сопряжения термопары с Arduino, — это наши усилители термопар!

Примечание. Все наши усилители термопар имеют компенсацию холодного спая и встроенный преобразователь термопары в цифровой.

Grove — усилитель для термопар 1-Wire (MAX31850K)

Вы, наверное, слышали об усилителях термопар MAX31855, но этот усилитель термопар, основанный на MAX31850, предлагает такое же разрешение по сравнению.

Специально разработанный для термопар типа k, он имеет 64-битное ПЗУ и однопроводный интерфейс, что позволяет использовать несколько термопар с одним микроконтроллером!

Хотите узнать больше о его функциях, характеристиках и приложениях? Вы можете перейти на страницу нашего продукта здесь! Мы также предоставляем руководство по Arduino вместе с ним!

Grove — усилитель термопары I2C (MCP9600)

Другой вариант — это усилитель термопары, основанный на MCP9600.По сравнению с MAX31855 эта опция предлагает более высокое разрешение, несмотря на использование того же интерфейса I2C.

Подобно предыдущему варианту усилителя термопары, этот модуль также разработан для использования вместе с термопарой k-типа!

Хотите узнать больше о его функциях, характеристиках и приложениях? Вы можете перейти на страницу нашего продукта здесь! Мы также предоставляем руководство по Arduino вместе с ним!

Сводка

На сегодня на сегодня все о термопарах и руководстве по их выбору. Я надеюсь, что в этом блоге вы узнали больше о термопарах, типах и о том, как выбрать подходящую для вашего следующего проекта термопары Arduino!

Для получения дополнительной информации о термопарах типа k, которые мы предлагаем, посетите нашу страницу продукта!

Для получения дополнительной информации об усилении термопар и сравнении max31855, вы можете ознакомиться с этой статьей!

Следите за нами и ставьте лайки:

Теги: хромель, термопара для фурнитуры, GROVE, как использовать термопару, термопара типа j, термопара k, термопара типа k, MAX31855, термопара типа t, датчик температуры, термопара, усилитель термопары, термопара Arduino, руководство по термопаре, датчик термопары, типы термопар , что такое термопара

Продолжить чтение

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *