ЖУРНАЛ СТА №1/1999

84 1/99 В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА CTA Т 1 и Т 2 (рис. 5). В разрыв проводника А включает- ся проводник из метал- ла Х, и образуются два новых контакта — J 1 и J 2 . Если температура проводника Х одинако- ва по всей длине, то ре- зультирующая термоЭДС цепи не изменится. Этот важный закон позволяет: а) спаивать (а не сваривать) концы электродов, б) использовать удлинительные провода для подключе- ния термопар к измерительным приборорам. 3. Закон промежуточной температуры . Если в цепи, об- разованной двумя термоэлектродами из разнородных ме- таллов, индуцируется термоЭДС Е 1 при температурах контактов Т 1 и Т 2 и термоЭДС Е 2 при температурах кон- тактов Т 2 и Т 3 , то при температурах Т 1 и Т 3 ЭДС будет рав- на Е 1 +Е 2 . Это означает, что градуировочные таблицы можно использовать и при температуре опорного контак- та, не равной 0°С (рис. 6). 4. Закон аддитивности термоЭДС . Если известны термо- ЭДС металлов А и В в паре с опорным металлом R, то тер- моЭДС пары А с В будет равна их сумме (рис. 7). Это озна- чает, что можно создавать нестандартные комбинации термоэлектродов и по-прежнему пользоваться для них градуировочными таблицами. При подключении термопар к измерительным устройст- вам обязательно возникают дополнительные контакты между термопарой и соединительными проводниками. До- пустим, мы хотим подключить термопару медь-константан с рабочим спаем J 1 , имеющим температуру Т 1 , и свободны- ми концами с температурой Т 2 , к вольтметру меднымипро- водниками и непосредственно измерить термоЭДС (рис. 8). В этом случае показания вольтметра не будут соответство- вать истинной разности температур Т 1 и Т 2 для термопары медь-константан, поскольку, подсоединив термопару, мы получим два новых контакта J 2 и J 3 с температурами Т 2 и Т 3 . Контакт J 2 (медь-медь) не вносит в цепь паразитной термоЭДС, но контакт J 3 (константан-медь) образует но- вую термопару, спай которой находится при температуре Т 3 , вносящую в цепь дополнительную термоЭДС, противо- положную по знаку термоЭДС от спая J 1 (рис. 9). Таким об- разом, для того чтобы определить неизвестную температу- ру Т 1 , нужно знать температуру Т 3 (ее можно, например, измерить другим датчиком температуры или привязать к известной температуре, погрузив J 3 в ледяную ванну). На практике не обязательно устраивать ледяную ванну рядом с каждой термопарой. Существует несколько про- граммных и аппаратных способов обеспечения точности измерений с помощью термопар, из которых наибольшее ЭДС = Е 1 Т 1 Т 2 А В ЭДС = Е 2 Т 2 Т 3 А В ЭДС = Е 1 +Е 2 Т 1 Т 3 А В ЭДС = Е ar Т 1 Т 2 А R ЭДС = Е rb Т 2 Т 3 R В ЭДС = Е ar +Е rb Т 1 Т 3 А В Таблица 3. Основные варианты конструктивного исполнения термопар Конструкция Неизолированная Изолированная Изолированная Изолированная В металлическом корпусе термопары тонкопроволочная с открытым контактом на самоклеящейся в керамической с встроенными клеммами, с открытым контактом основе оболочке для установки в гильзу Допустимая До 2300 °С До 500 °С От -60 °С до +175°С До 1100 °С До 1150 °С рабочая температура Основные Малые размеры, Ограниченная длина Малая постоянная Гибкая конструкция, Высокая коррозионная достоинства малая постоянная проводников для времени, малая стойкость к истиранию, стойкость времени, возможность уменьшения ошибок, тепловая инерция, работа при высоких в промышленных точечного измерения, малая постоянная удобная самоклеящаяся температурах условиях, возможность не отводит тепло времени основа установки в гильзу от измеряемого объекта Приложения Биофизика, медицина, Измерение температур Измерение температуры Печи, термошкафы, Измерения в тяжелых криогенная техника, газов и поверхностей. поверхностей, легко станкостроение промышленных условиях, измерение быстро изме- Изоляционая оболочка снимается использование няющихся температур. из тефлона или стекла и устанавливается с гильзами различных Не подходит для исполь- обеспечивает хими- типов зования в жидкостях ческую и термическую и агрессивных средах. стойкость Рис. 6. Закон промежуточной температуры Рис. 7. Закон аддитивности термоЭДС Т 3 J 1 Т 1 Т 2 А В J 2 А x x X Рис. 5. Закон промежуточных проводников