ЖУРНАЛ СТА 1/2021

Т ИПЫ ТЕРМОПАР Как мы увидели, термопары стали стандартом в отрасли как экономически эффективный метод измерения температуры. Со времени их изобретения Томасом Иоганном Зеебеком в 1821 году на предмет использования в термопарах были ис- следованы термоэлектрические свойства множества различ- ных материалов. Исследователи, применяя достижения со- временной металлургии, разработали специальные пары ма- териалов, оптимальные для использования в качестве датчи- ков термопар. В табл. 1 представлены восемь стандартных термопар, по- пулярных в промышленности, и их типичные характеристи- ки. Буквы в таблице обозначают зависимость температуры от напряжения, а не конкретный химический состав. Произво- дители могут изготовить термопары данного типа с измене- ниями в составе, однако результирующие зависимости тем- пературы от напряжения должны соответствовать стандартам термоэлектрического напряжения, связанным с конкретным типом термопары. Полные наборы таблиц температуры и напряжения с при- вязкой к 0°C, включая математические модели для всех по- пулярных промышленных термопар, доступны на сайте NIST (Национального института стандартов и технологий США), откуда их можно бесплатно скачать. В России аналогичные таблицы содержит ГОСТ Р 8.585-2001. Параметры термопар типа L и U регламентируются стан- дартом DIN 43710; однако они не так часто используются в новых установках, как более популярные стандарты термопар типов T и J. Термопара типа U похожа на популярный стан- дартный тип T, а термопара типа L аналогична популярному стандарту типа J. Для измерений высоких температур используются три до- полнительных типа термопар: C, D и G. Их буквенные обо- значения (C, D, G) не признаны стандартами ANSI, тем не менее такие термопары тоже доступны. Применяемые в них композиции материалов следующие: ● тип G: W и W – 26% Re, ● тип C: W – 5% Re и W – 26% Re, ● тип D: W – 5% Re и W – 25% Re, где W – вольфрам, Re – рений. Таким образом, с помощью термопар, несмотря на то что их выходное напряжение составляет милливольты, а чувстви- тельность – микровольты на °С, да ещё при нелинейных ха- рактеристиках, могут быть довольно точно измерены темпе- ратуры практически во всех диапазонах. На рис. 4 и 5 пред- ставлены типичные характеристики напряжения и темпера- туры для указанных термопар. Эти кривые обеспечивают ви- зуальное представление диапазонов термопар, масштабных коэффициентов, чувствительности и линейности. Компания Dataforth предлагает модули ввода для термопар, которые взаимодействуют со всеми указанными их типами. Для получения более подробной информации об этих и дру- гих современных модулях посетите веб-сайт Dataforth. М АТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОПАРЫ Для каждого типа термопар были разработаны стандартные математические модели в виде степенных рядов. Эти модели используют уникальные наборы коэффициентов, различных для разных температурных сегментов и типов термопар. Если не указано иное, все стандартные модели и таблицы термо- В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА СТА 1/2021 74 www.cta.ru Таблица 1 Стандартные типы термопар Тип Обозначение промышленного термопреобразователя Типовой диапазон температур Т ТМК [медь/медь – никель (медь/константан)] –270…+400°С J ТЖК [железо/медь – никель (железо/константан)] –210…+1200°С К ТХА [никель – хром/никель – алюминий (хромель/алюмель)] –270…+1370°С Е ТХКн [никель – хром/медь – никель (хромель/константан)] –270…+1000°С S ТПП (платина – 10% родий/платина) –50…+1768°С В ТПР (платина – 30% родий/платина – 6% родий) 0…+1820°С R ТПП (платина – 13% родий/платина) –50…+1768°С N ТНН [никель – хром – кремний/никель – кремний (нихросил/нисил) ] –270…+1300°С – 10 – 5 – 300 Разность потенциалов, мВ Температура, °C B S R N K J E T 1700 1500 1300 1100 900 700 500 300 100 – 0 –5 0 –300 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 – 20 Разность потенциалов, мВ Температура, °C 2180 1980 1780 1580 1380 1180 980 780 580 380 180 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 34 38 40 36 32 2380 C C G G D D –20 Рис. 5. Вольт-температурные характеристики термопар типов G, D, C Рис. 4. Вольт-температурные характеристики термопар типов B, E, J, K, N, R, S, T