전자 온도계의 작동 원리

열전 온도계는 온도 측정 요소로 열전대를 사용하여 온도에 해당하는 열기 전력을 측정하고 온도 값이 미터에 표시됩니다. -200 ℃ ~ 1300 ℃ 범위의 온도 측정에 널리 사용되며 특수한 상황에서 2800 ℃의 고온 또는 4K의 저온을 측정 할 수 있습니다. 구조가 간단하고 가격이 저렴하고 정확도가 높으며 온도 측정 범위가 넓다는 특징이 있습니다. 열전대는 감지를 위해 온도를 전기로 변환하기 때문에 온도를 측정 및 제어하고 온도 신호를 증폭 및 변환하는 것이 편리합니다. 장거리 측정 및 자동 제어에 적합합니다. 접촉 식 온도 측정 방법에서는 열전 온도계를 사용하는 것이 가장 일반적입니다.

DS-1
(1) 열전대 온도 측정 원리
열전대 온도 측정 원리는 열전 효과를 기반으로합니다.
서로 다른 두 재료의 컨덕터 A와 B를 직렬로 폐쇄 루프에 연결합니다. 두 접점 1과 2의 온도가 다를 때 T> T0이면 루프에 열기 전력이 발생하고 루프에 일정량이 있습니다. 크고 작은 전류,이 현상을 초전 효과라고합니다. 이 기전력은 EAB로 표시되는 "열기 전력"이라고하는 잘 알려진 "제벡 열기 전력"이며 도체 A와 B를 열 전극이라고합니다. 접점 1은 일반적으로 함께 용접되며 측정 중에 측정 된 온도를 느끼기 위해 온도 측정 장소에 배치되므로 측정 끝 (또는 작업 끝의 뜨거운 끝)이라고합니다. 접합부 2는 기준 접합 (또는 냉 접점)이라고하는 일정한 온도를 필요로합니다. 두 도체를 결합하고 온도를 열기 전력으로 변환하는 센서를 열전대라고합니다.

열기 전력은 두 도체의 접촉 전위 (Peltier 전위)와 단일 도체의 온도 차이 전위 (Thomson 전위)로 구성됩니다. 열기 전력의 크기는 두 도체 재료의 특성 및 접합 온도와 관련이 있습니다.
도체 내부의 전자 밀도가 다릅니다. 전자 밀도가 다른 두 도체 A와 B가 접촉하면 접촉면에서 전자 확산이 일어나고 전자 밀도가 높은 도체에서 저밀도 도체로 전자가 흐릅니다. 전자 확산 속도는 두 도체의 전자 밀도와 관련이 있으며 접촉 영역의 온도에 비례합니다. 전도체 A와 B의 자유 전자 밀도가 NA와 NB이고 NA> NB라고 가정하면, 전자 확산의 결과로 전도체 A는 전자를 잃고 양전하를 띠고, 전도체 B는 전자를 얻고 음전하를하여 전기를 형성합니다. 접촉 표면의 필드. 이 전기장은 전자의 확산을 방해하고 동적 평형에 도달하면 접촉 영역, 즉 접촉 전위에 안정적인 전위차가 형성됩니다.

(8.2-2)

여기서 k- 볼츠만 상수, k = 1.38 × 10-23J / K;
e – 전자 전하의 양, e = 1.6 × 10-19 C;
T-접점의 온도, K;
NA, NB–는 각각 도체 A와 B의 자유 전자 밀도입니다.
도체 양단의 온도차에 의해 발생하는 기전력을 열전 위라고합니다. 온도 구배로 인해 전자의 에너지 분포가 변경됩니다. 고온 단 (T) 전자는 저온 단 (T0)으로 확산되어 전자 손실로 인해 고온 단이 양전하를 띠게되고 전자로 인해 저온 단이 음전하가됩니다. 따라서 동일한 도체의 두 끝에서도 전위차가 발생하여 전자가 고온 끝에서 저온 끝으로 확산되는 것을 방지합니다. 그런 다음 전자는 확산되어 동적 평형을 형성합니다. 이때 설정된 전위차를 열전 위 또는 Thomson 전위라고하며, 이는 온도 For

(8.2-3)

JDB-23 (2)

공식에서 σ는 1 ° C의 온도차에 의해 생성 된 기전력 값을 나타내는 Thomson 계수이며, 그 크기는 재료 특성 및 양쪽 끝의 온도와 관련이 있습니다.
도체 A와 B로 구성된 열전대 폐쇄 회로는 두 접점에 두 개의 접점 전위 eAB (T) 및 eAB (T0)를 가지며 T> T0이므로 각 도체 A 및 B에도 열전 전위가 있습니다. 따라서, 폐쇄 루프의 총 열 기전력 EAB (T, T0)는 접촉 기전력과 온도 차이 전위의 대수적 합이어야합니다.

(8.2-4)

선택된 열전대의 경우 기준 온도가 일정 할 때 총 열기 전력은 측정 단자 온도 T의 단일 값 함수, 즉 EAB (T, T0) = f (T)가됩니다. 이것이 열전대 측정 온도의 기본 원리입니다.


포스트 시간 : Jun-11-2021