Закон Вольта.

Для измерения температуры в цепь термоэлектрического термометра необходимо включить измерительный прибор, что эквивалентно включению в термоэлектрическую цепь по крайне мере еще одного электрода, оказывающего влияние на результирующую э.д.с всей цепи. Для выяснения этого влияния рассмотрим термоэлектрическую цепь, составленную из трех проводников (рис. 1).

Термо-эдс такой цепи при одинаковой температуре всех спаев, рис. 1,а, будет равна сумме э.д.с. всех спаев и согласно закону сохранения энергии равна нулю. или . (1)

Рис.1. Включение дополнительного проводника в термоэлектрическую цепь

В прежней термоэлектрической цепи изменим температуру спаев DC и СА на t_o, рис. 1,б, оставив прежней температуру спая AD, t_AD = t. Термо-эдс цепи из трех проводников, температуры спаев которой неодинаковы, рис. 5.3,б, будет равна:

(2)

Из (5.5) следует, что . Тогда уравнение (5.6) можно записать как:

. (3)

Согласно уравнению (3) термо-эдс цепи составленной из трех разнородных проводников равна термо-эдс цепи составленной из двух проводников, если температура мест присоединения третьего проводника одинаковы и равны температуре t_O. Это свойство термопарной цепи известно как закон Вольта. На основании закона Вольта, включение в термопарную цепь проводника или нескольких проводников, спаи которых поддерживаются при одинаковой температуре, не оказывает влияния на результирующую термо-эдс цепи.

Требования к материалам термоэлектродов.

Выбор подходящих материалов термоэлектродов, составляющих термоэлектрический датчик температуры, должен производиться с учетом различных требований, обусловленных решаемыми задачами, условиями эксплуатации, точности измерений, приемлемой стоимости и т.д. Очень часто в отношении некоторых требований приходиться принимать компромиссные решения. Обычно к термоэлектродам предъявляются следующие требования.

Материалы термоэлектродов должны иметь возможно более высокую точку плавления, должно быть возможно изготовление их в требуемом количестве и стабильного состава, материал термоэлектродов должен быть технологичен, легко обрабатываться для получения электродов требуемой формы и размеров. В материалах термоэлектродов при температурах эксплуатации не должно происходить аллотропических превращений, вызывающих скачкообразное изменение т.э.д.с. Термоэлектроды должны обладать достаточной коррозионной стойкостью и быть устойчивыми против воздействий среды (окислительного и востановительного).

Явления окаливания или охрупчивания, происходящие в процессе эксплуатации термопар, не должны изменять их термоэлектрические свойства. Легирующие элементы, входящие в состав сплава, не должны диффундировать наружу в результате селективного окисления или испаряться при высокой температуре.

Если эти условия выполняются в течении длительного времени, то имеет место равномерная и стабильная зависимость т.э.д.с от температуры, что обеспечивает надежность эксплутационных характеристик. Последнее способствует тому, что значения т.э.д.с. термопар во всем рабочем диапазоне измерений будут находиться в пределах допустимых погрешностей. Следует обращать внимание на то, чтобы т.э.д.с. возможно меньше изменялась при механических нагрузках термопары, таких как растяжение, изгиб, кручение, смятие. На свойства термоэлектродов сильно влияет холодная деформация. Поэтому для достижения постоянства свойств термоэлектроды или готовые термопары часто стабилизируют электронагревом при достаточно высокой температуре.

С течением времени из большого числа возможных комбинаций термоэлектродов получили признание лишь некоторые, причем каждая термопара, как правило, имеет свою специфичную область применения. Все термопары делят на две группы: термопары из благородных металлов и термопары из неблагородных металлов.

Термопары из благородных металлов, преимущественно из платины и сплава платины с родием, обладают высокой точностью и воспроизводимостью термоэлектрической характеристики. Указанные термопары являются боле устойчивыми к коррозии и окислению, чем термопары из неблагородных материалов, поэтому они могут быть использованы при более высоких температурах (1600-1700С).

Термопары из неблагородных металлов используют для измерения более низких температур. Они более дешевы и составляют большинство всех применяемых в практической деятельности общества термопар. Наиболее распространенные типы термопар во многих странах нормированы.