Thermoelementthermometer – Temperaturmessung durch thermoelektrischen Effekt
Definition:
Ein Paar Leiter aus unterschiedlichen Materialien, die in einem Schaltkreis eine elektromotorische Kraft erzeugen, die auf dem Seebeck-Effekt basiert. Ein Paar Leiter aus unterschiedlichen Materialien, die an einem Ende miteinander verbunden sind und ihren thermoelektrischen Effekt zur Temperaturmessung nutzen.
Überblick:
Ein Thermoelement ist ein Temperatursensorelement und ein Instrument. Es misst direkt die Temperatur, wandelt das Temperatursignal in ein thermoelektromotorisches Kraftsignal um und wandelt es über ein elektrisches Instrument (Sekundärinstrument) in die Temperatur des Messmediums um. Das Grundprinzip der Temperaturmessung mit Thermoelementen besteht darin, dass zwei Leiter unterschiedlicher Zusammensetzung eine geschlossene Schleife bilden. Wenn an beiden Enden ein Temperaturgradient vorliegt, fließt ein Strom durch die Schleife. Zu diesem Zeitpunkt tritt zwischen den beiden Enden eine elektromotorische Kraft – thermoelektromotorische Kraft – auf. Dies ist der sogenannte Seebeck-Effekt. Zwei homogene Leiter unterschiedlicher Zusammensetzung sind heiße Elektroden. Das Ende mit der höheren Temperatur ist das Arbeitsende, und das Ende mit der niedrigeren Temperatur ist das freie Ende. Das freie Ende weist normalerweise eine konstante Temperatur auf. Gemäß der funktionalen Beziehung zwischen thermoelektromotorischer Kraft und Temperatur wird eine Thermoelement-Indextabelle erstellt. Die Indextabelle wird erhalten, wenn die Temperatur am freien Ende 0 Grad beträgt. Unterschiedliche Thermoelemente haben unterschiedliche Indextabellen.
Wenn ein drittes Metallmaterial an die Thermoelementschleife angeschlossen wird, bleibt das vom Thermoelement erzeugte thermoelektrische Potenzial unverändert, solange die Temperatur der beiden Materialverbindungen gleich ist. Das heißt, es wird durch das Hinzufügen des dritten Metalls zur Schleife nicht beeinflusst. Wenn Sie also die Temperatur eines Thermoelements messen, können Sie das Messgerät anschließen. Nach der Messung der thermoelektromotorischen Kraft können Sie die Temperatur des Messmediums ermitteln. Bei der Temperaturmessung eines Thermoelements muss die Temperatur seines kalten Endes (das Messende ist das heiße Ende, und das Ende, das über die Leitung mit dem Messkreis verbunden ist, wird als kaltes Ende bezeichnet) konstant bleiben, damit das thermoelektrische Potenzial proportional zur gemessenen Temperatur ist. Wenn sich die (Umgebungs-)Temperatur des kalten Endes während der Messung ändert, wird die Genauigkeit der Messung erheblich beeinträchtigt. Das Ergreifen bestimmter Maßnahmen am kalten Ende, um die durch Temperaturänderungen am kalten Ende verursachten Auswirkungen zu kompensieren, wird als Kaltendkompensation von Thermoelementen bezeichnet. Anhang: Berechnungsmethode für die Kaltendekompensation von Thermoelementen: Von Millivolt zu Temperatur: Messen Sie die Kaltendetemperatur, wandeln Sie sie in den entsprechenden Millivoltwert um, addieren Sie sie zum Millivoltwert des Thermoelements und wandeln Sie die Temperatur um. Von Temperatur zu Millivolt: Messen Sie die tatsächliche Temperatur und die Kaltendetemperatur, wandeln Sie sie jeweils in Millivolt um und subtrahieren Sie sie, um den Millivoltwert zu erhalten, der die Temperatur darstellt.
