كيف تعمل المزدوجات الحرارية

المزدوجة الحرارية (الحرارية) هي عنصر قياس درجة الحرارة شائع الاستخدام في أدوات قياس درجة الحرارة. يقيس درجة الحرارة مباشرة ، ويحول إشارة درجة الحرارة إلى إشارة قوة حرارية كهربائية ، ويحولها إلى درجة حرارة الوسط المقاس من خلال أداة كهربائية (أداة ثانوية). غالبًا ما يكون شكل المزدوجات الحرارية المختلفة مختلفًا تمامًا بسبب الاحتياجات ، ولكن هيكلها الأساسي هو نفسه تقريبًا ، وعادة ما يتكون من أجزاء رئيسية مثل الثيرموود وأنبوب حماية الغلاف العازل وصندوق التوصيل ، وعادة ما يكون مع أدوات العرض وأدوات التسجيل والتعديل الإلكتروني. تستخدم مع الجهاز.

مقدمة في عملية الإنتاج الصناعي ، تعد درجة الحرارة أحد العوامل المهمة التي يجب قياسها والتحكم فيها. تستخدم المزدوجات الحرارية على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة. لديهم العديد من المزايا ، مثل الهيكل البسيط ، التصنيع المريح ، نطاق القياس الواسع ، الدقة العالية ، القصور الذاتي الصغير ، النقل السهل لإشارات الخرج عن بعد. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن المزدوجة الحرارية عبارة عن مستشعر نشط ، فهي مريحة جدًا للاستخدام بدون مصدر طاقة خارجي أثناء القياس ، لذلك غالبًا ما تستخدم لقياس درجة حرارة الغاز أو السائل في الأفران والأنابيب ودرجة حرارة سطح المواد الصلبة [1] .

مبدأ العمل عندما يشكل موصلان مختلفان أو أشباه موصلات A و B حلقة ، ويكون الطرفان متصلين ببعضهما البعض ، طالما كانت درجات الحرارة عند التقاطعين مختلفة ، فإن درجة حرارة أحد الطرفين هي T ، وهو ما يسمى العمل النهاية أو النهاية الساخنة ، ودرجة حرارة الطرف الآخر هي T. بالنسبة إلى T0 ، تسمى النهاية الحرة (وتسمى أيضًا النهاية المرجعية) أو النهاية الباردة ، سيتم إنشاء قوة دافعة كهربائية في الحلقة والاتجاه والحجم من القوة الدافعة الكهربائية مرتبطة بمادة الموصل ودرجة حرارة التقاطعين. تسمى هذه الظاهرة "التأثير الكهروحراري" ، وتسمى الحلقة المكونة من موصلين "المزدوجة الحرارية" ، ويطلق على هذين الموصلين اسم "القطب الحراري" ، وتسمى القوة الدافعة الكهربائية المتولدة "القوة الكهروحرارية. تتكون القوة الدافعة الحرارية من جزأين من القوة الدافعة الكهربائية. جزء واحد هو القوة الدافعة الكهربية للتلامس بين الموصلين ، والجزء الآخر هو القوة الدافعة الكهروحرارية لموصل واحد. يرتبط حجم القوة الكهروحرارية في حلقة المزدوجة الحرارية فقط بمادة الموصل ودرجة حرارة المفصلتان اللتان تشكلان الازدواج الحراري ، وترتبطان بشكل مزدوج الحرارية. الحجم غير ذي صلة. عندما يتم تثبيت مادتي القطب الكهربيين للمزدوجة الحرارية ، فإن القوة الدافعة الحرارية هي الفرق الوظيفي بين درجتي حرارة الوصل t و t0 أي أن الصيغة (أدناه) مستخدمة على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة الفعلية ، لأن الوصلة الباردة t0 هي كذلك ثابت ، القوة الدافعة الكهروحرارية الناتجة عن الازدواج الحراري تتغير فقط مع درجة حرارة الطرف الساخن (نهاية القياس) ، أي أن قوة دافعة حرارية معينة تتوافق مع درجة حرارة معينة. نحتاج فقط إلى قياس القوة الكهروحرارية لتحقيق الغرض من قياس درجة الحرارة

المبدأ الأساسي لقياس درجة حرارة الازدواج الحراري هو أن اثنين من المواد الموصلة المختلفة تشكل حلقة مغلقة. عندما يكون هناك تدرج في درجة الحرارة في كلا الطرفين ، سوف يتدفق التيار عبر الحلقة. في هذا الوقت ، توجد قوة دافعة كهربائية بين الطرفين. هذا هو ما يسمى تأثير سيبيك. الموصلات المتجانسة ذات التركيبتين المختلفتين هي أقطاب كهربائية ساخنة ، ونهاية درجة الحرارة الأعلى هي نهاية العمل ، ونهاية درجة الحرارة المنخفضة هي النهاية الحرة ، وعادة ما تكون النهاية الحرة عند درجة حرارة ثابتة. وفقًا للعلاقة الوظيفية بين القوة الدافعة الكهروحرارية ودرجة الحرارة ، يتم عمل جدول تخرج مزدوج حراري ؛ يتم الحصول على جدول التخرج بشرط أن تكون درجة حرارة الطرف الحر عند 0 درجة مئوية ، وللمزدوجات الحرارية المختلفة جداول تخرج مختلفة. عندما يتم توصيل المادة المعدنية الثالثة بحلقة المزدوجة الحرارية ، طالما أن درجة حرارة تقاطعي المادة هي نفسها ، فإن الجهد الكهروحراري الناتج عن المزدوج الحراري سيبقى دون تغيير ، أي لن يتأثر بالثالث يتم توصيل المعدن بالحلقة. لذلك ، عند قياس درجة حرارة الازدواج الحراري ، يمكن توصيل أداة القياس ، ويمكن معرفة درجة حرارة الوسيط المقاس بعد قياس القوة الكهروحرارية. عندما يقيس الازدواج الحراري درجة الحرارة ، فإن درجة حرارة نهايته الباردة (نهاية القياس هي الطرف الساخن ، والنهاية المتصلة بدائرة القياس من خلال سلك الرصاص تسمى النهاية الباردة) مطلوبة لتبقى دون تغيير ، وإمكاناتها الكهروحرارية هي يتناسب مع درجة الحرارة المقاسة. إذا تغيرت درجة الحرارة (المحيطة) للنهاية الباردة أثناء القياس ، فسيؤثر ذلك بشكل خطير على دقة القياس. إن اتخاذ بعض الإجراءات عند التقاطع البارد للتعويض عن التأثير الناجم عن تغير درجة حرارة الوصلة الباردة يسمى تعويض الوصلة الباردة للمزدوجة الحرارية ، وهو أمر طبيعي. سلك تعويض خاص للتوصيل بأداة القياس. طريقة حساب تعويض الوصلة الباردة المزدوجة الحرارية: من الميلي فولت إلى درجة الحرارة: قم بقياس درجة حرارة الوصلة الباردة ، وقم بتحويلها إلى قيمة الميلي فولت المقابلة ، وأضفها إلى قيمة الميلي فولت للمزدوج الحراري ، وقم بتحويل درجة الحرارة ؛ من درجة الحرارة إلى ملي فولت: قياس درجة الحرارة الفعلية يتم تحويل درجة حرارة الطرف البارد إلى ملي فولت على التوالي ، ويتم الحصول على الميليفولت بعد الطرح ، أي درجة الحرارة.