Термоэлектрический термометр

Кияновский А.М. доцент
Наумов Н., Омельяненко С., Назаров Д., ст. І к. ПГС

В ряде лабораторных работ по строительной теплофизике необходимо измерение температуры с установкой датчиков температуры непосредственно в толще строительного материала. Для этой цели наиболее целесообразно использовать термопары, состоящие из разнородных электрических проводников, концы которых соединены (чаще всего сваркой).

Термопары имеют ряд существенных преимуществ перед другими датчиками. Величина ЭДС зависит только от материала термоэлектродов и температуры ее спаев и не зависит от длины, диаметра термоэлектродов, распределения температуры по их длине. Любой участок термоэлектрода (кроме его концов) можно нагревать или охлаждать и это нисколько не отразится на величине термо ЭДС. Термопары имеют малые  размеры, удобно использовать проволоку диаметром 0,2 - 0,5 мм. Все термопары практически не имеют разброса параметров, они взаимозаменяемы и к одному измерительному устройству можно подключать любое число термопар, установленных в разных точках объекта.

Для усиления малых по величине термо ЭДС (менее 0,1 мВ/К) целесообразно использовать прецизионный операционный усилитель  К140УД17 с малым напряжением смещения и высоким коэффициентом усиления напряжения.

При необходимости измерять разность температур применение термопар позволяет еще и уменьшить ошибку измерения.

 В этом случае концы термопары а и в подключаются к входам усилителя, средняя точка заземляется.

Удобно коэффициент усиления подобрать так, чтобы увеличение разности Т2-Т1 на 1к вызывало увеличение выходного напряжения на 1 или 10 мВ. В таком случае разность температур Т2-Т1 может быть считана непосредственно со шкалы измерительного прибора, в качестве которого удобно использовать широко распространенные цифровые мультиметры.

Для измерения температуры поправка на температуру свободных концов термопары вводилась автоматически, с помощью мостовой схемы. Термопару включают в нулевую диагональ моста. Три плеча моста  имеют постоянное сопротивление, а четвертое плечо изготовлено из медной проволоки и, следовательно, зависит от температуры. Конструкция прибора предусматривает равенство температур катушки из медного провода и свободных концов термопары. Подаваемое на мост напряжение подбирается точно равным поправке на температуру свободных концов термопары.

ЛИТЕРАТУРА

• Сосновский А.Г., Столяров Н.И. Измерение температур. Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов, М., 1980.
• Интегральные схемы. Операционные усилители. М., Физматлит., 1993, т.1