Das Grundprinzip der Thermoelement-Temperaturmessung

Das Grundprinzip der Thermoelement-Temperaturmessung
Durch das Zusammenlöten zweier unterschiedlicher Leiter- bzw. Halbleitermaterialien A und B entsteht ein geschlossener Stromkreis. Wenn zwischen den beiden Befestigungspunkten 1 und 2 der Leiter A und B ein Temperaturunterschied besteht, wird zwischen ihnen eine elektromotorische Kraft erzeugt, die zu einem Strom unterschiedlicher Größe im Stromkreis führt. Dieses Phänomen wird thermoelektrischer Effekt genannt. Thermoelemente nutzen diesen Effekt.
Was ist ein Thermoelement?
Thermoelemente und Wärmewiderstände gehören bei der Temperaturmessung beide zur Kontakttemperaturmessung. Obwohl ihre Funktionen dieselben sind, messen sie die Temperatur von Objekten, ihre Prinzipien und Eigenschaften sind jedoch nicht dieselben.
Thermoelemente sind weit verbreitete Temperaturgeräte zur Temperaturmessung. Ihre Hauptmerkmale sind ein großer Messbereich, stabile Leistung, einfache Struktur, gute dynamische Reaktion und die Fähigkeit, elektrische 4-20mA-Signale aus der Ferne zu übertragen, was eine einfache automatische Steuerung und zentrale Steuerung ermöglicht. Das Temperaturmessprinzip von Thermoelementen basiert auf dem thermoelektrischen Effekt. Wenn zwei verschiedene Leiter oder Halbleiter zu einem geschlossenen Stromkreis verbunden werden und die Temperaturen an den beiden Verbindungsstellen unterschiedlich sind, entsteht im Stromkreis ein thermoelektrischer Effekt oder Seebeck-Effekt. Das in einem geschlossenen Stromkreis erzeugte thermoelektrische Potenzial besteht aus zwei Arten von Potenzialen; Temperaturdifferenzpotential und Kontaktpotential. Unter thermoelektrischem Potenzial versteht man das Potenzial, das an den beiden Enden desselben Leiters aufgrund unterschiedlicher Temperaturen entsteht. Unterschiedliche Leiter haben unterschiedliche Elektronendichten, daher ist auch das von ihnen erzeugte Potenzial unterschiedlich. Unter Kontaktpotential versteht man, wie der Name schon sagt, das Potential, das entsteht, wenn zwei verschiedene Leiter in Kontakt kommen und aufgrund ihrer unterschiedlichen Elektronendichten eine gewisse Elektronendiffusion erzeugen. Wenn sie ein bestimmtes Gleichgewicht erreichen, entsteht das Potenzial. Die Größe des Kontaktpotenzials hängt von den Materialeigenschaften zweier unterschiedlicher Leiter und der Temperatur an ihrer Kontaktstelle ab.
Es gibt zwei Arten von Thermoelementstrukturen: den gewöhnlichen Typ und den gepanzerten Typ. Gewöhnliche Thermoelemente bestehen im Allgemeinen aus Thermoelektroden, Isolierrohren, Schutzhülsen und Anschlusskästen, während gepanzerte Thermoelemente eine solide Kombination aus Thermoelementdrähten, Isoliermaterialien und Metallschutzhülsen sind, die zusammengesetzt und gedehnt werden. Allerdings benötigt das elektrische Signal eines Thermoelements zur Übertragung einen speziellen Drahttyp, den wir als Ausgleichsdraht bezeichnen. Unterschiedliche Thermoelemente erfordern unterschiedliche Kompensationsdrähte. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine Verbindung zum Thermoelement herzustellen, das Referenzende des Thermoelements von der Stromquelle fernzuhalten und so die Temperatur des Referenzendes zu stabilisieren. Kompensationsdrähte werden in zwei Typen unterteilt: Kompensationsdrähte und Verlängerungsdrähte. Die chemische Zusammensetzung des Verlängerungskabels ist die gleiche wie die des kompensierten Thermoelements. In der Praxis besteht der Verlängerungsdraht jedoch nicht aus dem gleichen Material wie das Thermoelement und wird im Allgemeinen durch einen Draht mit der gleichen Elektronendichte wie das Thermoelement ersetzt. Der Zusammenhang zwischen dem Ausgleichsdraht und dem Thermoelement ist im Allgemeinen sehr klar. Der Pluspol des Thermoelements wird mit der roten Ader der Ausgleichsleitung verbunden, während der Minuspol mit der restlichen Farbe verbunden wird. Die meisten Kompensationsdrähte bestehen aus einer Kupfer-Nickel-Legierung.