熱電対温度測定器の概要?

工業生産には数多くの温度測定器があり、熱電対温度測定器もその一つです。 2つの導体または半導体の両端を溶接またはねじり合わせて閉回路を形成し、2点間の温度差を利用して起電力と仕事を発生させます。 熱電対には多くの種類があり、分類方法も異なります。 工業標準化の要件に従って、標準熱電対と非標準熱電対の 2 つのタイプに分類できます。 熱電対は、熱電効果理論の具体的な応用例の 1 つであり、温度測定において幅広い用途があります。 シンプルな構造、安定した性能、簡単な施工などの利点があります。 熱電対を表示計器と組み合わせて使用​​すると、遠隔測定、自動記録、自動温度制御を実現できます。
1. 温度測定器と温度測定用熱電対の種類
温度測定器にはさまざまな種類があり、科学技術の発展や現代の産業技術のニーズに伴い、温度測定技術は常に改良・強化されています。 温度測定範囲の拡大により、主にLCD温度計、光学式高温計、半導体温度計、回転温度計、圧力温度計、ガラス管温度計、指針温度計、高温温度計など、さまざまな温度測定器がさまざまな要件に応じて製造されています。熱電対温度計、抵抗温度計、ガス温度計、熱電対温度計。
熱電対のさまざまな目的、取り付け方法、構造形式に応じて、通常の熱電対と外装熱電対の 2 つのカテゴリに分類できます。 一般的に使用される熱電対には、目盛り番号に基づいて、S、R、B、N、K、E、J、T などが含まれます。 このうち、S、R、B は貴金属熱電対に属し、N、K、E、J、T は安価な金属熱電対に属します。

Sグレードの特徴は強力な抗酸化性能であり、酸化性雰囲気や不活性雰囲気中での連続使用に適しています。 長期使用温度は1400度、短期使用温度は1600度です。 すべての熱電対の中で、S スケールは最高の精度レベルを持ち、通常は標準熱電対として使用されます。 R指数はS指数に比べて熱起電力が約15%高く、その他の性能はほぼ同等です。 B 指数の熱起電力は室温では非常に小さいため、通常は測定時に補償線は必要ありません。 長期使用温度は1600度、短期使用温度は1800度です。 真空条件下での短期間の使用だけでなく、酸化性または中性雰囲気でも使用できます。 N グレード熱電対の特徴は、1300 度での強力な高温酸化耐性、熱起電力の長期安定性と短期熱サイクルの再現性、核放射線および低温に対する良好な耐性であり、熱電対の一部を置き換えることができます。 S グレード熱電対。 Kスケールの特徴は、強力な抗酸化性能であり、酸化性雰囲気や不活性雰囲気中での連続使用に適しています。 長期使用温度は1000度、短期使用温度は1200度です。 すべての熱電対の中で最も広く使用されています。 E-indexの特徴は、一般的に使用される熱電対の中で最も熱起電力が大きく、つまり感度が最も高いことです。 0-800度の酸化性不活性雰囲気中で継続的に使用することをお勧めします。 Jグレードの特徴は、酸化雰囲気（上限温度750℃）、還元雰囲気（上限温度950℃）の両方で使用でき、H2、COガス腐食に強いことです。 主に精製および化学産業で使用されます。 Tスケールの特徴は、安価な金属熱電対の中で最も精度が高く、通常300度以下の温度の測定に使用されることです。
2. 熱電対温度測定の基本原理
熱電対を温度測定に使用できる理由は、熱電対が温度信号を熱電信号に変換し、その後電気機器を介して測定媒体の温度に変換されるためです。 熱電対温度測定の基本原理は、組成の異なる 2 つの均質な導体が閉回路を形成することです。 両端に温度勾配があると、回路に電流が流れ、両端間に熱起電力が発生します。

熱起電力が発生する理由は、異なる導体材料の電子密度の違いによるものです。 同じ導体材料でも温度が異なれば電子密度は同じではありません。 異種金属 A と B が閉回路を形成する場合、接点 A と B の温度が異なるため、同じ導体の高温領域では自由電子密度が高く、低温領域では自由電子密度が低くなります。 。 したがって、閉回路では、高い自由電子密度が低い自由電子密度領域に拡散する必要があり、その結果、回路内に「正味」電荷の流れが生じます。つまり、回路内には起電力 eAB が存在します。ゼーベック起電力が発生する理由。 高温電極の材質が固定されている場合、熱起電力は 2 つの接点の温度のみに関係します。 一対の異種金属 A と B で構成される閉回路では、接続点 A が加熱されると、2 つの接点 A と B の温度が異なります。 温度が異なると電流が発生し、回路に接続された電流計がたわみます。 熱電対回路で発生する電流を熱電流といいます。 A.Bは熱電電極と呼ばれ、接点aは溶接で接続されています。 温度を測定するときは、測定端または作業端と呼ばれる測定温度フィールドに温度を置きます。 接点 b は通常、基準端または自由端として知られる一定の温度を必要とします。
熱電位の大きさは、t と t0 の差に関係します。 熱電対の 2 つの熱電電極の材料が既知の場合、熱電対回路における熱電位の分布理論により、熱電対の両端間の熱電位差は次の式で表すことができることがわかります。
EAB (t, t{{0})=EAB (t) - EAB (t0)
式中、EAB (t, t0) - 熱電対の熱電位
EAB (t) - 温度 t における作業端の熱電位。
EAB (t{{0}) - 温度 t0 における低温端の熱電位。
上式から、動作端の測定媒体の温度が変化すると、熱電位も変化することがわかります。 したがって、EAB (t, t{0}}) が測定され、EAB (t0) がわかっていれば、EAB (t) を求めることができます。 熱電位は、表示または記録のために表示器に送信されたり、マイクロコンピュータに送信されて処理され、測定端の温度 t 値が取得されます。

3. 熱電対温度測定の主な利点と欠点
熱電対は業界で最も一般的に使用される温度検出コンポーネントの 1 つであり、その利点は次のとおりです。
① 測定精度が高い。 熱電対と測定対象物が直接接触するため、中間媒体の影響を受けません。
②測定範囲が広い。 一般的に使用される熱電対は、-50 から 1600 度まで連続測定できますが、特殊な熱電対もあります。
金、鉄、ニッケル、クロム、タングステン レニウムなどの検出可能な最低温度は -271-2800 度です。
③シンプルな構造で使いやすい。 熱電対は通常、2 つの異なるタイプの金属ワイヤで構成されており、サイズや始まりによって制限されません。 外側には保護スリーブがあり、非常に使いやすいです。
ただし、熱電対には一定の基準温度を使用すると測定結果が歪んでしまうなどの欠点もあります。 高温や長期間の使用では、被測定媒体や雰囲気の影響により劣化（酸化、還元など）が起こり、寿命が短くなります。
4. 中国における熱電対温度測定の研究状況と開発動向
熱電対は主に高温を測定するために使用されます。 中国における高温熱電対の開発状況については、高温熱電対とは一般に 1300 度以上の熱電対を指し、白金ロジウム 10 白金熱電対、白金ロジウム 13 白金熱電対、白金ロジウム 30 白金ロジウム 6 熱電対、タングステンレニウム 5 タングステンレニウムが含まれます。 25 熱電対、プラチナ ロジウム 40 プラチナ ロジウム 20 熱電対、イリジウム ロジウム熱電対、炭化ケイ素グラファイト熱電対など。 現在、接触式温度測定熱電対が最も信頼性の高い温度測定方法です。 熱電対の温度測定には適さない真空、中周波、高周波領域での光学式高温計や赤外線温度計の使用を除けば、基本的に代替できる材料や技術はありません。
現状から言えば、技術的手段により耐食性、耐酸化性を向上させ、寿命を向上させることが主な開発傾向となっている。