इलेक्ट्रॉनिक थर्मामीटर का कार्य सिद्धांत

थर्मोइलेक्ट्रिक थर्मामीटर तापमान के अनुरूप थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल को मापने के लिए तापमान मापने वाले तत्व के रूप में थर्मोकपल का उपयोग करता है और तापमान मान मीटर द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। यह व्यापक रूप से -200 ℃ ~ 1300 ℃ की सीमा में तापमान को मापने के लिए उपयोग किया जाता है, और विशेष परिस्थितियों में, यह 2800 ℃ के उच्च तापमान या 4K के निम्न तापमान को माप सकता है। इसमें सरल संरचना, कम कीमत, उच्च सटीकता और विस्तृत तापमान माप सीमा की विशेषताएं हैं। चूंकि थर्मोकपल तापमान का पता लगाने के लिए तापमान को बिजली में परिवर्तित करता है, इसलिए तापमान को मापना और नियंत्रित करना और तापमान संकेतों को बढ़ाना और बदलना सुविधाजनक होता है। यह लंबी दूरी की माप और स्वचालित नियंत्रण के लिए उपयुक्त है। संपर्क तापमान माप पद्धति में, थर्मोइलेक्ट्रिक थर्मामीटर का उपयोग सबसे आम है।

DS-1
(1) थर्मोकपल तापमान माप सिद्धांत
थर्मोकपल तापमान माप का सिद्धांत थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित है।
श्रृंखला में दो अलग-अलग सामग्रियों के कंडक्टर ए और बी को एक बंद लूप में कनेक्ट करें। जब दो संपर्कों 1 और 2 का तापमान भिन्न होता है, यदि T>T0, लूप में एक थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होगा, और लूप में एक निश्चित मात्रा होगी। बड़ी और छोटी धाराएं, इस घटना को पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। यह इलेक्ट्रोमोटिव बल प्रसिद्ध "सीबेक थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल" है, जिसे "थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल" के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसे ईएबी के रूप में दर्शाया जाता है, और कंडक्टर ए और बी को थर्मोइलेक्ट्रोड कहा जाता है। संपर्क 1 को आमतौर पर एक साथ वेल्डेड किया जाता है, और इसे माप के दौरान मापा तापमान को महसूस करने के लिए तापमान माप स्थान में रखा जाता है, इसलिए इसे माप अंत (या काम करने वाले अंत का गर्म अंत) कहा जाता है। जंक्शन 2 को एक स्थिर तापमान की आवश्यकता होती है, जिसे संदर्भ जंक्शन (या कोल्ड जंक्शन) कहा जाता है। एक सेंसर जो दो कंडक्टरों को जोड़ता है और तापमान को थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल में परिवर्तित करता है, थर्मोकपल कहलाता है।

थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल दो कंडक्टरों (पेल्टियर क्षमता) की संपर्क क्षमता और एकल कंडक्टर (थॉमसन क्षमता) के तापमान अंतर क्षमता से बना है। थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल का परिमाण दो कंडक्टर सामग्री और जंक्शन तापमान के गुणों से संबंधित है।
कंडक्टर के अंदर इलेक्ट्रॉन घनत्व अलग है। जब अलग-अलग इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले दो कंडक्टर ए और बी संपर्क में होते हैं, तो संपर्क सतह पर इलेक्ट्रॉन प्रसार होता है, और इलेक्ट्रॉन उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले कंडक्टर से कम घनत्व वाले कंडक्टर में प्रवाहित होते हैं। इलेक्ट्रॉन प्रसार की दर दो कंडक्टरों के इलेक्ट्रॉन घनत्व से संबंधित होती है और संपर्क क्षेत्र के तापमान के समानुपाती होती है। यह मानते हुए कि कंडक्टर ए और बी के मुक्त इलेक्ट्रॉन घनत्व एनए और एनबी हैं, और एनए> एनबी, इलेक्ट्रॉन प्रसार के परिणामस्वरूप, कंडक्टर ए इलेक्ट्रॉनों को खो देता है और सकारात्मक चार्ज हो जाता है, जबकि कंडक्टर बी इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और नकारात्मक चार्ज हो जाता है, जिससे एक विद्युत संपर्क सतह पर क्षेत्र। यह विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के प्रसार में बाधा डालता है, और जब गतिशील संतुलन पहुंच जाता है, तो संपर्क क्षेत्र में एक स्थिर संभावित अंतर बनता है, अर्थात संपर्क क्षमता, जिसका परिमाण है

(8.2-2)

जहां k-बोल्ट्ज़मान स्थिरांक, k=1.38×10-23J/K;
ई-इलेक्ट्रॉन चार्ज की मात्रा, ई=1.6×10-19 सी;
टी- संपर्क बिंदु पर तापमान, के;
NA, NB- क्रमशः कंडक्टर A और B के मुक्त इलेक्ट्रॉन घनत्व हैं।
कंडक्टर के दोनों सिरों के बीच तापमान के अंतर से उत्पन्न इलेक्ट्रोमोटिव बल को थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता कहा जाता है। तापमान प्रवणता के कारण, इलेक्ट्रॉनों का ऊर्जा वितरण बदल जाता है। उच्च तापमान अंत (टी) इलेक्ट्रॉन कम तापमान अंत (टी 0) में फैल जाएगा, जिससे इलेक्ट्रॉनों के नुकसान के कारण उच्च तापमान अंत सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएगा, और कम तापमान अंत इलेक्ट्रॉनों के कारण नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएगा। इसलिए, एक ही कंडक्टर के दो सिरों पर एक संभावित अंतर भी उत्पन्न होता है और इलेक्ट्रॉनों को उच्च तापमान के अंत से कम तापमान के अंत तक फैलने से रोकता है। तब इलेक्ट्रॉन एक गतिशील संतुलन बनाने के लिए फैलते हैं। इस समय स्थापित संभावित अंतर को थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता या थॉमसन क्षमता कहा जाता है, जो तापमान से संबंधित है

(8.2-3)

JDB-23 (2)

सूत्र में, σ थॉमसन गुणांक है, जो 1 डिग्री सेल्सियस के तापमान अंतर से उत्पन्न इलेक्ट्रोमोटिव बल मूल्य का प्रतिनिधित्व करता है, और इसका परिमाण भौतिक गुणों और दोनों सिरों पर तापमान से संबंधित है।
कंडक्टर ए और बी से बने थर्मोकपल क्लोज्ड सर्किट में दो संपर्कों पर दो संपर्क क्षमताएं ईएबी (टी) और ईएबी (टी 0) होती हैं, और क्योंकि टी> टी 0, प्रत्येक कंडक्टर ए और बी में थर्मोइलेक्ट्रिक क्षमता भी होती है। इसलिए, बंद लूप का कुल थर्मल इलेक्ट्रोमोटिव बल ईएबी (टी, टी 0) संपर्क इलेक्ट्रोमोटिव बल और तापमान अंतर विद्युत क्षमता का बीजगणितीय योग होना चाहिए, अर्थात्:

(8.2-4)

चयनित थर्मोकपल के लिए, जब संदर्भ तापमान स्थिर होता है, तो कुल थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल माप टर्मिनल तापमान T का एकल-मूल्यवान कार्य बन जाता है, अर्थात EAB(T,T0)=f(T)। यह थर्मोकपल मापने के तापमान का मूल सिद्धांत है।


पोस्ट करने का समय: जून-11-2021