Электрон термометрийн ажиллах зарчим

Термоэлектрик термометр нь термопарыг температур хэмжих элемент болгон ашигладаг бөгөөд температур ба температурын утгыг харгалзах термоэлектромот хүчийг хэмждэг. Температурыг -200 ℃ ~ 1300 range-ийн хязгаарт хэмжихэд өргөнөөр ашигладаг бөгөөд онцгой нөхцөлд 2800 high буюу 4К-ийн бага температурыг хэмжих боломжтой. Энэ нь энгийн бүтэц, хямд үнэ, өндөр нарийвчлалтай, өргөн хэмжлийн хэмжигдэхүүний шинж чанартай байдаг. Термопар нь илрүүлэх зорилгоор температурыг цахилгаан болгон хувиргадаг тул температурыг хэмжих, хянах, температурын дохиог олшруулах, өөрчлөхөд тохиромжтой байдаг. Энэ нь холын зайн хэмжилт, автомат удирдлагад тохиромжтой. Контактын температурыг хэмжих аргын хувьд термоэлектрик термометрийг ашиглах нь хамгийн түгээмэл байдаг.

DS-1
(1) Термопар температурыг хэмжих зарчим
Термопар температурыг хэмжих зарчим нь термоэлектрик нөлөө дээр суурилдаг.
Хоёр өөр материалын А ба В дамжуулагчийг цуврал байдлаар хаалттай гогцоонд холбоно. 1 ба 2 контактын температур өөр байх үед T> T0 байвал гогцоонд термоэлектромот хүч үүсч, гогцоонд тодорхой хэмжээтэй байх болно. Том, жижиг гүйдэл, энэ үзэгдлийг пироэлектрик нөлөө гэж нэрлэдэг. Энэхүү цахилгаан хөдөлгөгч хүч нь бидний сайн мэдэх “Seebeck thermmoelectromotive force” бөгөөд “thermmoelectromotive force” гэж нэрлэдэг бөгөөд EAB гэж тэмдэглэдэг ба A ба B дамжуулагчийг термоэлектрод гэнэ. 1-р контактыг ихэвчлэн гагнаж, хэмжих явцад хэмжсэн температурыг мэдрэхийн тулд температурыг хэмжих газарт байрлуулдаг тул үүнийг хэмжилтийн төгсгөл (эсвэл ажлын төгсгөлийн халуун төгсгөл) гэж нэрлэдэг. 2-р уулзвар нь тогтмол температур шаарддаг бөгөөд үүнийг жишиг уулзвар (эсвэл хүйтэн уулзвар) гэж нэрлэдэг. Хоёр дамжуулагчийг нэгтгэж, температурыг термоэлектрик хүч болгон хувиргадаг мэдрэгчийг термопар гэж нэрлэдэг.

Термоэлектромот хүч нь хоёр дамжуулагчийн холбоо барих чадвар (Пельтиерийн потенциал) ба нэг дамжуулагчийн температурын зөрүүний потенциалаас (Томсоны потенциал) бүрдэнэ. Термоэлектромот хүчний хэмжээ нь хоёр дамжуулагч материалын шинж чанар ба уулзварын температуртай холбоотой байдаг.
Дамжуулагч доторх электрон нягтрал өөр байна. Электронуудын нягтрал өөр өөр хоёр А ба В дамжуулагч шүргэлцэх үед контакт гадаргуу дээр электрон диффуз үүсч, электронууд өндөр нягтралтай дамжуулагчаас бага нягтралтай дамжуулагч руу урсдаг. Электрон тархалтын хурд нь хоёр дамжуулагчийн электрон нягтралтай холбоотой бөгөөд холбоо барих талбайн температуртай пропорциональ байна. А ба В дамжуулагчийн чөлөөт электрон нягтрал нь NA ба NB, NA> NB гэж үзвэл электрон диффузийн үр дүнд А дамжуулагч нь электроноо алдаж эерэг цэнэгтэй болдог бол B дамжуулагч нь электронтой болж сөрөг цэнэгтэй болж цахилгаан үүсгэдэг. контактын гадаргуу дээрх талбар. Энэ цахилгаан орон нь электронуудын тархалтад саад болж, динамик тэнцвэрт хүрэх үед холбоо барих хэсэгт тогтвортой потенциалын ялгаа, өөрөөр хэлбэл түүний хэмжээ нь холбоо барих потенциал үүсдэг.

(8.2-2)

K – Больцманы тогтмол, k = 1.38 × 10-23J / K;
e – электрон цэнэгийн хэмжээ, e = 1.6 × 10-19 C;
T – Холбоо барих цэгийн температур, K;
NA, NB– нь А ба В дамжуулагчийн чөлөөт электрон нягтрал юм.
Дамжуулагчийн хоёр үзүүрийн хоорондох температурын зөрүүгээс үүсэх цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг термоэлектрик потенциал гэж нэрлэдэг. Температурын градиентээс шалтгаалан электронуудын энерги тархалт өөрчлөгдөж байна. Өндөр температурын төгсгөл (T) электронууд нь бага температурын төгсгөл хүртэл (T0) тархаж, өндөр температурын төгсгөл нь электрон алдагдсанаас болж эерэг цэнэгтэй болж, бага температурын төгсгөл электронуудаас болж сөрөг цэнэгтэй болно. Иймээс нэг дамжуулагчийн хоёр үзүүрт потенциалын ялгаа үүсэх ба өндөр температурын төгсгөлөөс бага температурын төгсгөл хүртэл электрон тархахаас сэргийлнэ. Дараа нь электронууд сарниж динамик тэнцвэрийг үүсгэдэг. Энэ үед үүссэн боломжит зөрүүг For температуртай холбоотой термоэлектрик потенциал буюу Томсоны потенциал гэж нэрлэдэг

(8.2-3)

JDB-23 (2)

Томъёонд σ бол Томсоны коэффициент бөгөөд 1 ° С-ийн температурын зөрүүгээр үүссэн цахилгаан хөдөлгөгч хүчний утгыг илэрхийлдэг бөгөөд түүний хэмжээ нь материалын шинж чанар, хоёр төгсгөлийн температуртай холбоотой байдаг.
А ба В дамжуулагчаас бүрдсэн термопарын хаалттай хэлхээ нь хоёр контакт дээр eAB (T) ба eAB (T0) гэсэн хоёр контакт потенциалтай бөгөөд T> T0 тул A ба B дамжуулагч бүрт термоэлектрик потенциал бас байдаг. хаалттай хүрдний нийт дулааны цахилгаан хөдөлгөгч хүч EAB (T, T0) нь холбоо барих цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба температурын зөрүүний цахилгаан потенциалын алгебрийн нийлбэр байх ёстой, тухайлбал:

(8.2-4)

Сонгосон термопарын хувьд эталон температур тогтмол байхад нийт термоэлектромот хүч нь хэмжилтийн төгсгөлийн температур T-ийн нэг утгатай функц болж хувирдаг, өөрөөр хэлбэл EAB (T, T0) = f (T) болно. Энэ бол термопар хэмжих температурын үндсэн зарчим юм.


Бичлэгийн цаг: 6-р сарын 11-2021