Дискуссионный форум temperatures.ru

[tai-aiv]

Чем можно объяснить несимметрию градуировочных таблиц термопар, например, ТХА при положительной и отрицательной температуре, т.е. почему при +100гр.С ТЭДС равно +4,096мВ, а при -100гр.С только -3,55мВ (хол.спай считаем равным нулю)?
Может быть есть какое-то теоретическое (или практическое) обоснование изменения свойств термопар, когда горячий и холодный конец меняются местами.

[Моисеева]

Если бы при +100 С и при -100 С значения были бы симметричны, то функция была бы линейна. Это не так. Функция ТЭДС-температура для термопар не линейная. Из всех датчиков температуры наиболее близка к линейной зависимость сопротивления от температуры для термометров сопротивления, если их использовать в очень узком диапазоне.

[tai-aiv]

Вообще говоря, симметричным ( f(-x)=-f(x) ) может быть график не только линейной функции. Простой пример - корень 3-й степени из Х.
Вопрос в том, почему при отрицательной разности температур горячего и холодного спаев нелинейность термопар резко увеличивается? В доступной мне литературе эта тема не раскрыта должным образом.

[Александр Магунов]

Непонятно поставлен вопрос. Что такое – “изменения свойств термопар, когда горячий и холодный конец меняются местами”? Как это можно представить? Какие именно свойства изменяются? Что такое “отрицательная разность температур горячего и холодного”? Горячее имеет меньшую температуру, чем холодное?

На форуме достаточно места, чтобы подробно и внятно описать любую свою задачу. Надо стараться, чтобы изложение было понятно не только самому автору, но и прохожим.

Из общих соображений – эмиссионные свойства границ раздела описываются экспонентами, а в показателе экспоненты присутствует температура, что-то вроде -E/kT, где для термопары E – разность работ выхода. При увеличении температуры скорость изменения экспоненты (т.е. термоЭДС) растет, а при абсолютном нуле эмиссия отсутствует (в классических моделях), т.е. термоЭДС=0.

[tai-aiv]

>Непонятно поставлен вопрос.
Поясню еще раз подробнее:
Данный раздел форума называется "Измерения температуры в промышленности...". Так вот в промышленности принято, что горячий конец термопары, как правило, расположен на контролируемом объекте, а холодный - в клеммном шкафу. Сигнал с термопары измеряется в шкафу и пропорционален разности температур горячего и холодного спаев.
Если в шкафу температура +20грС, а объект +70грС, то разности в 50грС соответствует сигнал +4мВ (примерно).
Если же объект расположен на улице при -30грС, то разность меняет знак на -50грС. Казалось бы сигнал должен просто поменять знак, оставаясь тем же по абсолютной величине, но согласно официальным градуировкам это не так - сигнал уменьшается при отрицательных разностях. Возникает вопрос - почему?
Нет у меня возможности проверять градуировку при -100гр, но при разностях +/-20грС прибор класса 0,02 показывает для ТХА практически одинаковые значения в милливольтах.

[Александр Магунов]

С ростом температуры от абсолютного нуля до точки плавления термопары термоЭДС спая увеличивается все сильнее (зависимость эта похожа на экспоненту). Поэтому при фиксированной температуре опорного спая различие термоЭДС всей цепи будет увеличиваться при увеличении разности температур опорного и измерительного спая. Например, при разностях температур +/- 100 С, как в Вашем примере, Вы получаете в одном случае +4.1 мВ, в другом -3.6 мВ. При разностях температур +/- 150 С будет получаться в одном случае (условно) +6.8 мВ, в другом -4.4 мВ. А при малых разностях температур различия несущественны (как у Вас при +/-20 С), потому что нелинейная зависимость на небольших интервалах близка к линейной.
То, что зависимость термоЭДС цепи от температуры измерительного спая нелинейна, Вы можете проверить, нагревая масло (вакуумное и т.д.) в термостойком стакане до 300-350 С и проводя измерения ртутным термометром и термопарой. На больших температурных интервалах эта нелинейность хорошо видна.

Второй (опорный) спай, включенный во встречном направлении и термостатированный – это всего лишь вычитание постоянной величины из термоЭДС измерительного спая. Опорный спай можно бросить в жидкий азот, тогда разность температур в Ваших примерах будет во всех случаях положительна. Но и при этом термоЭДС всей цепи будет увеличиваться сильнее, чем по линейному закону, с ростом температуры измерительного спая.

Я позвонил знакомому на кафедру общей физики физфака МГУ (он ведет семинары и занятия в физическом практикуме) и спросил, где достаточно подробно рассмотрена работа измерительной схемы из двух термопар. Он сказал, что эта задача была в старых изданиях "Физического практикума" под ред. Ивероновой. Но больше всего данных по этому вопросу сейчас можно найти в интернете.
Удачи.