Hőelemes hőmérő – Hőmérsékletmérés termoelektromos hatás alapján
Különböző anyagokból készült vezetőpár, amely a Seebeck-effektuson alapuló áramkörben elektromotoros erőt hoz létre. Érzékelő elem, amelyet két különböző anyagú vezető egyik végének összekapcsolásával alakítanak ki, hogy a termoelektromos hatás segítségével hőmérsékletmérés történjen.
Áttekintés
A hőelem egy hőmérséklet-érzékelő elem és egy műszer. Közvetlenül méri a hőmérsékletet, és a hőmérsékletjeleket termoelektromotoros erőjelekké alakítja, amelyeket azután elektromos műszerek (másodlagos műszerek) alakítanak át a mért közeg hőmérsékletévé.
A hőelemes hőmérsékletmérés alapelve, hogy két különböző összetételű homogén vezető alkot egy zárt hurkot. Ha hőmérsékleti gradiens van a két vége között, az áram átfolyik a hurkon, és a két vége között elektromotoros erő, nevezetesen termoelektromotoros erő keletkezik. Ezt Seebeck-effektusnak nevezik.
A két különböző összetételű homogén vezető termoelektródák. A vége magasabb hőmérsékleten a működő csomópont, az alacsonyabb hőmérsékleten pedig a szabad csomópont. A szabad csomópontot általában állandó hőmérsékleten tartják. A hőelem-kalibrációs táblázatokat a termoelektromotoros erő és a hőmérséklet közötti funkcionális kapcsolat alapján állítják össze. A kalibrációs táblázatokat azzal a feltétellel kapjuk meg, hogy a szabad csatlakozási hőmérséklet 0 fok; a különböző hőelemek különböző kalibrációs táblázatokkal rendelkeznek.
Ha egy harmadik fém anyagot csatlakoztatunk a hőelem áramkörébe, a hőelem által generált termoelektromos feszültség változatlan marad, feltéve, hogy ennek az anyagnak a két csomópontjában a hőmérséklet egyenlő. Vagyis az áramkörbe behelyezett harmadik fém nem befolyásolja. Ezért a hőelemes hőmérsékletmérésben mérőműszerek csatlakoztathatók. A termoelektromotoros erő mérése után meghatározható a mért közeg hőmérséklete.
Hőelemes hőmérsékletmérésnél annak hideg átmenetének (a mérővége a forró csomópont; a mérőkörhöz vezetékeken keresztül csatlakoztatott végét hideg átmenetnek nevezzük) hőmérsékletét állandó szinten kell tartani, hogy a termoelektromos feszültség nagysága arányos kapcsolatot tartson fenn a mért hőmérséklettel. Ha a hideg csomópont környezeti hőmérséklete mérés közben megváltozik, az súlyosan befolyásolja a mérési pontosságot. A hideg csomópontnál a hideg csomópont hőmérséklet-változása által okozott hatás kompenzálására irányuló intézkedéseket hőelemek hideg csomóponti kompenzációjának nevezzük.
Függelék: Hőelem hideg átmenet kompenzáció számítási módja Millivolt hőmérsékletre: Mérjük meg a hideg átmenet hőmérsékletét, alakítsuk át a megfelelő millivolt értékre, adjuk hozzá a hőelem millivolt értékéhez, és számítsuk ki a hőmérsékletet. Hőmérséklet millivoltra: Mérje meg a tényleges hőmérsékletet és a hideg csomóponti hőmérsékletet, alakítsa át mindkettőt millivolt értékké, vonja ki őket a millivolt értékhez, majd kapja meg a hőmérsékletet.
