Hva er de forskjellige typene termoelementer?

Termoelementsensorer er en del av temperatursonder som brukes i mange profesjonelle sektorer. Det er en teknologi som er både enkel å bruke og økonomisk. Den gir også kort responstid på termiske variasjoner. De ulike typene termoelementer dekker mer eller mindre utvidede temperaturområder med varierende presisjon. Valget av deres veikryss og deres kalde veikryss kompensasjonssystem gjør dem brukbare i forskjellige miljøer. 

Å identifisere termoelementet best egnet til ditt bruksområde og budsjett, er det viktig å forstå hvordan det fungerer og å skille dens typologier.

Hva er et termoelement?

Termoelementet er en av de to hovedtypene av vanligste temperatursensorer. 

• Termoelementet lar deg måle temperaturen ved å beregne en spenningsforskjell mellom to punkter. Dette er et system basert på et termoelektrisk prinsipp.
• Den andre kategorien, den termistor temperatursensor, bruker et termoresistivt prinsipp. Det er her variasjon i motstanden til materialer som brukes til å beregne temperaturforskjellen. Materialene det er snakk om er metalloksider, presset og innkapslet.

Hvordan termoelementet fungerer

Et termoelement, eller termoelektrisk par, består av to ledende metalltråder annerledes. Ledningene er forbundet med to typer loddemetall, det varme punktet og det kalde punktet. Også kalt referansekryss. Idet dannes ingen elektrisk spenning, når det varme krysset har en temperaturendring. Vi vil da måle forskjellen i elektrisk potensial mellom det varme krysset og det kalde krysset for å måle temperaturen. Dette er det vi kaller Seebeck termoelektriske effekt, oppkalt etter den tyske fysikeren Thomas Johann Seebeck som teoretiserte dette fenomenet i 1821.

Et voltmeter lar deg målespenningen generert i de ledende metalltrådene som en funksjon av temperaturvariasjon. Vi beregner potensialforskjell (elektromotorisk kraft) mellom det varme krysset og det kalde krysset. Etterpå, en konvertert temperatursender disse dataene i grader Celsius. Omdannelsen av spenning til temperatur gjøres ved hjelp av en referansetabell og avhenger av typene metaller som utgjør termoelementet. Faktisk er den termoelektriske følsomheten til hvert metall forskjellig. EN koeffisient de Seebeck ble tildelt hvert materiale basert på denne følsomheten.

Opprettholde temperaturen på referansekrysset

For at termoelementsonden skal gi høy presisjonsinformasjon, må kaldkrysset være på en stabil eller målbar temperatur. Du bør vite at dette referansekrysset i virkeligheten vanligvis består av to forskjellige sveiser. Det finnes flere metoder for å kompensere det kalde krysset, brukes spesielt når omgivelsestemperaturen kan variere. Isvannbadet er en enkel metode som lar deg holde sveisen ved 0°C. I praksis er det mye nyttig i laboratoriet, men kan være komplisert å implementere i et industrielt miljø. Det er også mulig å bruke et andre måleinstrument som utfører en temperaturkontroll av referansepunktet. Da måletabellene generelt er etablert ut fra en kaldkrysstemperatur på 0°C, må det da foretas en beregning som tar hensyn til målt temperatur.

Når avstanden mellom målepunktet og enheten mål er stort, kan det være nødvendig å legge til en utvidelse. Materialet til denne kabelen må være av kalibrering identisk med termoelementtypen for å unngå falske målinger. En løsning er å bruke det samme materialet direkte, noe som kan være dyrt, så det er en skjøteledning. Det er også mulig å bruke en kompensasjonskabel, laget av andre metaller enn termoelementet.

Typer standardiserte termoelementer

Utformingen av termoelementsensorer er laget av alle slags metaller. Men 8 typer termoelementer brukes hovedsakelig. Dette er typene termoelementer som dekkes av den europeiske standarden IEC 60584.1. Denne standarden viser termoelementer ved å angi dem med en bokstav og et navn der det positive elementet er først.

De mest brukte typene termoelementer

• Type K (Krom (nikkel-krom legering) / Alumel (nikkel-aluminium legering)) er det mest brukte termoelementet i bransjen. Den dekker et bredt temperaturmåleområde, fra -200 til 1200°C. Prisen er rimelig og følsomheten er rundt 41uV/°C.
• Termoelementet type J (jern/konstantan (kobber-nikkel-legering)) er nyttig i et reduserende miljø. Den måler temperatur over et område på -40 til 750 °C. Den bør ikke brukes over 760°C, da dette kan forårsake en magnetisk transformasjon som fører til permanent dekalibrering. Tilstedeværelsen av jern gjør den følsom for oksidasjon, den tilbys ofte med en kappe av rustfritt stål.
• De type T (Kobber / Konstantan (kobber-nikkel-legering)) brukes hovedsakelig i laboratoriet over et område -185 til 300°C. Den er veldig stabil på lavtemperaturmålinger og kryogenikk.
• Type E (krom (nikkel-krom-legering) / Constantan (kobber-nikkel-legering)) egner seg for temperaturmålinger mellom -40 og 800°C. Det anbefales for bruk i et vakuum, inert gass, moderat oksiderende eller reduserende miljø.

Typer termoelementer reservert for høye temperaturer

• De type N (Nicrosil (Nikkel-Krom-Silisium legering) / Nisil (Nikkel-Silisium legering)) drar nytte av høy stabilitet og motstand mot oksidasjon. Den brukes til å måle høye temperaturer, opp til over 1280°C over korte perioder. Den har fordelen av å være tilgjengelig til en billigere pris enn andre typer termoelementer for høye temperaturer, B, R eller S, som inneholder platina.
• DE typer S (Platinum Rhodium Plated 10% / Platina) og R (Platinum Rhodium Plated 13% / Platina) har lignende egenskaper. De brukes til å måle høye temperaturer, det vil si over 1000°C og opp til 1600°C.  På grunn av sin høye stabilitet brukes type S som standard for smeltepunktet til gull (1064,43°C).
• Termoelementet type B (platina rhodium belagt 30 % / platina rhodium belagt 6 %) er designet for temperaturmåling opp til 1600 °C kontinuerlig og 1800 °C topp.

Valget av en temperatur sensor er ikke begrenset til typen termoelement, de andre elementene som utgjør det må også best dekke dine behov. Thermometre.fr-rådgivere er tilgjengelige for å gi deg råd om hvilken type sonde du trenger. De designer også sammen med deg den skreddersydde sonden som passer best for din applikasjon.

Gå videre på termoelementer

For å gå videre på temaet termoelementer, anbefaler vi også disse artiklene:

• Termoelement sondekategori
• Kalibrering av et termoelement
• Hvordan måles temperatur med termoelement?
• Termoelementets responstider etter type
• Termoelementkurver etter type
• Hvordan teste et termoelement?
• Termoelement måleområde
• Termoelement konverteringstabell
• Hvordan fungerer et termoelement?
• Termoelementer