Dlaczego krzywe temperatura-napięcie wszystkich typów termopar przechodzą przez źródło?

Zauważ, że temperatura na wykresie jest w ° C, nawet w ° K.

0 ° C to granica temperatur wody i lodu pod ciśnieniem 1 atm. Dlaczego termopary wytwarzają napięcie 0 V w temperaturze 0 ° C? Czy istnieje związek między wodą a termoparami, czy termopary są zaprojektowane tak, aby zachowywać się w ten sposób, czy to tylko przypadek?

Napięcie termopary pochodzi od różnicy temperatur między złączem czujnika i złączem odniesienia; złącze referencyjne zawsze istnieje i może być połączeniem przewodów termopary z woltomierzem; zwróć uwagę, że mosiądz, miedź, materiały poszycia tworzą wszystkie dodatkowe połączenia pośrednie, które anulują się, jeśli mają jednolitą temperaturę. Tabele termopar oparte są na tym, że złącze odniesienia ma temperaturę 0 ° C (odniesienie do punktu lodowego, konwencja), dlatego wszystkie temperatury wyczucia połączeń w tych tabelach wynoszą 0 V w temperaturze 0 ° C. Witryna Omega Engineering ma świetną dokumentację referencyjną na temat termopar, która wyjaśnia wszystko o referencyjnych i pośrednich połączeniach. http://www.omega.com/techref/

Istnieje wiele metod kompensacji temperatury. Jednym z nich jest umieszczenie złącza odniesienia w lodzie poślizgowym, stabilnym i znanym punkcie odniesienia. Innym jest wytwarzanie napięcia w celu skompensowania rzeczywistej temperatury złącza, tak aby mierzone napięcie było „temperaturą stołu” bez przesunięć. Innym sposobem jest zastosowanie temperatury złącza powyżej temperatury otoczenia i ustabilizowanego, w którym to przypadku można zastosować stałe przesunięcie w celu kompensacji. Choć może to wydawać się skomplikowane, termopary są często stosowane w ekstremalnych temperaturach, a dokładne pomiary lub stabilizacja złącza referencyjnego można wykonać metodami elektronicznymi o niższej temperaturze.

Temperatura na osi X jest różnicą temperatur między dwoma złączami termopar. To nie jest absolutna temperatura. Jeśli oba złącza mają temperaturę 0 ^o C, napięcie termopary wynosiłoby 0 V. Jeśli oba złącza są w temperaturze 100 ^o C, napięcie termopary będzie nadal wynosić 0 V.

Napięcie w termopary jest funkcją różnicy między temperaturą „gorących” i „zimnych” części termopary. Jeśli nie ma różnicy temperatur, to nie ma napięcia. Szczegółowe informacje można znaleźć w Wikipedii na temat termopary .

Dlatego w celu uzyskania bezwzględnych odczytów należy zastosować „kompensację zimnego złącza”.

Wszystkie poprzednie odpowiedzi mówią, że napięcie z termopary jest funkcją różnicy temperatur między złączami gorącymi i zimnymi. Jest to dość przybliżone przybliżenie i nie jest do końca prawdą.

Na przykład, jeśli gorące złącze ma temperaturę 100 ° C, a zimne złącze ma temperaturę 0 ° C, napięcie nie będzie dokładnie takie samo, jak gdyby gorące złącze było w temperaturze 200 ° C, a zimne złącze było w temperaturze 100 ° C. W przypadku termopary typu K pierwszy będzie wynosić 4,096 mV, a drugi 4,042 mV. Różnica może wydawać się niewielka (około 1% błędu), ale w wielu przypadkach nie jest bez znaczenia.

Poprzez konwencję , termoparę napięcia są podane w niskiej temperaturze przyłączeniowej 0 ° C (ponieważ jest to łatwe do utworzenia stałej dokładną temperaturę 0 ° C / 32 ° C za pomocą łaźni z lodem). Teraz napięcie z termopary z dwoma końcami w temperaturze 0 ° C musi wynosić 0uV (powinno to wynikać z termodynamiki / zachowania energii), więc wykresy zawsze będą przechodzić przez 0 (gdy 0 jest temperaturą zimnego złącza!) . Wykresy wykonane z ° F zwykle przechodzą przez 32, czasem 75 ° F.