Термоэлектрическим пирометром именуется устройство для измерения температуры, собранное из термопары, вторичного прибора и соединительных проводов. Разглядим устройство термопары.

К материалам для термоэлектродов термопар предъявляются огромные требования. Главным требованием является создание сравнимо большой термо-э. д. с. (в паре с другим материалом), чем больше термо-э. д. е., тем наименее чувствительным может быть вторичный прибор. В качестве сравнительного термоэлектрода (либо, как молвят, обычного электрода) в текущее время принят термозлектрод из платины. Это разъясняется тем, что пла­тина имеет высшую температуру плавления (1779°С), сравнимо просто выходит в химически чистом виде и обладает всепостоянством термоэлектрических параметров.

Очень принципиальным свойством для термопар является взаимозаме­няемость. Взаимозаменяемыми числятся термопары, которые в схожих температурных критериях развивают схожую тер­мо-э. д. с. и, как следует, могут работать с одним и этим же измери­тельным прибором данной градуировки. Два электрода из 1-го и такого же сплава не всегда бывают взаимозаменяемы, на термо- э. д. с. оказывают влияние мельчайшие посторонние примеси в сплаве либо не­правильный отжиг после протяжки. Если термопара не взаимо­заменяема, то приходится переградуировать прибор, что трудно и не нужно.

Зависимо от материала электродов термопары, получившие практическое применение, делятся на две главные группы: термопары из великодушных металлов и термопары из неблагород­ных металлов.

Из серийно выпускавшихся термопар к первой группе относятся две термопары: платинородий – платиновая термопара типа ТПП (обозначение градуировки по ГОСТ 6616-61ПП-1). В наименовании термопар первым обычно указывается положительный электрод, а вторым – отрицательный. Платинородий представляет собой сплав, в состав которого заходит 90% платины (Pt) и 10% родия (Rh). Термопара типа ТПР (обозначение градуировки ПР-30/6) состоит из платинородия (30% родия) и платинородия (6% родия).

Ко 2-ой группе относятся последующие термопары: хромель – алюмель, хромель – копель и термопара из сплава НК-СА. Хромель представляет собой сплав из 89% никеля (Ni), 9,8% хрома (Сг), 1% железа (Fe) и 0,2% марганца (Мп). Состав алюмеля: 94% Ni и 6% Al, Mn, Si. Состав копеля: 56% Си и 44% Ni.

Термопара типа ТПП (платинородий – платина) может применяться для измерения температур до 1600°С краткосрочно и до 1300°С продолжительно. Термо-э. д. с. при всем этом равна соответ­ственно 16,71 и 13,13 мв. Достоинством этой термопары является устойчивость термоэлектрической свойства (т. е. малые отличия э. д. с. термопары от номинала, установленного стан­дартом), взаимозаменяемость термоэлектродов и высочайшая стойкость к хим воздействиям даже при больших температурах.

Толщина проволоки ввиду большой цены электродов (платинородия и платины) сравнимо невелика – 0,5 мм. Ди­аметр электродов термопар из неблагородных металлов колеблется в границах 0,5 – 5 мм.

Используются термопары ТПП в качестве контрольных для проверки рабочих термопар, также для измерения температур в ответственных процессах.

Термопара типа ТПР применяется в тех же случаях, что и термопары ТПП. Пределы измерения температуры составляют 300 – 1600 (1800°С краткосрочно).

Термопара типа ТХЛ (хромель – алюмель) при кратковре­менном применении допускает измерить наивысшую темпера­туру 1300°С (э. д. с. при всем этом равна 52,43 мв). Рабочая температура зависимо от свойства и хим состава оболочек нахо­дится в границах 900 – 1000^оС.

Термопара типа ТХК (хромель – копель) при кратковремен­ном применении может определять температуры до 800°С (э. д. с. при всем этом равна 66,42 мв); рабочая температура равна 600°С (термо э. д. с. при всем этом составляет 49,02 мв).

Термопары хромель – алюмель н хромель – копель имеют самое обширное распространение как эксплуатационные приборы в промышленных печах.

Термопара типа ТНС увлекательна тем, что термо-э. д. с. ее при температурах от 0 до 200°С фактически отсутствует. При макси­мальной температуре (около 1000°С) она развивает э. д. с. 13,39 мв. Соответствующей особенностью термопары типа ТНС будет то, что на точность ее работы практически не оказывает влияние температура свободного конца (прохладного спая). 

Конструктивное выполнение термопар определяется выбором материала защитной тpy6ы (арматуры) и изоляции. Защитная ар­матура должна оградить термопару от деяния жарких, химически брутальных газов, разрушающих термо­пару. Потому арматура термопары дол­жна быть газонепроницаемой, механичес­ки стойкой, жароупорной и совместно с тем отлично проводить тепло. Для защиты термопар из неблагородных металлов используются железные трубы без шва (при температурах измерения до 600°С) и из нержавеющей стали (при измерении темпе­ратуры до 1100°С). Для защиты термопар из великодушных металлов используются кварцевые и фарфоровые трубы. Рабочие концы термопар соединяют спайкой либо сваркой, в других частях термоэлектроды должны быть изолированы друг от друга. Термоэлектроды изолируются асбестом, когда предел измерения менее 300°С, кварцевыми трубами либо бусами (при t до 1000°С), фарфоровыми трубками либо бусами (при t до 1300 – 1400°С).

На рис. 1 приведена конструкция термопары, выполненная из неблагородных металлов.

При обыкновенном методе включения из­мерительного прибора в цепь термопары свободные концы термопары располагают­ся в ее головке. Так как поддерживать температуру головки неизменной и низкой в зоне обычно больших измеряемых темпера­тур достаточно тяжело, свободные концы тер­мопары переносят в зону неизменной и низкой температуры. Для этой цели при­меняют так именуемые компенсационные провода. Для термопар из неблагородных материалов компенсационные провода из­готовляются из числа тех же материалов, что и сама термопара. В термопарах, выполнен­ных из великодушных металлов, компенса­ционные провода подбираются из матери­алов, развивающих меж собой при схожих температурах термо-э. д. с. таковой же величины, как и основная термо­пара. Не считая того, вынесенный прохладный спай окружают термический изоляцией с высочайшей термический инерцией. Используют также специ­альные компенсационные коробки для автоматической компенсации колебаний температуры прохладного спая.

Для автоматической компенсации температуры свободных концов термопары применяется особое устройство, которое представляет собой несколько сопротивлений, образующих мосто­вую схему (рис. 2)

Сопротивления R₁ R₂ R₃ и R₄ соединены в неустойчивый измерительный мост; сопротивления R₁ R₂ R₃ и R_Д выполнены из манганиновой проволоки, а сопротивление R₄ – из медной. Величины сопротивлений подобраны таким макаром, что при тем­пературе среды 20°С меж точками В и Г разность потенциалов равна нулю. В данном случае мост не оказывает влияние на величину измеряемой’ э. д. с. При изме­нении температуры среды (свободных концов термо­пары) меняется термо-э. д. с. термопары: растет при пони­жении температуры ниже 20°С и понижается при повышении темпе­ратуры выше 20°С, сразу меняется величина сопротивле­ния R₄ которая понижается при снижении температуры ниже 20°С и растет при повышении тем­пературы выше 20°С. Следователь­но, эти отличия изменяют раз­ность потенциалов меж точками В и Г в различных направлениях и фактически взаимно компенсиру­ются.

Дополнительное сопротивление R_Д устанавливается в цепи пита­ния моста и для различных материалов термопар имеет различную величину. Благодаря этому напряжение питания моста, поступаю­щее на зажимы А и Б, для разных термопар отстраивается на требуемую величину. В диагональ ВГ включены поочередно термопара Т, компенсационные провода R_К соединительные про­вода R_С и милливольтметр mV.

Не считая того, в цепь соединительных проводов врубается под­гоночное сопротивление R_П созданное для подгонки со­противления наружной полосы до величины, обозначенной на шкале милливольтметра.

Компенсационная коробка питается напряжением постоян­ного тока в 4 в. Для этого она присоединяется к источнику питания ИП –  устройству, состоящему из понижающего трансформатора, селенового выпрямителя и подгоночного сопротивления.