Cặp nhiệt điện hoạt động dựa trên một nguyên lý được gọi là hiệu ứng Seebeck. Hiệu ứng Seebeck được phát hiện bởi nhà vật lý học người Đức Thomas Johann Seebeck vào năm 1821. Theo ông, khi điểm kết nối của 2 dây được đặt vào nơi có các nhiệt độ khác nhau, ở đó sẽ tạo ra sư dịch chuyển của các electron do đó sẽ tạo ra một điện áp nhỏ tại đầu 2 dây hở. Điện áp này phụ thuộc vào nhiệt độ và vật liệu của dây dẫn được sử dụng. Để hiểu rõ hơn về nguyên lý cặp nhiệt điện, ta hãy cùng xem hình sau:
Cảm biến kỹ thuật đo lường Mã học phần:PH3080 Chủ đề: Cảm biến nhiệt (cặp nhiệt điện) Nội Dung •Nguồn gốc •Cấu tạo nguyên lý hoạt động •Ưu nhược điểm •Ứng dụng 1.Nguồn gốc • Từ cặp nhiệt điện(thermocouple) ghép từ hai từ: “thermo” có nghĩa nhiệt “couple” biểu thị hai mối nối • Năm 1821 nhà vật lý người Đức Thomas Johann Seebeck phát rằng, dây dẫn phải chịu thay đổi nhiệt, sinh khác biệt điện áp ngược lại Điều gọi hiệu ứng nhiệt hay hiệu ứng Seebeck • Từ loại cảm biến nhiệt đơn giả cặp nhiệt điện đời hoạt động dựa vào hiệu ứng Seebeck 2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 2.1 cấu tạo • Gồm dây kim loại(hoặc hợp kim) khác hàn đầu lại với • Đầu mối hàn tạo thành điểm đo hay cịn gọi đầu nóng • đầu cịn lại khơng hàn với đầu lạnh nối tới dụng cụ đo • Các dây cặp nhiệt điện thường đặt ống thép chống rỉ mỏng lớp vỏ để bảo vệ khỏi ăn mịn hóa học phá hủy vật lý • Ống bảo vệ thường lót lớp gốm sứ để giữ cho dây cặp nhiệt điện khỏi chạm với phần tử khác 2.2 Nguyên lý hoạt động • Khi nhiệt độ mơi trường tăng giảm, tác động lên đầu nóng cặp nhiệt điện, do hiệu ứng Seebeck nên điện áp VAB ở đầu lạnh cặp nhiệt điện tăng giảm theo nhiệt độ môi trường (nhiệt độ tăng điện áp tăng, nhiệt độ giảm điện áp giảm) Đo giá trị điện áp VAB ta suy ngược lại giá trị nhiệt độ • Các điểm nối cặp nhiệt điện với thiết bị thị vòng điều khiển lại tạo mối nối khác hai kim loại khác mà chúng tạo điện áp phụ thuộc vào nhiệt độ • Để loại bỏ vấn đề này, mạch cặp nhiệt điện sử dụng điểm nối chuẩn kết hợp với mạch điện tử để đo hiệu chỉnh ảnh hưởng • Điểm nối chuẩn thông thường mặt điện giống cặp nhiệt điện 0oC Điểm chuẩn thường đặt gần chí bên thiết bị thị Cách chuyển đổi điện áp sinh • Những cặp nhiệt điện cho biết khác nhiệt độ điểm đo điểm chuẩn (Thực tế, đo giá trị tuyệt đối; việc làm so sánh đại lượng biết với đại lượng chưa biết) Nếu biết nhiệt độ chuẩn, tính nhiệt độ trình cách đo điện áp cặp nhiệt điện: nhiệt độ chưa biết = (điện áp/hệ số Seebeck) + nhiệt độ chuẩn Ưu nhược điểm • Ưu điểm: Cặp nhiệt điện rẻ tiền, kích thước nhỏ, chắn, tiện lợi linh hoạt, dải đo rộng, khả ổn định chấp nhận, tái sản xuất, xác nhanh Điện áp chúng tạo độc lập với chiều dài đường kính dây • Nhược điểm: Nhược điểm cặp nhiệt điện tín hiệu nhỏ Điều làm cho nhạy với nhiễu điện bị giới hạn ứng dụng dải đo tương đối rộng Nó khơng tuyến tính, việc chuyển đổi điện áp thành giá trị nhiệt độ không đơn giản thiết bị đo trực tiếp Các cặp nhiệt điện luôn cần đến khuếch đại, việc hiệu chuẩn chúng thay đổi nhiễm bẩn, thay đổi thành phần q trình ơxi hóa bên Cặp nhiệt điện sử dụng trạng thái dây trần chất lỏng dẫn điện, dây khơng đồng nhất, điều tạo điện áp mà khó phát 4 Ứng dụng • Sản xuất cơng nghiệp • Luyện kim • Giáo dục • Gia công vật liệu ... đề: Cảm biến nhiệt (cặp nhiệt điện) Nội Dung •Nguồn gốc •Cấu tạo nguyên lý hoạt động •Ưu nhược điểm •Ứng dụng 1.Nguồn gốc • Từ cặp nhiệt điện(thermocouple) ghép từ hai từ: “thermo” có nghĩa nhiệt. .. phát rằng, dây dẫn phải chịu thay đổi nhiệt, sinh khác biệt điện áp ngược lại Điều gọi hiệu ứng nhiệt hay hiệu ứng Seebeck • Từ loại cảm biến nhiệt đơn giả cặp nhiệt điện đời hoạt động dựa vào hiệu... hoạt động • Khi nhiệt độ mơi trường tăng giảm, tác động lên đầu nóng cặp nhiệt điện, do hiệu ứng Seebeck nên điện áp VAB ở đầu lạnh cặp nhiệt điện tăng giảm theo nhiệt độ môi trường (nhiệt độ tăng