CHƯƠNG 6: CÁC LOẠI CẢM BIẾN THƯỜNG DÙNG TRONG HỆ THỐNG LẠNH
6.2.CẶP NHIỆT ĐIỆN 1 Lịch sử phát triển
6.2.1. Lịch sử phát triển
Những nguyên tắc hay lý thuyết về các hiệu ứng nhiệt điện khơng phải được xây dựng do một người trong một lúc nào đĩ mà là cơng trình của nhiều nhà khoa học như Thomas Johann Seebeck (1821), Hean Charles Althanaseeltien (1834),William Thomson,Lord Kelvin…và trải qua trong một thời gian dài.
Đầu tiên Alessandro Volta đã kết luận điện chính là nguyên nhân làm con ếch trong thí nghiệm của Luigi Galvani co giật khi bị hai thanh kim loại khác chạm vào. Kết luận này làm tiền đề cho nguyên tắc của cặp nhiệt điện với hiệu ứng Seebeck.
Trên 150 năm cặp nhiệt điện đã dùng trong kỹ thuật đo nhiệt độ:
+ Vào năm 1826, Antone Cesar Becquerel đã sử dụng cặp nhiệt điện Platin- palladium.
+ Năm 1885 Henri Le Chatalier đưa vào sử dụng cặp nhiệt điện Platin/Rhodium-Platin. Loại cặp nhiệt điện này được sử dụng trên 100 năm nay vẫn với thành phần như trước đây:dây dương gồm 90% Platin và 10% Rhodium và dây âm bằng platin.
+ Đầu thế kỷ 20,máy đĩ điện áp của cặp nhiệt điện được dùng là loại Galvanometer (máy đo dịng điện bé,thường là loại điện kế khung quay).
+ Từ giữa thế kỉ đến nay chỉ một ít loại cặp nhiệt điện cĩ giá trị thực tiễn trong cơng nghiệp được các nước cơng nghiệp chuẩn hố.
+ Từ những năm 60 khi những máy đo điện tử ra đời, người ta chọn cặp nhiệt điện khơng cần với điện áp nhiệt lớn, cần thiết hơn đĩ là sự ổn định bền bỉ.
Ví dụ như cặp nhiệt điện với 90% và 10% Rhodium/Platin sau 6 tuần hoạt động với 15000 C,nhiệt độ đo được chỉ bị trượt đi 10K. Trong những năm từ 1958 đến 1965 nhiều nhà khoa học đã cơng bố các loại cặp nhiệt điện platin với thành phần Rhodium khác nhau ở dây dương và âm để cĩ độ ổn định tốt hơn.Cuối cùng chỉ cĩ loại cặp nhiệt điện Platin với thành phần 30% Rhodium ở dây dương và 6% Rhodium ở dây âm do W.Obrowski (Đức) tìm ra là cĩ độ ổn định nhất (nhiệt độ bị trượt -5K ở nhiệt độ 1500 0C sau 6 tuần).
Rhenium (Re) cĩ độ nĩng chảy là 31870C và Vonfram được coi như là kim loại cĩ nhiệt độ nĩng chảy cao nhất đến 33870C. Ngay ở gần nhiệt độ nĩng chảy Rhenium vẫn trơ với khí hydro. Cặp nhiệt điện với hỗn hợp Rhedium-Vonfram được dùng để nhiệt độ khí hydro trong các lị phản ứng hạt nhân. Trong năm 1963 NaSa đã lắp đặt 10 cặp nhiệt điện bên ngồi vỏ phi thuyển Apolo. Nhiệt độ ngồi vỏ đo được khi phi thuyền trở về trái đất lến đến 23000C! Các cặp nhiệt điện này đã bị nĩng chảy hồn tồn khi phi thuyền vượt xuyên qua tầng ozon và tầng khí quyển.
Trong việc đo nhiệt độ, độ chính xác của cặp nhiệt điện (từ 0,5% đến 0,75%) cao hơn so với độ chính xác của điện kế khung quay (1,5% loại dùng trong phịng thí nghiệm và 5% loại thơng thường). Với máy đo điện tử số ta đạt độ chính xác cao hơn nhiều(0,02%) và dải đo của cặp nhiệt điện rất rộng từ 0,1k đến 3400k ( = 31000C). Trong cơng nghiệp hiện nay,cặp nhiệt điện NiCr-NiAl đuợc dùng nhiều nhất.Theo tên gọi tiêu chuẩn Mỹ ANSI là type K. Tên thơng dụng của nĩ là Chromel-Alumel. Người ta pha thêm hai dây NiCrosil-Nsil cĩ độ bền cao hơn khi
làm việc ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên đặc trưng kỹ thuật của nĩ cĩ khác đi so với NiCr-NiAl.