Thermoelemente sind gängige Temperaturmesselemente. Es kann das Temperatursignal durch Temperaturmessung in ein elektrisches Heizsignal umwandeln.
Das Funktionsprinzip eines Thermoelements besteht darin, dass, wenn zwei verschiedene Leiter oder Halbleiter A und B einen Stromkreis bilden und ihre beiden Enden miteinander verbunden sind, die Temperatur an einem Ende t beträgt, das Arbeitsende oder heiße Ende genannt wird, und die Temperatur am anderen Ende t0 beträgt, das sogenannte freie Ende, das auch als Referenzende oder kaltes Ende bekannt ist, solange die Temperatur an den beiden Knoten unterschiedlich ist die Temperatur der beiden Kontakte. Dieses Phänomen wird thermoelektrischer Effekt genannt. Der aus zwei Leitern bestehende Stromkreis ist ein sogenanntes Thermoelement. Diese beiden Leiter werden als thermoelektrischer Pol bezeichnet, und die erzeugte elektromotorische Kraft wird als thermoelektrische elektromotorische Kraft bezeichnet.
Thermoelektrische EMF besteht aus zwei Teilen. Das eine ist die Kontakt-EMK zweier Leiter und das andere ist die Temperaturdifferenz-EMK eines einzelnen Leiters. Die Größe der thermoelektrischen EMK in der Thermoelementschleife hängt ausschließlich vom Leitermaterial und der Temperatur der beiden Kontakte ab, nicht jedoch von der Form und Größe des Leiters Thermoelementsensor . Wenn die beiden Elektrodenmaterialien des Thermoelements fixiert sind, entspricht die thermoelektrische EMK der Zweikontakttemperatur T und t0.
Diese Beziehung wird in der praktischen Temperaturmessung häufig verwendet. Da das kalte Ende t0 konstant ist, ändert sich die vom Thermoelementsensor erzeugte thermoelektrische EMK nur mit der Temperatur des heißen Endes (Messende), d. h. eine bestimmte thermoelektrische EMF entspricht einer bestimmten Temperatur. Das Ziel der Temperaturmessung können wir nur durch die Messung thermoelektrischer EMF erreichen.
Das Grundprinzip der Thermoelement-Temperaturmessung besteht darin, dass zwei unterschiedliche Komponenten aus Materialleitern einen geschlossenen Stromkreis bilden.
Wenn an beiden Enden ein Temperaturgradient vorhanden ist, fließt Strom durch den Stromkreis und dann entsteht eine elektromotorische Kraft – eine thermoelektrische elektromotorische Kraft zwischen den beiden Enden, was den sogenannten Seebeck-Effekt darstellt. Zwei Arten homogener Leiter mit unterschiedlichen Komponenten sind thermoelektrische Pole: Der Pol mit der höheren Temperatur ist das Arbeitsende, der Pol mit der niedrigeren Temperatur ist das freie Ende und das freie Ende hat normalerweise eine konstante Temperatur. Entsprechend der Funktionsbeziehung zwischen thermoelektrischer EMF und Temperatur wird die Graduierungstabelle des Thermoelements erstellt. Die Teilungstabelle wird erhalten, wenn die Temperatur des freien Endes 0 °C beträgt und verschiedene Thermoelemente unterschiedliche Teilungstabellen haben.
Wenn das dritte Metallmaterial an den Thermoelementkreis angeschlossen wird, bleibt das vom Thermoelementsensor erzeugte thermoelektrische Potenzial unverändert, solange die Temperatur der beiden Kontakte des Materials gleich ist, d. h. es wird nicht durch das dritte Metall im Stromkreis beeinflusst. Wenn das Thermoelement daher zur Temperaturmessung verwendet wird, kann es an ein Messgerät angeschlossen werden und die Temperatur des Messmediums kann nach der Messung der thermoelektrischen EMF ermittelt werden. Beim Messen der Temperatur eines Thermoelements muss die Temperatur seines kalten Endes (das Messende ist das heiße Ende und das über den Anschlussdraht mit dem Messkreis verbundene Ende wird als kaltes Ende bezeichnet) unverändert bleiben und sein thermisches Potenzial ist proportional zur gemessenen Temperatur. Wenn sich die Temperatur des kalten Endes (der Umgebung) während der Messung ändert, wird die Genauigkeit der Messung erheblich beeinträchtigt. Das Ergreifen einiger Maßnahmen zur Kompensation des Einflusses, der durch die Änderung der Temperatur am kalten Ende verursacht wird, wird als normale Kompensation am kalten Ende des Thermoelements bezeichnet. Spezielle Ausgleichsleitung zum Anschluss an Messgeräte.
Es gibt zwei Berechnungsmethoden für die Thermoelement-Kaltstellenkompensation. Zunächst geht es um die Umrechnung von Millivolt in die Temperatur: Messen Sie die Temperatur am kalten Ende, wandeln Sie sie in den entsprechenden Millivolt-Wert um und addieren Sie sie zum Millivolt-Wert des Flansch-Thermoelement und wandeln es in die Temperatur um. Eine weitere Kompensation erfolgt von der Temperatur in Millivolt: Messen Sie die tatsächliche Temperatur und die Temperatur am kalten Ende, rechnen Sie sie jeweils in Millivolt um und erhalten Sie dann nach der Subtraktion Millivolt, also die Temperatur.
