El termopar es un elemento común de medición de temperatura. Puede cambiar la señal de temperatura en señal de calefacción eléctrica midiendo la temperatura.
El principio de funcionamiento del termopar es que cuando dos conductores o semiconductores diferentes A y B forman un circuito y sus dos extremos están conectados entre sí, siempre que la temperatura en los dos nodos sea diferente, la temperatura en un extremo es t, que se llama extremo de trabajo o extremo caliente, y la temperatura en el otro extremo es t0, conocido como extremo libre, que también se conoce como extremo de referencia o extremo frío, el bucle generará una fuerza electromotriz, cuya dirección y tamaño están relacionados con el material del conductor y el Temperatura de los dos contactos. Este fenómeno se llama efecto termoeléctrico, el circuito compuesto por dos conductores se llama termopar. Estos dos conductores se denominan polo termoeléctrico y la fuerza electromotriz generada se denomina fuerza electromotriz termoeléctrica.
El EMF termoeléctrico consta de dos partes. Uno es la EMF de contacto de dos conductores y el otro es la diferencia de temperatura EMF de un solo conductor. La magnitud de la FEM termoeléctrica en el circuito del termopar está relacionada únicamente con el material del conductor y la temperatura de los dos contactos, pero no con la forma y el tamaño del sensor termopar . Cuando los dos materiales de los electrodos del termopar están fijos, la FEM termoeléctrica será la temperatura de dos contactos T y t0.
Esta relación se ha utilizado ampliamente en la medición práctica de temperatura. Debido a que el extremo frío t0 es constante, el EMF termoeléctrico producido por el sensor de termopar solo cambia con la temperatura del extremo caliente (extremo de medición), es decir, un determinado EMF termoeléctrico corresponde a una determinada temperatura. Podemos lograr el objetivo de medir la temperatura solo midiendo los EMF termoeléctricos.
El principio básico de la medición de temperatura por termopar es que dos componentes diferentes de conductores materiales forman un circuito cerrado.
Cuando hay un gradiente de temperatura en ambos extremos, habrá corriente que pasará a través del circuito y luego habrá fuerza electromotriz, fuerza electromotriz termoeléctrica entre los dos extremos, que es el llamado efecto Seebeck. Dos tipos de conductores homogéneos con diferentes componentes son los polos termoeléctricos, el que tiene mayor temperatura es el extremo de trabajo, el que tiene menor temperatura es el extremo libre y el extremo libre suele estar a temperatura constante. De acuerdo con la relación funcional entre la FEM termoeléctrica y la temperatura, se elabora la tabla de graduación del termopar. La tabla de graduación se obtiene cuando la temperatura del extremo libre es 0 ℃ y diferentes termopares tienen diferentes tablas de graduación.
Cuando el tercer material metálico está conectado al circuito del termopar, siempre que la temperatura de dos contactos del material sea la misma, el potencial termoeléctrico generado por el sensor del termopar permanecerá sin cambios, es decir, no se verá afectado por el tercer metal en el circuito. Por lo tanto, cuando el termopar se utiliza para medir la temperatura, se puede conectar a un instrumento de medición y se puede conocer la temperatura del medio medido después de medir la EMF termoeléctrica. Al medir la temperatura de un termopar, se requiere que la temperatura de su extremo frío (el extremo de medición es el extremo caliente y el extremo conectado con el circuito de medición a través del cable se llama extremo frío) permanezca sin cambios y su potencial térmico es proporcional a la temperatura medida. Si la temperatura del extremo frío (ambiente) cambia durante la medición, afectará seriamente la precisión de la medición. Tomar algunas medidas para compensar la influencia causada por el cambio de temperatura del extremo frío se denomina compensación normal del extremo frío del termopar. Cable de compensación especial para conexión con instrumento de medición.
Existen dos métodos de cálculo de compensación de unión fría de termopar. El primero es de milivoltios a temperatura: mida la temperatura del extremo frío, conviértala al valor de milivoltios correspondiente, súmela al valor de milivoltios del termopar Flang y conviértalo a temperatura. Otra compensación es de temperatura a milivoltios: mida la temperatura real y la temperatura del extremo frío, conviértalas a milivoltios respectivamente y luego obtenga los milivoltios después de la resta, es decir, la temperatura.
