A hőelem egy általános hőmérsékletmérő elem. A hőmérsékleti jelet a hőmérséklet mérésével elektromos fűtési jellé változtathatja.
A hőelem működési elve az, hogy amikor két különböző vezető vagy félvezető A és B egy áramkört alkot, és a két végük egymáshoz kapcsolódik, amíg a hőmérséklet a két csomóponton eltérő, akkor az egyik végén a hőmérséklet t, amelyet munkavégnek vagy meleg végnek nevezünk, a másik végén a hőmérséklet t0, az úgynevezett szabad vég irány, ami a hideg végű erőt, vagy más néven a referenciavéget generálja, vagy a hurok. amelyek közül a vezető anyagával és a két érintkező hőmérsékletével kapcsolatosak. Ezt a jelenséget termoelektromos hatásnak nevezik, a két vezetőből álló áramkört úgynevezett hőelemnek nevezik. Ezt a két vezetőt termoelektromos pólusnak, a keletkezett elektromotoros erőt pedig termoelektromos elektromotoros erőnek nevezzük.
A termoelektromos EMF két részből áll. Az egyik két vezető érintkezési EMF-je, a másik pedig egyetlen vezető hőmérséklet-különbsége. A termoelektromos EMF nagysága a hőelem hurokban egyedileg összefügg a vezető anyagával és a két érintkező hőmérsékletével, de nem az érintkező alakjával és méretével. hőelem érzékelő . Ha a hőelem két elektródaanyaga rögzítve van, a termoelektromos EMF a kétérintkezős hőmérséklet T és t0 lesz.
Ezt az összefüggést széles körben alkalmazzák a gyakorlati hőmérsékletmérésben. Mivel a hideg vég t0 állandó, a termoelem érzékelő által előállított termoelektromos EMF csak a meleg vég (mérővég) hőmérsékletével változik, vagyis egy bizonyos termoelektromos EMF egy bizonyos hőmérsékletnek felel meg. A hőmérsékletmérés célját csak termoelektromos EMF méréssel tudjuk elérni.
A hőelemes hőmérsékletmérés alapelve, hogy az anyagvezetők két különböző komponense zárt áramkört alkot.
Ha mindkét végén hőmérsékleti gradiens van, akkor áram fog áthaladni az áramkörön, majd elektromotoros erő - termoelektromos elektromotoros erő lesz a két vége között, ami az úgynevezett Seebeck-effektus. Kétféle, különböző komponensű homogén vezető a termoelektromos pólus, a magasabb hőmérsékletű a munkavég, az alacsonyabb hőmérsékletű a szabad vége, a szabad vége pedig általában állandó hőmérsékletű. A termoelektromos EMF és a hőmérséklet függvénykapcsolatának megfelelően elkészítjük a termoelem beosztási táblázatát. A beosztási táblázatot akkor kapjuk meg, ha a szabad véghőmérséklet 0 ℃, és a különböző hőelemek különböző beosztási táblázatokkal rendelkeznek.
Ha a harmadik fémanyagot csatlakoztatjuk a hőelem áramkörhöz, amíg az anyag két érintkezőjének hőmérséklete azonos, addig a hőelem érzékelő által generált termoelektromos potenciál változatlan marad, vagyis nem befolyásolja az áramkörben lévő harmadik fém. Ezért amikor a hőelemet hőmérsékletmérésre használjuk, mérőműszerhez csatlakoztatható, és a termoelektromos EMF mérése után megismerhető a mért közeg hőmérséklete. A hőelem hőmérsékletének mérésekor a hideg végének hőmérséklete (a mérővége a meleg vég, a mérőkörhöz a vezetéken keresztül csatlakozó végét pedig hideg végnek nevezzük) változatlannak kell maradnia, termikus potenciálja pedig arányos a mért hőmérséklettel. Ha a hideg vég (környezet) hőmérséklete a mérés során megváltozik, az komolyan befolyásolja a mérés pontosságát. A hideg véghőmérséklet változása által okozott hatás kompenzálására irányuló intézkedéseket a termoelem normál hidegvég kompenzációjának nevezzük. Speciális kiegyenlítő vezeték a mérőműszerhez való csatlakoztatáshoz.
Két számítási módszer létezik a termoelem hideg átmenet kompenzációjára. Az első a millivolttól a hőmérsékletig: mérje meg a hideg véghőmérsékletet, alakítsa át a megfelelő millivolt értékre, adja hozzá a millivolt értékéhez. karimás hőelemet , és alakítsa át a hőmérsékletre. Egy másik kompenzáció a hőmérséklettől a millivoltig: mérje meg a tényleges hőmérsékletet és a hideg véghőmérsékletet, alakítsa át millivoltokra, majd a kivonás után kapja meg a millivoltot, vagyis a hőmérsékletet.
