La termocoppia è un comune elemento di misurazione della temperatura. Può cambiare il segnale della temperatura in segnale di riscaldamento elettrico misurando la temperatura.
Il principio di funzionamento della termocoppia è che quando due diversi conduttori o semiconduttori A e B formano un circuito e le loro due estremità sono collegate tra loro, finché la temperatura nei due nodi è diversa, la temperatura ad un'estremità è t, che è chiamata estremità di lavoro o estremità calda, e la temperatura all'altra estremità è t0 , nota come estremità libera, nota anche come estremità di riferimento o estremità fredda, il circuito genererà una forza elettromotrice, la cui direzione e dimensione sono correlate al materiale del conduttore e la temperatura dei due contatti. Questo fenomeno è chiamato effetto termoelettrico, il circuito composto da due conduttori è la cosiddetta termocoppia. Questi due conduttori sono chiamati polo termoelettrico e la forza elettromotrice generata è chiamata forza elettromotrice termoelettrica.
La forza elettromagnetica termoelettrica è composta da due parti. Uno è la FEM di contatto di due conduttori e l'altro è la FEM della differenza di temperatura di un singolo conduttore. L'entità della forza elettromagnetica termoelettrica nel circuito della termocoppia è correlata singolarmente al materiale del conduttore e alla temperatura dei due contatti, ma non alla forma e alle dimensioni del contatto. sensore termocoppia . Quando i due materiali degli elettrodi della termocoppia sono fissi, la forza elettromotrice termoelettrica sarà la temperatura a due contatti T e t0.
Questa relazione è stata ampiamente utilizzata nella misurazione pratica della temperatura. Poiché la parte fredda t0 è costante, la FEM termoelettrica prodotta dal sensore termocoppia cambia solo con la temperatura della parte calda (estremità di misurazione), cioè ad una determinata temperatura corrisponde una determinata FEM termoelettrica. Possiamo raggiungere l'obiettivo della misurazione della temperatura solo misurando i campi elettromagnetici termoelettrici.
Il principio di base della misurazione della temperatura con termocoppia è che due diversi componenti di materiali conduttori formano un circuito chiuso.
Quando c'è un gradiente di temperatura su entrambe le estremità, ci sarà corrente che passa attraverso il circuito, e poi ci sarà forza elettromotrice - forza elettromotrice termoelettrica tra le due estremità, che è il cosiddetto effetto Seebeck. Due tipi di conduttori omogenei con componenti diversi sono poli termoelettrici, quello con temperatura più alta è l'estremità di lavoro, quello con temperatura più bassa è l'estremità libera e l'estremità libera è solitamente a temperatura costante. In base alla relazione funzionale tra EMF termoelettrico e temperatura, viene creata la tabella di graduazione della termocoppia. La tabella di graduazione si ottiene quando la temperatura dell'estremità libera è 0 ℃ e diverse termocoppie hanno tabelle di graduazione diverse.
Quando il terzo materiale metallico è collegato al circuito della termocoppia, finché la temperatura di due contatti del materiale è la stessa, il potenziale termoelettrico generato dal sensore della termocoppia rimarrà invariato, ovvero non sarà influenzato dal terzo metallo nel circuito. Pertanto, quando la termocoppia viene utilizzata per la misurazione della temperatura, può essere collegata a uno strumento di misura e la temperatura del mezzo misurato può essere conosciuta dopo aver misurato l'EMF termoelettrico. Quando si misura la temperatura di una termocoppia, la temperatura della sua estremità fredda (l'estremità di misurazione è l'estremità calda e l'estremità collegata al circuito di misura tramite il cavo è chiamata estremità fredda) deve rimanere invariata e il suo potenziale termico è proporzionale alla temperatura misurata. Se la temperatura dell'estremità fredda (ambiente) cambia durante la misurazione, ciò influenzerà seriamente la precisione della misurazione. L'adozione di alcune misure per compensare l'influenza causata dal cambiamento della temperatura della parte fredda è chiamata normale compensazione della parte fredda della termocoppia. Cavo speciale di compensazione per il collegamento con lo strumento di misura.
Esistono due metodi di calcolo per la compensazione della giunzione fredda della termocoppia. Il primo è dal millivolt alla temperatura: misurare la temperatura dell'estremità fredda, convertirla nel corrispondente valore in millivolt, aggiungerlo al valore in millivolt del termocoppia flangiata e convertirla in temperatura. Un'altra compensazione va dalla temperatura ai millivolt: misurare la temperatura effettiva e la temperatura dell'estremità fredda, convertirle rispettivamente in millivolt e quindi ottenere i millivolt dopo la sottrazione, ovvero la temperatura.
