Thermokoppel is een veelgebruikt temperatuurmeetelement. Het kan het temperatuursignaal veranderen in een elektrisch verwarmingssignaal door de temperatuur te meten.
Het werkingsprincipe van het thermokoppel is dat wanneer twee verschillende geleiders of halfgeleiders A en B een circuit vormen en hun twee uiteinden met elkaar zijn verbonden, zolang de temperatuur aan de twee knooppunten verschillend is, de temperatuur aan het ene uiteinde t is, wat het werkuiteinde of het hete uiteinde wordt genoemd, en de temperatuur aan het andere uiteinde t0 is, bekend als het vrije uiteinde, ook wel bekend als het referentie-uiteinde of het koude uiteinde, de lus een elektromotorische kracht zal genereren, waarvan de richting en grootte verband houden met de geleidermateriaal en de temperatuur van de twee contacten. Dit fenomeen wordt thermo-elektrisch effect genoemd, het circuit dat uit twee geleiders bestaat, is een zogenaamd thermokoppel. Deze twee geleiders worden thermo-elektrische pool genoemd en de gegenereerde elektromotorische kracht wordt thermo-elektrische elektromotorische kracht genoemd.
Thermo-elektrische EMF bestaat uit twee delen. De ene is de contact-EMK van twee geleiders, en de andere is de temperatuurverschil-EMK van een enkele geleider. De omvang van de thermo-elektrische EMF in de thermokoppellus houdt afzonderlijk verband met het geleidermateriaal en de temperatuur van de twee contacten, maar niet met de vorm en grootte van de thermokoppel sensor . Wanneer de twee elektrodematerialen van het thermokoppel zijn gefixeerd, zal de thermo-elektrische EMF de tweecontacttemperatuur T en t0 zijn.
Deze relatie wordt veel gebruikt bij praktische temperatuurmetingen. Omdat het koude uiteinde t0 constant is, verandert de door de thermokoppelsensor geproduceerde thermo-elektrische EMF alleen met de temperatuur van het hete uiteinde (meetuiteinde), dat wil zeggen dat een bepaalde thermo-elektrische EMF overeenkomt met een bepaalde temperatuur. We kunnen het doel van temperatuurmeting alleen bereiken door thermo-elektrische EMF te meten.
Het basisprincipe van thermokoppeltemperatuurmeting is dat twee verschillende componenten van materiaalgeleiders een gesloten circuit vormen.
Wanneer er aan beide uiteinden een temperatuurgradiënt is, zal er stroom door het circuit gaan, en dan zal er elektromotorische kracht optreden - thermo-elektrische elektromotorische kracht tussen de twee uiteinden, wat het zogenaamde Seebeck-effect is. Twee soorten homogene geleiders met verschillende componenten zijn thermo-elektrische polen: degene met een hogere temperatuur is het werkuiteinde, degene met een lagere temperatuur is het vrije uiteinde en het vrije uiteinde heeft meestal een constante temperatuur. Volgens de functierelatie tussen thermo-elektrische EMF en temperatuur wordt de afstudeertabel van het thermokoppel gemaakt. De schaalverdelingstabel wordt verkregen wanneer de vrije eindtemperatuur 0 ℃ is en verschillende thermokoppels verschillende schaalverdelingstabellen hebben.
Wanneer het derde metalen materiaal is verbonden met het thermokoppelcircuit, zal het door de thermokoppelsensor gegenereerde thermo-elektrische potentieel, zolang de temperatuur van twee contacten van het materiaal hetzelfde is, onveranderd blijven, dat wil zeggen dat het niet wordt beïnvloed door het derde metaal in het circuit. Wanneer het thermokoppel wordt gebruikt voor temperatuurmeting, kan het daarom worden aangesloten op een meetinstrument en kan de temperatuur van het gemeten medium bekend zijn nadat de thermo-elektrische EMF is gemeten. Bij het meten van de temperatuur van een thermokoppel moet de temperatuur van het koude uiteinde (het meetuiteinde is het hete uiteinde en het uiteinde dat via de voedingsdraad met het meetcircuit is verbonden, het koude uiteinde worden genoemd) onveranderd blijven, en het thermische potentieel ervan is evenredig met de gemeten temperatuur. Als de temperatuur van het koude uiteinde (omgeving) tijdens de meting verandert, heeft dit ernstige gevolgen voor de nauwkeurigheid van de meting. Het nemen van enkele maatregelen om de invloed te compenseren die wordt veroorzaakt door de verandering van de koude eindtemperatuur, wordt normale koude eindcompensatie van thermokoppel genoemd. Speciale compensatiedraad voor verbinding met meetinstrument.
Er zijn twee berekeningsmethoden voor de compensatie van koude juncties van thermokoppels. De eerste is van millivolt naar temperatuur: meet de koude eindtemperatuur, converteer deze naar de overeenkomstige millivoltwaarde, tel deze op bij de millivoltwaarde van de flensthermokoppel en converteer deze naar de temperatuur. Een andere compensatie is van temperatuur naar millivolt: meet de werkelijke temperatuur en de koude eindtemperatuur, zet deze respectievelijk om in millivolt en bereken vervolgens millivolt na aftrekking, dat wil zeggen de temperatuur.
