O termopar é um elemento comum de medição de temperatura. Ele pode alterar o sinal de temperatura em sinal de aquecimento elétrico medindo a temperatura.
O princípio de funcionamento do termopar é que quando dois condutores ou semicondutores diferentes A e B formam um circuito e suas duas extremidades estão conectadas entre si, desde que a temperatura nos dois nós seja diferente, a temperatura em uma extremidade é t, que é chamada de extremidade de trabalho ou extremidade quente, e a temperatura na outra extremidade é t0, conhecida como extremidade livre, também conhecida como extremidade de referência ou extremidade fria, o loop irá gerar uma força eletromotriz, cuja direção e tamanho estão relacionados ao material do condutor e a temperatura dos dois contatos. Este fenômeno é denominado efeito termoelétrico, o circuito composto por dois condutores é denominado termopar. Esses dois condutores são chamados de pólo termoelétrico, e a força eletromotriz gerada é chamada de força eletromotriz termoelétrica.
O EMF termoelétrico consiste em duas partes. Um é o EMF de contato de dois condutores e o outro é o EMF de diferença de temperatura de um único condutor. A magnitude do EMF termoelétrico no circuito do termopar está relacionada isoladamente ao material do condutor e à temperatura dos dois contatos, mas não à forma e tamanho do sensor termopar . Quando os dois materiais dos eletrodos do termopar são fixos, o EMF termoelétrico será a temperatura de dois contatos T e t0.
Esta relação tem sido amplamente utilizada na medição prática de temperatura. Como a extremidade fria t0 é constante, o EMF termoelétrico produzido pelo sensor termopar só muda com a temperatura da extremidade quente (extremidade de medição), ou seja, um determinado EMF termoelétrico corresponde a uma determinada temperatura. Podemos atingir o objetivo de medição de temperatura apenas medindo EMF termoelétrico.
O princípio básico da medição de temperatura por termopar é que dois componentes diferentes de condutores materiais formam um circuito fechado.
Quando houver gradiente de temperatura em ambas as extremidades, haverá corrente passando pelo circuito, e então haverá força eletromotriz - força eletromotriz termoelétrica entre as duas extremidades, que é o chamado efeito Seebeck. Dois tipos de condutores homogêneos com componentes diferentes são pólos termoelétricos, aquele com temperatura mais alta é a extremidade de trabalho, aquele com temperatura mais baixa é a extremidade livre e a extremidade livre geralmente está a uma temperatura constante. De acordo com a relação funcional entre EMF termoelétrico e temperatura, é feita a tabela de graduação do termopar. A tabela de graduação é obtida quando a temperatura final livre é 0 ℃, e termopares diferentes possuem tabelas de graduação diferentes.
Quando o terceiro material metálico é conectado ao circuito do termopar, desde que a temperatura dos dois contatos do material seja a mesma, o potencial termoelétrico gerado pelo sensor do termopar permanecerá inalterado, ou seja, não será afetado pelo terceiro metal no circuito. Portanto, quando o termopar é usado para medição de temperatura, ele pode ser conectado a um instrumento de medição e a temperatura do meio medido pode ser conhecida após a medição do EMF termoelétrico. Ao medir a temperatura de um termopar, a temperatura de sua extremidade fria (a extremidade de medição é a extremidade quente, e a extremidade conectada ao circuito de medição através do fio condutor é chamada de extremidade fria) deve permanecer inalterada, e seu potencial térmico é proporcional à temperatura medida. Se a temperatura da extremidade fria (ambiente) mudar durante a medição, isso afetará seriamente a precisão da medição. Tomar algumas medidas para compensar a influência causada pela mudança na temperatura da extremidade fria é chamado de compensação normal da extremidade fria do termopar. Fio de compensação especial para conexão com instrumento de medição.
Existem dois métodos de cálculo de compensação de junta fria de termopar. A primeira é de milivolts para temperatura: meça a temperatura final fria, converta-a para o valor de milivolts correspondente, adicione-a ao valor de milivolts do flangear termopar e convertê-lo para a temperatura. Outra compensação é da temperatura para milivolts: meça a temperatura real e a temperatura final fria, converta-as em milivolts respectivamente e obtenha milivolts após a subtração, ou seja, temperatura.
