Osnovni princip mjerenja temperature termoelementa
Provodnici ili poluvodiči A i B od dva različita materijala zavareni su zajedno da tvore zatvorenu petlju. Kada postoji temperaturna razlika između dviju spojnih točaka 1 i 2 vodiča A i B, između njih se stvara elektromotorna sila, pa se stvara petlja A veličine jedne struje, koja se naziva termoelektričnim učinkom. Termoparovi koriste ovaj efekt da djeluju. Što je termoelement sa termoelementom i toplotnim otporom, jesu mjerenje kontaktne temperature pri mjerenju temperature, mada je isti učinak mjerenje temperature objekta, ali njihovi principi i karakteristike nisu iste. Termoelement se najviše koristi u merenju temperature. Širok raspon temperaturnih uređaja, njegove glavne karakteristike su širok raspon poljubaca, stabilne performanse, jednostavna struktura, dobar dinamički odziv i može daljinski prenositi električne signale 4-20mA, olakšavajući automatsko upravljanje i centralizovanu kontrolu . Princip termometrije termoelemera zasnovan je na termoelektričnom efektu. Spajanje dva različita vodiča ili poluvodiča u zatvoreni krug, kad su temperature na dva spoja različita, u petlji će se stvoriti termoelektrični potencijal. Taj fenomen se naziva i termoelektrični efekat, poznat i kao Seebeckov efekat. Termoelektrični potencijal generiran u zatvorenoj petlji sastoji se od dva potencijala: temperaturne razlike potencijala i kontaktnog potencijala. Termoelektrični potencijal odnosi se na potencijal koji nastaje razlikom temperature između dva kraja istog vodiča. Različiti vodiči imaju različite gustoće elektrona, pa su i potencijali koje generiraju različiti. Kontaktni potencijal, kako mu i ime govori, odnosi se na kontakt dva različita vodiča. Zbog svoje različite gustoće elektrona, oni proizvode određenu količinu difuzije elektrona. Kada dostignu određenu ravnotežu, potencijal kontaktnog potencijala ovisi o materijalnim svojstvima dvaju različitih vodiča i temperaturi njihovih dodirnih točaka. Trenutno međunarodno primijenjeni termoelement ima standardnu specifikaciju. Međunarodni termoelement podijeljen je u osam različitih mjerila, i to B, R, S, K, N, E, J i T, koje mogu izmjeriti najnižu temperaturu. Mjerenje od 270 stepeni Celzijusa, do 1800 stupnjeva Celzijusovih, gdje B, R, S spadaju u platinastu seriju termoelemenata, jer je platina dragocjeni metal, pa ih još nazivaju i termoelemenima plemenitih metala, a preostalih nekoliko naziva jeftinom metalnom termoelektričnom I . Postoje dvije vrste termoparova, normalni i oklopni. Obični termoparovi se obično sastoje od vrućih elektroda, izolacijskih cijevi, zaštitnih čahura i razvodnih kutija, dok su oklopni termoparovi sastavljeni kombiniranjem žica termoelementa, izolacijskih materijala i metalnih zaštitnih čahura. Razvučena u čvrstu kombinaciju. Međutim, za električni signal termoelementa potrebna je posebna žica za prijenos. Ta se žica naziva kompenzacijska žica. Različiti termoparovi zahtijevaju različite kompenzacijske žice, čija je glavna funkcija povezivanje s termoelementom, tako da je referentni kraj termoelementa daleko od napajanja, tako da je temperatura referentnog spoja stabilna. Žica za kompenzaciju dijeli se na dva tipa: tip kompenzacije i tip produženja. Kemijski sastav produžne žice je isti kao i kompenzirani termoelement. Međutim, u praksi žica za produžni tip nije izrađena od istog materijala kao termoelement, a obično se koristi i termoelektrična. Umjesto žica sa istom gustoćom elektrona. Općenito je jasan priključak kompenzacijske žice na termoelement. Pozitivni terminal termoelementa povezan je sa crvenom linijom kompenzacijske žice, a negativna elektroda sa preostalom bojom. Većina materijala za kompenzacijske žice izrađena je od bakar-nikl legure.
Termoelement tipa R: 13-platinasti termoelement iz platine
Specifikacije termoparova tipa R: za termoparove od plemenitih metala. Promjer filtera je naveden na 0,5 mm, dopušteno odstupanje -0,015 mm, a nazivni hemijski sastav pozitivne elektrode (RP) je legura platine-rodijum, koja sadrži 13% bizmut, 87% platine i čista platina (RN). Maksimalna radna temperatura je 1300 ° C, a kratkotrajna maksimalna radna temperatura 1600 ° C.
Prednosti termoelementa tipa R: Ima najveću preciznost, najbolju stabilnost, širok raspon temperatura i dug radni vek. Ima dobra fizička i hemijska svojstva, dobru termoelektričnu potencijalnu stabilnost i visoku oksidacijsku otpornost na visokim temperaturama, te je pogodan za oksidaciju i inertnu atmosferu. Budući da je sveobuhvatna učinkovitost termoelementa tipa R jednaka performansama termoelementa tipa S, u Kini je bilo teško promovirati. Pored primjene mjerenja temperature na uvoznoj opremi, rijetko se koristi domaće mjerenje temperature. Između 1967. i 1971. kolaborativna studija između UK NPL, američke NBS i kanadskih NRC istraživačkih instituta pokazala je da su stabilnost i obnovljivost termoelemenata tipa R bolji od onih termoelemenata tipa S. Istraživanja u ovoj oblasti još uvijek nisu provedena.
Termoelement tipa R je nedovoljan: to je termoelektrični potencijal, stopa termoelektričnog potencijala je mala, osjetljivost je mala, mehanička čvrstoća je snižena na visokoj temperaturi, vrlo je osjetljiva na zagađenje, a materijal od plemenitih metala je skup, tako da je jednokratna investicija je velika. Vrlo je malo proizvođača koje bi mogli ponovo upotrijebiti.