Где eAB(t) и eAВ(t0) – потенциалы, возникающие в местах соприкосновения проводников. Индексы при Е и е указывают направление термоЭДС: от А к В или от В к А.

Из последнего выражения следует, что возникающая в контуре термоЭДС E_AB(tt₀) зависит от разности функций температур t и t₀. Если сделать t₀ = const, то e_AB(t₀) = c = const и

E_AB(tt₀)_{t0 = const} = e_AB(t) – c = f(t). (2)

При известной зависимости (2) путем измерения термоЭДС в контуре ТП может быть найдена температура t в объекте изме­рения, если температура t₀ = const. Спай, погружаемый в объект измерения температуры, называют рабочим спаем или рабочим концом, а спай вне объекта называют свободным спаем (концом).

В явном виде зависимость (2) не мо­жет быть получена аналитически с достаточной точностью. Поэто­му при измерении температур эта зависимость для различных типов ТП устанавливается экспериментально путем граду­ировки и построения графика или таблицы зависимости термоЭДС от температуры.

При градуировке ТП температура свободных концов обычно поддерживается при постоянной температуре t₀, равной 0° С. При измерении температуры в практических условиях температура свободных концов ТП не равна 0 °С. При этом статическая характеристика ТП не соответствует градуировочной характеристике и смещается вертикально вверх или вниз (см. рисунок 6).

Рис. 6 – Смещение характеристики термопары при изменении t₀

Смещение характеристики ТП вызывает необходимость введения поправки на температуру свободных спаев по уравнению:

где Е(t, 0°С) – термоЭДС, развиваемая ТП при температуре рабочего спая t и температуре свободного спая 0 °С; E(t₀, 0°С)- термо-э.д.с., развиваемая ТП при температуре рабочего спая t = t₀ и температуре свободного спая 0°С. Из выражения видно, что при t₀ < 0 статическая характеристика смещается вверх, а при что при t₀ > 0 статическая характеристика смещается вниз.

В настоящее время широко применяется автоматическое введение поправки на температуру свободных спаев ТП при помощи специальных компенсирующих устройств. Эти устройства располагаются отдельно или встраиваются во вторичный прибор.

Для измерения термоЭДС ТП в ее цепь включают измерительный прибор по одной из двух схем (рис. 7). В качестве измерительных приборов термоЭДС ис­пользуются магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры (измерительные компенсаторы).

Рис. 7 – Схемы включения измерительного прибора в цепь ТЭП

Для подключения измерительных приборов к ТП используют специальные удлиняющие термоэлектродные провода. Эти провода должны быть термоэлектрически подобны термоэлектродам термопары. Для ТП из неблагородных металлов удлиняющие провода изготавливаются из тех же материалов, что и термоэлектроды, а для ТП из благородных металлов удлиняющие провода выполняются из материалов, развивающих в паре между собой примерно ту же термоЭДС, что и ТП, для которой они предназначены. Посредством удлиняющих проводов производится как бы наращивание термоэлектродов термометра, позволяющее отнести свободные концы от места его установки в более благоприятные условия.

Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических термометров получили материалы: платина (Pt), платинородий (90 % Pt + 10 % Rh), хромель (10% Cr + 90 % Ni), алюмель (95 % Ni + 5 % Al) и копель (56 % Cu + 44 % Ni). Для измерений в лабораторных установках находят также применение медь, железо и константан и др.

К материалам термоэлектродов термопар предъявляются следующие требования:

– механическая и химическая устойчивость при высоких температурах;

– хорошие электропроводность и теплопроводность;

– постоянство термоэлектрических свойств;

однозначная зависимость термоЭДС от температуры.

Наиболее распространенными типами ТП являются: ТХА (К-типа) – термопары хромель-алюмелевые; ТХК (J-типа) – термопары хромель-копелевые; ТПП – термопары платинородий-платиновые и т.д.

На рис. 8 показано устройство стандартного термоэлектри­ческого термометра. В жесткой защитной гильзе 1 расположены термоэлектроды 2 с изоляционными трубками 3. Рабочий спай 4 термопары обычно приваривается к дну защитной гильзы. К термоэлектродам в головке 5 подсоединяются удлинительные провода 6. Защитная гильза с со­держимым вводится в объект измерения и кре­пится на нем с помощью штуцера 7. Длина погружаемой части L в среду, температуру которой измеряют, выполняется различной для каждого конкретного типа термоэлектрического термометра.

Рис. 8 – Конструкция термоэлектрических термометров

В настоящей работе исследуется термопара типа ТХК, градуировочные данные для которой приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Градуировка термопары типа ТХК для диапазона температур (0...100)^°С

Таблица 3 – Градуировка термопары типа ТХК для диапазона температур (0...800)^°С