Warum verlaufen Temperatur-Spannungs-Kurven aller Thermoelementtypen durch den Ursprung?

Beachten Sie, dass die Temperatur in der Grafik in ° C angegeben ist, nicht einmal in ° K.

0 ° C ist die Grenze zwischen den Temperaturen von Wasser und Eis unter 1 atm Druck. Warum geben Thermoelemente bei einer Temperatur von 0 ° C eine Spannung von 0V ab? Gibt es eine Beziehung zwischen Wasser und Thermoelementen, sind die Thermoelemente so konstruiert, dass sie sich so verhalten, oder ist dies nur ein Zufall?

Die Thermoelementspannung ergibt sich aus der Temperaturdifferenz zwischen dem Erfassungsübergang und einem Referenzübergang. Die Vergleichsstelle ist immer vorhanden und kann der Anschluss der Thermoelementdrähte an Ihr Voltmeter sein. Beachten Sie, dass Messing-, Kupfer- und Beschichtungsmaterialien zusätzliche Zwischenverbindungen bilden, die sich aufheben, wenn sie eine einheitliche Temperatur aufweisen. Thermoelement-Tabellen basieren darauf, dass sich die Vergleichsstelle bei 0 ° C befindet (Eispunkt-Referenz, eine Konvention). Aus diesem Grund betragen die Messstellentemperaturen in diesen Tabellen alle 0 V bei 0 ° C. Auf der Omega Engineering-Website finden Sie eine umfangreiche Referenzdokumentation zu Thermoelementen, in der alles über Referenz- und Zwischenverbindungen erklärt wird. http://www.omega.com/techref/

Es gibt viele Methoden zur Temperaturkompensation. Eine besteht darin, die Vergleichsstelle in Eisschlamm zu legen, einen stabilen und bekannten Bezugspunkt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Spannung zu erzeugen, um die tatsächliche Sperrschichttemperatur zu kompensieren, so dass die gemessene Spannung die "Tabellentemperatur" ohne Offsets ist. Eine andere Methode ist die Verwendung einer über der Umgebungstemperatur liegenden und stabilisierten Sperrschichttemperatur. In diesem Fall kann ein fester Versatz zur Kompensation verwendet werden. Während dies alles kompliziert klingt, werden Thermoelemente häufig für extreme Temperaturen verwendet, und die genaue Messung oder Stabilisierung einer Vergleichsstelle kann mit elektronischen Niedertemperaturverfahren durchgeführt werden.

Die Temperatur auf der X-Achse ist die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Thermoelementübergängen. Das ist nicht die absolute Temperatur. Wenn beide Übergänge auf 0 ^° C sind, wäre die Thermoelementspannung 0V. Wenn beide Übergänge bei 100 ^° C sind, wäre die Thermoelementspannung immer noch 0V.

Die Spannung in einem Thermoelement ist eine Funktion der Differenz zwischen der Temperatur der "heißen" und "kalten" Teile des Thermoelements. Liegt kein Temperaturunterschied vor, liegt keine Spannung an. Weitere Informationen finden Sie in der Wikipedia zu Thermoelementen .

Um absolute Werte zu erhalten, muss daher eine "Vergleichsstellenkompensation" angewendet werden.

Alle vorhergehenden Antworten besagen, dass die Spannung von einem Thermoelement eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen den heißen und kalten Übergängen ist. Dies ist eine etwas grobe Annäherung und nicht ganz richtig.

Wenn sich beispielsweise die heiße Verbindung bei 100 ° C und die kalte Verbindung bei 0 ° C befindet, ist die Spannung nicht exakt gleich wie bei einer heißen Verbindung bei 200 ° C und einer kalten Verbindung bei 100 ° C. Für ein Thermoelement vom Typ K beträgt das erstere 4,096 mV und das letztere 4,042 mV. Der Unterschied mag gering erscheinen (etwa 1% Fehler), ist aber in vielen Fällen nicht vernachlässigbar.

Durch Konvention sind Thermoelement - Spannungen mit einer kalten Lötstelle Temperatur von 0 ° C gegeben (weil es leicht , eine konstante genaue Temperatur von 0 ° C / 32 ° F mit einem Eisbad zu schaffen). Nun wird die Spannung von einem Thermoelement mit beiden Enden bei 0 ° C muss sein 0uV (sollte aus der Thermodynamik / Erhaltung der Energie offensichtlich sein), so die Graphen immer durch 0 passieren werden (wenn 0 als Kaltstellentemperatur gewählt wird!) . Mit ° F erstellte Diagramme durchlaufen normalerweise 32, manchmal 75 ° F.