Էլեկտրոնային ջերմաչափի աշխատանքի սկզբունքը

Thermերմաէլեկտրական ջերմաչափը որպես ջերմաստիճանի չափման տարր օգտագործում է ջերմակոմպլեկտոր ՝ ջերմաստիճանին համապատասխանող ջերմաէլեկտրաշարժիչի ուժը չափելու համար և ջերմաստիճանը ցույց է տալիս հաշվիչը: Այն լայնորեն օգտագործվում է -200 ℃ ~ 1300 range սահմաններում ջերմաստիճանը չափելու համար, և հատուկ հանգամանքներում այն ​​կարող է չափել 2800 high բարձր ջերմաստիճանը կամ 4K ցածր ջերմաստիճանը: Այն ունի պարզ կառուցվածքի, ցածր գնի, բարձր ճշգրտության և ջերմաստիճանի չափման լայն տիրույթի բնութագրեր: Քանի որ ջերմաստիճանը զույգը վերափոխում է էլեկտրաէներգիայի ՝ հայտնաբերման համար, հարմար է չափել և վերահսկել ջերմաստիճանը, ինչպես նաև ուժեղացնել և փոխակերպել ջերմաստիճանի ազդանշանները: Այն հարմար է միջքաղաքային չափման և ավտոմատ կառավարման համար: Շփման ջերմաստիճանի չափման մեթոդում ջերմաէլեկտրական ջերմաչափերի կիրառումը ամենատարածվածն է:

DS-1
(1) rmերմաստիճանի ջերմաստիճանի չափման սկզբունքը
Thermերմաստիճանի ջերմաստիճանի չափման սկզբունքը հիմնված է ջերմաէլեկտրական ազդեցության վրա:
Միացրեք երկու տարբեր նյութերի Ա և Բ հաղորդիչները շարքով փակ օղակի մեջ: Երբ երկու և 1 կոնտակտների ջերմաստիճանը տարբեր է, եթե T> T0, օղակում առաջանում է ջերմաէլեկտրաշարժիչ ուժ, և հանգույցում կլինի որոշակի քանակ: Խոշոր և փոքր հոսանքներ, այս երեւույթը կոչվում է պիրոէլեկտրական ազդեցություն: Այս էլեկտրաշարժիչ ուժը հայտնի «Seebeck ջերմաէլեկտրաշարժիչ ուժն» է, որը կոչվում է «ջերմաէլեկտրաշարժիչ ուժ», նշվում է որպես EAB, և A և B դիրիժորները կոչվում են ջերմաէլեկտրոդներ: Կոնտակտ 1-ը սովորաբար զոդվում է միասին, և այն տեղադրվում է ջերմաստիճանի չափման վայրում `չափման ընթացքում չափված ջերմաստիճանը զգալու համար, ուստի այն կոչվում է չափման ավարտ (կամ աշխատանքային վերջի տաք ավարտ): 2-րդ հանգույցը պահանջում է հաստատուն ջերմաստիճան, որը կոչվում է հղման հանգույց (կամ սառը հանգույց): Սենսորը, որը միավորում է երկու հաղորդիչ և ջերմաստիճանը վերափոխում է ջերմաէլեկտրաշարժիչ ուժի, կոչվում է ջերմապլաստ:

Thermերմաէլեկտրաշարժիչ ուժը բաղկացած է երկու հաղորդիչների շփման ներուժից (Peltier ներուժ) և մեկ հաղորդիչի ջերմաստիճանի տարբերության ներուժից (Thomson ներուժ): Oeերմաէլեկտրաշարժիչ ուժի մեծությունը կապված է երկու հաղորդիչ նյութերի հատկությունների և հանգույցի ջերմաստիճանի հետ:
Էլեկտրոնի խտությունը դիրիժորի ներսում տարբեր է: Երբ շփվում են տարբեր էլեկտրոնային խտությամբ երկու և A և B դիրիժորներ, շփման մակերեսի վրա տեղի է ունենում էլեկտրոնների դիֆուզիոն, և էլեկտրոնները հոսում են էլեկտրոնի բարձր խտությամբ հաղորդիչից դեպի ցածր խտություն ունեցող հաղորդիչ: Էլեկտրոնի տարածման արագությունը կապված է երկու հաղորդիչների էլեկտրոնային խտության հետ և համամասնական է շփման տարածքի ջերմաստիճանին: Ենթադրելով, որ A և B դիրիժորների ազատ էլեկտրոնային խտությունները NA և NB են, և NA> NB, էլեկտրոնի ցրման արդյունքում, A դիրիժորը կորցնում է էլեկտրոնները և դառնում դրական լիցքավորված, իսկ դիրիժորը B ստանում է էլեկտրոններ և դառնում է բացասական լիցքավորված ՝ կազմելով էլեկտրական դաշտը շփման մակերեսի վրա: Այս էլեկտրական դաշտը խոչընդոտում է էլեկտրոնների տարածմանը, և երբ դինամիկ հավասարակշռություն է հասնում, շփման տարածքում ստեղծվում է կայուն պոտենցիալ տարբերություն, այսինքն ՝ շփման ներուժ, որի մեծությունը

(8.2-2)

Որտեղ k – Boltzmann– ի հաստատունը, k = 1,38 × 10-23J / K;
e – էլեկտրոնային լիցքի մեծությունը, e = 1,6 × 10-19 C;
T – contactերմաստիճանը շփման կետում, K;
NA, NB– համապատասխանաբար A և B դիրիժորների ազատ էլեկտրոնային խտություններն են:
Հաղորդիչի երկու ծայրերի միջեւ ջերմաստիճանի տարբերության արդյունքում առաջացող էլեկտրաշարժիչ ուժը կոչվում է ջերմաէլեկտրական ներուժ: Theերմաստիճանի գրադիենտի շնորհիվ էլեկտրոնների էներգիայի բաշխումը փոխվում է: Բարձր ջերմաստիճանի վերջի (T) էլեկտրոնները ցրվելու են դեպի ցածր ջերմաստիճանի վերջ (T0), որի արդյունքում բարձր ջերմաստիճանի վերջը դրական լիցքավորվում է էլեկտրոնների կորստի պատճառով, իսկ ցածր ջերմաստիճանի վերջը ՝ բացասական լիցքավորվում էլեկտրոնների պատճառով: Հետեւաբար, պոտենցիալ տարբերություն առաջանում է նաև նույն դիրիժորի երկու ծայրերում և թույլ չի տալիս էլեկտրոնները տարածվել բարձր ջերմաստիճանի ծայրից դեպի ցածր ջերմաստիճանի վերջ: Այնուհետեւ էլեկտրոնները ցրվում են ՝ կազմելով դինամիկ հավասարակշռություն: Այս պահին հաստատված պոտենցիալ տարբերությունը կոչվում է ջերմաէլեկտրական ներուժ կամ Թոմսոնի ներուժ, որը կապված է For ջերմաստիճանի հետ

(8.2-3)

JDB-23 (2)

Բանաձևում σ- ը Թոմսոնի գործակիցն է, որը ներկայացնում է էլեկտրաշարժիչ ուժի արժեքը, որը առաջացել է 1 ° C ջերմաստիճանի տարբերությունից, և դրա մեծությունը կապված է նյութի հատկությունների և երկու ծայրերի ջերմաստիճանի հետ:
A և B դիրիժորներից բաղկացած ջերմապտույտի փակ շղթան երկու շփման մեջ ունի երկու շփման ներուժ eAB (T) և eAB (T0), և քանի որ T> T0, A և B դիրիժորներից յուրաքանչյուրում կա նաև ջերմաէլեկտրական ներուժ: Հետևաբար, փակ հանգույցի ընդհանուր ջերմային էլեկտրաշարժիչ ուժը EAB (T, T0) պետք է լինի շփման էլեկտրաշարժիչ ուժի և ջերմաստիճանի տարբերության էլեկտրական ներուժի հանրահաշիվային գումարը, այն է.

(8.2-4)

Ընտրված ջերմային զույգի համար, երբ հղման ջերմաստիճանը հաստատուն է, ընդհանուր ջերմաէլեկտրաշարժիչ ուժը դառնում է T չափման տերմինալ ջերմաստիճանի մեկ արժեք ունեցող գործառույթ, այսինքն ՝ EAB (T, T0) = f (T): Սա ջերմաստիճանի չափման ջերմային զույգի հիմնական սկզբունքն է:


Հաղորդման ժամանակը ՝ հունիս-11-2021