Bài tập lớn Đo lường nhiệt độ - Cặp nhiệt điện - Lê Tuấn Tăng

Cặp Nhiệt Điện(THERMOCOUPLES)Nhóm 1Lê Tuấn TăngTrần Duy TânLâm Thành TháiGV: Lê Ngọc ĐìnhNội dungGiới thiệu cặp nhiệt điện.Nguyên lý hoạt động.Nguyên lý đo.Ứng dụng.Giới thiệu cặp nhiệt điệnCặp nhiệt điện (thermocouples) được cấu tạo từ hai kim loại khác nhau và có ít nhất một mối hàn.Giới thiệu cặp nhiệt điệnĐược Thomas Seebeck chế tạo lần đầu tiên vào năm 1821. Thomas Johann Seebeck (1770–1831)Nguyên lý hoạt độngKhi nhiệt độ của 2 mối nối khác nhau, giữa hai mối nối xuất hiện một hiệu điện thế (emf).Hiệu điện thế này phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mối nối và bản chất 2 kim loại.Nguyên lý hoạt độngGiải thích: Hai kim loại khác nhau thì có mật độ electron tự do khác nhau (do đó có tính dẫn điện và dẫn nhiệt khác nhau).Khi tạo thành mối nối, có sự khuếch tán electron từ kim loại có mật độ cao sang kim loại có mật độ thấp => xuất hiện hiệu điện thế.Nguyên lý hoạt độngCác hiệu ứng nhiệt điện:Seebeck.Thomson.Peltier.Hiệu ứng SeebeckTrong mạch hở (open circuit) không có dòng điện.Sự khác nhau về nhiệt độ giữa hai mối hàn trong cặp nhiệt điện hở mạch thì sẽ tạo ra 1 hiệu điện thế emf.Mối quan hệ giữa hiệu điện thế emf và nhiệt độ giữa hai mối hàn T1 và T2 thông qua hệ số gọi là hệ số Seebeck αAB.Hiệu ứng ThomsonTrong một vật dẫn mà nhiệt độ ở hai đầu khác nhau T1 và T2. Cấp một nguồn áp emf làm kín mạch thì một phần năng lượng I2R được chuyển thành dạng khác để giữ cho nhiệt độ hai đầu không thay đổi,hiện tượng này gọi là hiệu ứng Thomson.Hiệu ứng PeltierTrong trường hợp mạch kín có dòng I đi qua do được cung cấp bởi nguồn bên ngoài emf, sẽ tỏa ra lượng nhiệt I2R.Tuy nhiên tại mối nối hai kim loại khác nhau ngoài năng lượng I2R còn có năng lượng khác giữ cho nhiệt độ tại mối nối không thay đổi,hiện tượng này gọi là hiệu ứng Peliter.Nguyên lý đoThông thường có 2 phương pháp xác định nhiệt độ chính:Tra bảng.Áp dụng công thức về mối quan hệ giữa nhiệt độ và emf.Các thông số thường lấy nhiệt độ chuẩn điểm tan của nước. Nguyên lý đoPhương pháp tra bảng.Nguyên lý đoPhương pháp dùng công thức quan hệ.Nguyên lý đoMối quan hệ giữa emf và nhiệt độ đo của các cặp nhiệt điện khác nhau.Nguyên lý đoMạch đo cơ bảnemf = V1 – V2Nguyên lý đoMạch đo cơ bản (có dùng điểm nhiệt tham khảo).Nguyên lý đoẢnh hưởng của việc nối dây vào thiết bị đo.J3 và J4 tạo ra hiệu điện thế không mong muốnNguyên lý đoSơ đồ nối dây cho cặp nhiệt điện khắc phục sai số.Nguyên lý đoMạch đo thực tế.Nguyên lý đoMạch Thermopile:khuếch đại điện ápngõ ra.Nguyên lý đo.Mạch song song:đo nhiêt độ trung bình.Một số loại cặp nhiệt điệnSai sốỨng dụngThermocouples là cảm biến nhiệt được sử dụng rộng rãi, với những ưu điểm:Tầm đo rộng.Cấu tạo đơn giản.Ứng dụngThiết bị đo và duy trì nhiệt độ ổn định (ấp trứng).Ứng dụngĐo nhiệt độ cao, dùng cho các ngành công nghiệp lớn: sản xuất xi-măng, thép, bông sợi, ép nhựa,