Fizika | Felsőoktatás » A kontaktpotenciál és a hőelektromos érzékelők, termoelemek

A kontaktpotenciál és a hőelektromos érzékelők (Termoelemek) Ha két különböző fémből (1 és 2) az ábrán látható elrendezést megvalósítjuk, és a két érintkezési pontot (A és B) különböző hőmérsékleten tartjuk, a C és D pontok között feszültséget mérhetünk. A C és D pontok között mérhető feszültség: E = U 12 (t + ∆t) – U 12 (t) A nyert feszültségforrás a hőenergiát közvetlenül elektromos energiává alakítja át. Az 1 és 2 fémből készült hőelem hőelektromos együtthatója β 12 = dU 12 / dt β 12 általában hőfokfüggő. Kis hőmérsékletkülönbségek esetén állandónak vehető, és ekkor E = β 12 * ∆t Nagyobb hőmérsékletkülönbség, vagy nagyobb mérési pontosság igénye mellett a létrejövő feszültség E = β 12 * ∆t + γ 12 ∆t2 + alakba írható fel. Az állandók értéke a termoelem anyagának függvénye, meghatározásuk mérés segítségével történik. Gyakorlatban nem az állandók

értékát szokták megadni, hanem a termoelem elektromos erejét adják meg a hőmérséklet függvényében. Méréskor a kivezetések közötti elektromotoros erőből forrasztási pontok közötti hőmérséklet különbség meghatározható. Ha a hőmérséklet abszolút értékére vagyunk kíváncsiak, a két forrasztási pont közül az egyiket pontosan ismert hőmérsékleten kell tartani. A termoelem által mért hőmérsékletkülönbség ismeretében azután a másik pont hőmérséklete meghatározható. Az állandó hőmérsékletű pont általában 0°C-on van. Ez a hidegpont A hőelem által létrehozott feszültséget, ha fémes csatlakozású mérőműszerrel akarjuk megmérni, hibás eredményt kapunk. A csatlakozási pontok két különböző fémhez csatlakoznak. Így két különböző feszültséget adó járulékos termoelemet kapunk Az eredeti termoelem által adott feszültséghez ennek a két termoelem feszültségének a k ülönbsége adódik. Nagyobb

pontosságot érhetünk el, ha a termoelem két forrasztási pontja közötti hőmérsékletkülönbséggel arányos ∆U X feszültséget szolgáltat. A mérésnél tehát egy ismert referencia hőmérsékletről kell gondoskodni (t 0 ) és a csatlakozási pontokat azonos hőmérsékleten t 1 , illetve t 2 -n kell tartani. t 1 és t 2 nem szükségképpen azonos, és időben is változhatnak. Az utóbbi mérésnek is hibája még, hogy a csatlakozó vezetékek ellenállásán feszültségesés jön létre. A csatlakozó vezeték ellenállásból adódó hibáját a termofeszültség kompenzáció után való mérésével küszöbölhetjük ki