Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Применяется в основном для измерения температуры.
Термопара — пара проводников из различных материалов, соединённых на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в качестве датчика температуры в автоматизированных системах управления. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры[2]. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.
Для контроля пламени и защиты от загазованности в газовых котлах и в других газовых приборах (например, бытовые газовые плиты). Ток термопары, нагреваемой пламенем горелки, удерживает в открытом состоянии газовый клапан. В случае пропадания пламени ток термопары снижается и клапан перекрывает подачу газа.
В 1920—1930-х годах термопары использовались для питания простейших радиоприемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т. п.) с использованием открытого огня.
Приёмник излучения
Исторически термопары представляют один из наиболее ранних термоэлектрических приёмников излучения[3]. Упоминания об этом их применении относятся к началу 1830-х годов[4]. В первых приёмниках использовались одиночные проволочные пары (медь — константан, висмут — сурьма), горячий спай находился в контакте с зачернённой золотой пластинкой. В более поздних конструкциях стали применяться полупроводники.
Термопары могут включаться последовательно, одна за другой, образуя термобатарею. Горячие спаи при этом располагают либо по периметру приёмной площадки, либо равномерно по её поверхности. В первом случае отдельные термопары лежат в одной плоскости, во втором параллельны друг другу[5].
Наибольшее применение для термопар получили сплавы:
§ копель (Ni 44% и Сu 56%; ρ = 0.465 мкОм•м),
§ алюмель (Ni 95%, остальное Al, Si и Мn; ρ = 0.305 мкОм•м),
§ хромель (Ni 90% и Сr 10%; ρ = = 0.66 мкОм•м),
§ платинородий (Pt 90% и Rh 10%; ρ= 0.19 мкОм•м).
Металлы для термопар подбирают таким образом, чтобы в интервале измеряемых температур их спаи могли образовывать максимальную термо-ЭДС. Согласно этому условию, применяют следующие термопары:
§ медь-константан и медь-копель (до 350°С);
§ железо-константан, железо-копель и хромель-копель (до 600°С);
§ хромель-алюмель (до 900—1000°С);
§ платинородий-платина (до 1600°С).
Наибольшей термо-ЭДС при одинаковой разности температур спаев обладает термопара хромель-копель (80 мкВ/К), минимальной — термопара платинородий-платина (8 мкВ/К). Знак термо-ЭДС зависит от направления тока в холодном и горячем спаях. Принято считать, что в холодном спае ток идет от первого названного в паре материала ко второму, а в горячем, наоборот, т.е. в холодном спае от меди к копелю, от платинородия к платине.
