Они основаны на термоэлектрическом эффекте ,заключающемся в том ,что в замкнутом контуре ,состоящем из двух ранородных проводников или полупроводников ,называемых термопарой ,течёт ток, если места спаев проводников имеют различные температуры.
При разности температур точек 1и2,соединение двух разных проводников А и В образуя термопару, в цепи термопары возникает термо ЭДС
.png)
Так как рассмотренные термо ЭДС оказываются включенными встречно, то результирующая термоЭДС, действующая в контуре, будет определяться как E(t) - E(t0).
В случае равенства температуры обоих спаев результирующая термо ЭДС будет равна нулю. На практике один из спаев термопары погружается в термостат (как правило тающий лед) и относительно его определяется разность температур и температура другого спая. Спай, который погружается в контролируемую (исследуемую) среду, называют рабочим концом термопары, а второй спай (в термостате) - свободным.
У любых пар однородных проводников величина результирующей термо ЭДС не зависит от распределения температуры вдоль проводников, а зависит только от природы проводников и от температуры спаев. Если термоэлектрический контур разомкнуть в каком либо месте и включить в него разнородные проводники, то при условии, что все появившиеся при этом места соединений находятся при одинаковой температуре, результирующая термо ЭДС в контуре, не изменится. Это явление используется для измерения величины термоЭДС термопары. Возникающая в термопарах ЭДС невелика: она меньше 8 мВ на каждые 100 °С и, как правило, не превышает по абсолютной величине 70 мВ.
С помощью термопар можно измерять температуры в интервале от -270 до 2200°С. Для измерения температур до 1100 0С используют термопары из
неблагородных металлов, для измерения температуры в пределах 1100 до 1600 °С - термопары из благородных металлов, а также сплавов платиновой группы. Для измерения еще более высоких температур служат термопары из жаростойких сплавов на основе вольфрама.
В настоящее время наиболее часто для изготовления термопар используют платину, платинородий, хромель, алюмель.
При измерении температуры в широком интервале необходимо учитывать нелинейность функции преобразования термопары. Например, функция преобразования медь - константановых термопар для диапазона температуры от -200 до 300 °С с погрешностью, примерно, ± 2 мкВ описывается формулой
E = At^2 + Bt + C,
где A, B и C - постоянные, которые определяются путем измерения термо ЭДС при трех температурах, t - температура рабочего спая при °С.
Постоянная времени (инерционность) термоэлектрических преобразователей зависит от конструкции термопары, качества теплового контакта рабочего спая термопары и исследуемого объекта. Для промышленных термопар постоянная времени находится на уровне нескольких минут. Однако существуют и малоинерционные термопары, у которых постоянная времени лежит в пределах 5 - 20 секунд и даже ниже.
Измерительный прибор подключается к контуру термопары в свободный конец термопары и в один из термоэлектродов.
