ทำไมเส้นโค้งอุณหภูมิแรงดันไฟฟ้าของเทอร์โมคับเปิลทุกประเภทผ่านจุดกำเนิด

ขอให้สังเกตว่าอุณหภูมิในกราฟอยู่ใน° C ไม่ได้เป็น° K

0 ° C เป็นเขตแดนระหว่างอุณหภูมิของน้ำและน้ำแข็งภายใต้ความดัน 1 atm ทำไมเทอร์โมคัปเปิลให้แรงดันไฟฟ้า 0V ที่อุณหภูมิ 0 ° C? มีความสัมพันธ์ระหว่างน้ำกับเทอร์โมคับเปิลหรือไม่เทอร์โมคับเปิลได้รับการออกแบบให้ทำงานแบบนี้หรือว่าเป็นเรื่องบังเอิญ?

แรงดันไฟฟ้าเทอร์โมคัปเปิลมาจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดเชื่อมต่อความรู้สึกและจุดเชื่อมต่ออ้างอิง มีจุดเชื่อมต่ออ้างอิงอยู่เสมอและอาจเป็นการเชื่อมต่อของสายเทอร์โมคัปเปิลกับโวลต์มิเตอร์ของคุณ โปรดทราบว่าวัสดุทองเหลือง, ทองแดง, การชุบทั้งหมดก่อให้เกิดจุดแยกกลางเพิ่มเติมที่ยกเลิกหากอยู่ในอุณหภูมิสม่ำเสมอ ตารางเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับจุดเชื่อมต่อการอ้างอิงอยู่ที่ 0C (การอ้างอิงจุดน้ำแข็งแบบแผน) ดังนั้นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมอุณหภูมิทางแยกความรู้สึกในตารางเหล่านี้จึงมีค่า 0V ที่ 0C ทั้งหมด เว็บไซต์ Omega Engineering มีเอกสารอ้างอิงที่ดีเยี่ยมเกี่ยวกับเทอร์โมคัปเปิลซึ่งจะอธิบายเกี่ยวกับการอ้างอิงและทางแยกกลางทั้งหมด http://www.omega.com/techref/

มีวิธีการชดเชยอุณหภูมิหลายวิธี หนึ่งคือการวางชุมทางอ้างอิงในโคลนน้ำแข็งซึ่งเป็นจุดอ้างอิงที่มั่นคงและเป็นที่รู้จัก อีกประการหนึ่งคือการผลิตแรงดันเพื่อชดเชยอุณหภูมิทางแยกที่เกิดขึ้นจริงเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จะเป็น "อุณหภูมิของตาราง" โดยไม่มีการชดเชย อีกวิธีหนึ่งคือการใช้อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อที่ล้อมรอบและมีความเสถียรซึ่งในกรณีนี้การชดเชยแบบคงที่สามารถใช้เพื่อชดเชย ในขณะที่สิ่งนี้อาจฟังดูซับซ้อนเทอร์โมคัปเปิลมักจะใช้กับอุณหภูมิที่สูงมากและการวัดที่แม่นยำหรือการทำให้เสถียรของจุดเชื่อมต่ออ้างอิงสามารถทำได้ด้วยวิธีการทางอิเล็กทรอนิกส์ที่อุณหภูมิต่ำกว่า

อุณหภูมิบนแกน X คือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดแยกเทอร์โมคับเปิลสองตัว นั่นไม่ใช่อุณหภูมิที่แน่นอน หากรอยต่อทั้งสองอยู่ที่ 0 ^o C แรงดันไฟฟ้าเทอร์โมคัปเปิลจะเป็น 0V หากรอยต่อทั้งสองอยู่ที่ 100 ^o C แรงดันไฟฟ้าของเทอร์โมคัปเปิลจะยังคงเป็น 0V

แรงดันไฟฟ้าในเทอร์โมคัปเปิลเป็นหน้าที่ของความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของส่วน "ร้อน" และ "เย็น" ของเทอร์โมคัปเปิล หากไม่มีความแตกต่างของอุณหภูมิแสดงว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้า ดูWikipedia เกี่ยวกับเทอร์โมคับเปิลเพื่อดูรายละเอียด

นั่นคือเหตุผลที่เพื่อให้มีการอ่านที่แน่นอนหนึ่งต้องใช้ "การชดเชยชุมทางเย็น"

คำตอบก่อนหน้าทั้งหมดบอกว่าแรงดันไฟฟ้าจากเทอร์โมคัปเปิลเป็นหน้าที่ของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างรอยต่อร้อนและเย็น นี่เป็นการประมาณที่ค่อนข้างหยาบและไม่เป็นความจริงทั้งหมด

ตัวอย่างเช่นหากจุดเชื่อมต่อร้อนอยู่ที่ 100 ° C และจุดแยกเย็นอยู่ที่ 0 ° C แรงดันไฟฟ้าจะไม่เหมือนกับที่จุดเชื่อมต่อร้อนที่ 200 ° C และจุดแยกเย็นอยู่ที่ 100 ° C สำหรับเทอร์โมคับเปิลชนิด K ตัวแรกจะเป็น 4.096mV และ 4.042mV หลัง ความแตกต่างอาจมีขนาดเล็ก (ข้อผิดพลาดประมาณ 1%) แต่ก็ไม่มีความสำคัญในหลายกรณี

ตามแบบแผนแรงดันไฟฟ้าเทอร์โมคัปเปิลจะได้รับอุณหภูมิชุมทางเย็นที่ 0 ° C (เนื่องจากง่ายต่อการสร้างอุณหภูมิที่แม่นยำคงที่ 0 ° C / 32 ° F ด้วยอ่างน้ำแข็ง) ทีนี้แรงดันไฟฟ้าจากเทอร์โมคัปเปิลที่ปลายทั้งสองที่ 0 ° C ต้องเป็น 0uV (ควรเห็นได้ชัดจากอุณหพลศาสตร์ / การอนุรักษ์พลังงาน) ดังนั้นกราฟจะผ่าน 0 เสมอ (เมื่อเลือก 0 เป็นอุณหภูมิแยกเย็น!) . กราฟที่สร้างด้วย° F มักจะผ่าน 32 บางครั้ง 75 ° F