المبدأ الأساسي لقياس درجة الحرارة الحرارية

المبدأ الأساسي لقياس درجة الحرارة الحرارية
يشكل لحام مادتين مختلفتين من الموصلات أو أشباه الموصلات A وB معًا دائرة مغلقة. عندما يكون هناك اختلاف في درجة الحرارة بين نقطتي الوصل 1 و2 للموصلين A وB، تتولد قوة دافعة كهربائية بينهما، مما يؤدي إلى تيار متفاوت الشدة في الدائرة. وتسمى هذه الظاهرة التأثير الحراري الكهربائي. تعمل المزدوجات الحرارية من خلال الاستفادة من هذا التأثير.
ما هي المزدوجة الحرارية؟
تنتمي المزدوجات الحرارية والمقاومات الحرارية إلى قياس درجة حرارة نوع الاتصال في قياس درجة الحرارة. وعلى الرغم من أن وظائفها واحدة، إلا أنها تقيس درجة حرارة الأجسام، إلا أن مبادئها وخصائصها ليست واحدة.
المزدوجات الحرارية هي أجهزة درجة الحرارة المستخدمة على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة. وتتمثل خصائصها الرئيسية في نطاق قياس واسع، وأداء مستقر، وبنية بسيطة، واستجابة ديناميكية جيدة، والقدرة على نقل الإشارات الكهربائية 4-20 مللي أمبير عن بعد، مما يجعل من السهل التحكم الآلي والتحكم المركزي. ويستند مبدأ قياس درجة الحرارة للمزدوجات الحرارية على التأثير الحراري. عندما يتم توصيل اثنين من الموصلات أو أشباه الموصلات المختلفة في دائرة مغلقة، عندما تكون درجات الحرارة عند الوصلتين مختلفة، سيتم إنشاء تأثير كهروحراري أو تأثير Seebeck في الدائرة. تتكون الإمكانات الحرارية المتولدة في دائرة مغلقة من نوعين من الإمكانات؛ احتمال فرق درجة الحرارة وإمكانية الاتصال. تشير الإمكانات الحرارية إلى الإمكانات المتولدة عند طرفي نفس الموصل بسبب اختلاف درجات الحرارة. تمتلك الموصلات المختلفة كثافات إلكترونية مختلفة، وبالتالي فإن الجهد الذي تولده يختلف أيضًا. تشير إمكانات الاتصال، كما يوحي الاسم، إلى الإمكانات التي تتشكل عندما يتلامس موصلان مختلفان وينتجان كمية معينة من انتشار الإلكترون بسبب كثافات الإلكترون المختلفة. عندما يصلون إلى توازن معين، يتشكل الجهد، ويعتمد حجم جهد التلامس على خصائص المواد لموصلين مختلفين ودرجة الحرارة عند نقطة الاتصال الخاصة بهما.
هناك نوعان من الهياكل الحرارية، النوع العادي والنوع المدرع. تتكون المزدوجات الحرارية العادية عمومًا من أقطاب كهربائية حرارية وأنابيب عازلة وأكمام واقية وصناديق توصيل، في حين أن المزدوجات الحرارية المدرعة عبارة عن مزيج متين من الأسلاك الحرارية والمواد العازلة والأكمام الواقية المعدنية التي يتم تجميعها وتمددها. ومع ذلك، فإن الإشارة الكهربائية للمزدوجة الحرارية تتطلب نوعًا خاصًا من الأسلاك لنقلها، والذي نشير إليه بالسلك التعويضي. تتطلب المزدوجات الحرارية المختلفة أسلاك تعويض مختلفة، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في الاتصال بالمزدوجة الحرارية، والحفاظ على الطرف المرجعي للمزدوجة الحرارية بعيدًا عن مصدر الطاقة، وبالتالي تثبيت درجة حرارة الطرف المرجعي. تنقسم أسلاك التعويض إلى نوعين: نوع التعويض ونوع التمديد. التركيب الكيميائي لسلك التمديد هو نفس التركيب الكيميائي للمزدوجة الحرارية المعوضة. ومع ذلك، من الناحية العملية، سلك التمديد ليس مصنوعًا من نفس مادة المزدوجة الحرارية، ويتم استبداله عمومًا بسلك له نفس كثافة الإلكترون مثل المزدوجة الحرارية. الاتصال بين سلك التعويض والمزدوجة الحرارية واضح جدًا بشكل عام. يتم توصيل القطب الموجب للمزدوجة الحرارية بالسلك الأحمر لسلك التعويض، بينما يتم توصيل القطب السالب باللون المتبقي. معظم أسلاك التعويض مصنوعة من سبائك النحاس والنيكل.