Termopaarid põhinevad võrdleva mõõtmise põhimõttel ja koosnevad kahest erinevast materjalist metallist juhtmest, mis on otsas kokku keevitatud. Sõltuvalt materjalipaarist on neil erinev termoelektriline pinge ja nad sobivad erinevatele temperatuurivahemikele. Kõige sagedamini kasutatakse K-tüüpi termopaare ja J-tüüpi termopaare.
Tavaliselt koosneb termopaar kahe materjali kombinatsioonist, mille läbimõõt on vahemikus 0,2-5 mm. Kui kasutatakse väärismaterjale, nagu roodium või plaatina, jäävad need mõõtmed vahemikku 0,1-0,5 mm. Termopaari materjali valimisel tuleb jälgida, et sellel oleks kõrge Seebecki tegur ja et temperatuur mõjutaks selle väärtust võimalikult vähe, et saavutada lineaarne karakteristik. Sobiv termopaari materjal valitakse vastavalt mõõdetavale temperatuurivahemikule.
Anduri korpus puutub kokku väga kõrgete temperatuuridega, mistõttu on vaja kasutada erinevat tüüpi terast. Kõige kõrgematel temperatuuridel on termopaari kaitsetoru valmistatud kuumakindlast terasest või keraamilistest materjalidest. Termotoru peab olema vastupidav korrosioonile, soojuslöökidele ja mehaanilistele kahjustustele. Termopaari korrosiooni vältimiseks on soovitav, et termopaar ei läbiks gaase, mis võivad oluliselt kiirendada termopaari vananemisprotsessi. On olemas ka katteta konstruktsioone, mida kasutatakse dünaamiliste vigade vähendamiseks. Erimõõtmiste jaoks, näiteks vedelate metallide, klaasi või vedelate teraste temperatuuri mõõtmiseks, kasutatakse väga spetsiifilisi termopaaride konstruktsioone.
Termopaar peab olema vastupidav korrosioonile, termilisele šokile ja mehaanilistele kahjustustele. Termopaari korrosiooni vältimiseks on soovitav omadus, et termopaar ei läbiks gaase, mis võivad oluliselt kiirendada termopaari vananemisprotsessi. Dünaamiliste vigade vähendamiseks võib kasutada katteta konstruktsioone.
Samuti tuleb termopaari materjali valikul jälgida, et sellel oleks kõrge Seebecki tegur ja et temperatuur mõjutaks selle väärtust võimalikult vähe, et saavutada lineaarne karakteristik.
Erinevalt takistustermomeetrist saab termopaari kasutada palju suuremas temperatuurivahemikus. Lisaks on termopaarid tugevamad ja vastupidavamad mehaanilisele koormusele.
Võimalike metallkombinatsioonide suurest hulgast on välja valitud teatavad metallkombinatsioonid ja nende omadused, eelkõige pingeread ja lubatud piirhälbed, on standardiseeritud. Järgmised elemendid on standardiseeritud nii ülemaailmselt (IEC) kui ka Euroopas või riigisiseselt seoses termoelektrilise pinge ja selle lubatud hälvetega.
Termopaaride värvikoodid
Termopaaride põhimõte tuleneb nn Seebecki efektist. Seda nähtust saab seletada vabade elektronide teooriaga, mille kohaselt on erinevat tüüpi juhtidel erinev vabade elektronide tihedus. Kahe erineva juhi kokkupuutepunktis, mis moodustavad termopaari, liiguvad elektronid ühelt juhilt teisele. Suurem hulk elektrone liigub suurema tihedusega juhist madalama tihedusega juhisse. Elektronide rände intensiivsus sõltub kahe juhi kokkupuutepunkti temperatuurist, see on samuti seda suurem, mida kõrgem on temperatuur. Elektromotoorne jõud, mis tekib termopaari vooluringis, mis koosneb kahest erinevast juhist, mille otsad on paigutatud erinevatele temperatuuridele, on antud valemiga:
V=(S-SA)⋅(T2-T1)
Saadud elektromotoorjõud on suurusjärgus mõned kuni mõned kümned mikrovoldid Celsiuse kraadi kohta.
Termopaari tüübi valik sõltub eelkõige töötemperatuurist. Lisaks sellele tuleks valida kõrge termoelektrilise pingega element, et saada võimalikult tundmatu mõõtmissignaal häirete suhtes. Järgmises tabelis: Termopaaride omadused on loetletud erinevad elemendid koos lühikese iseloomustusega. Soovitatavaid maksimaalseid temperatuure võib pidada ainult baasväärtusteks, sest need sõltuvad tugevalt rakendustingimustest. Need viitavad traadi läbimõõdule 3 mm aluse ja 0,5 mm vääriselementide puhul.
Termopaari või kompensatsioonikaabli pikkus on madala sisetakistuse tõttu teisejärguline. Pikema kaabli pikkuse ja väikese ristlõikega kaabli puhul võib termopaari või kompensatsioonikaabli takistus siiski võtta suhteliselt kõrgeid väärtusi. Näidikuvigade vältimiseks peab orjaseadmete sisemine sisendahela takistus olema vähemalt 1000 korda suurem kui ühendatud termopaari takistus. Kasutada võib ainult kompensatsioonikaableid, mis on samast materjalist kui element ise või millel on samad termoelektrilised omadused, vastasel juhul tekib ühenduskohas uus element. Kompensatsioonikaabel tuleb paigaldada kuni võrdlusühenduspunktini. Termopaaride ühendamisel tuleb jälgida polaarsust.
Termopaar ei anna pinget, kui mõõtetemperatuur on võrdne võrdlusühendustemperatuuriga. Kui termopaar või kompensatsioonikaabel läheb lühisesse, tekib uus mõõtepunkt lühise kohas. Kui selline lühis tekib näiteks ühenduskohas, ei kuvata enam tegeliku mõõtepunkti, vaid ühenduskoha temperatuuri.
Pakume sõltuvalt tüübist ja konstruktsioonist mitmesuguseid termopaaride pikkusi: Sisse kruvitav (160-600 mm), B-tüüpi peaga pistikupesa (100-960 mm) ja A-tüüpi (180-1400 mm, 100 mm sammudega). Mantliga termopaare on saadaval 50 mm kuni 50 000 mm pikkuses, 50 mm sammudes, ja nende pikkusi saab kohandada vastavalt rakenduse vajadustele. Lisaks sellele pakutakse eri pikkuse ja läbimõõduga eri lahendusi, näiteks bajonettühendusega või aurukindla konstruktsiooniga termopaare.
Kokkuvõttes on meil termopaarandureid pikkusega 20 mm kuni 50 000 mm, mis on erinevate konfiguratsioonivõimalustega, sõltuvalt rakenduse tüübist ja vajadustest.
JUMO termopaare on saadaval nii standardpikkuste astmestikuga (nt 50 või 100 mm astmestikuga), mille sukeldumispikkus on saadaval 50 mm kuni 50 000 mm, kui ka kohandatud, et vastata konkreetsetele rakendusnõuetele.