Termoelementai yra pagrįsti lyginamojo matavimo principu ir sudaryti iš dviejų skirtingų medžiagų metalinių laidininkų, kurie yra suvirinti antgalyje. Priklausomai nuo medžiagos suporavimo, jie turi skirtingo lygio termoelektrinę įtampą ir tinka skirtingiems temperatūros intervalams. Dažniausiai naudojami K tipo ir J tipo termoelementai.
Įprastai termopora yra sudaryta iš dviejų medžiagų, kurių skersmuo svyruoja nuo 0,2 iki 5 mm. Naudojant tauriąsias medžiagas, pavyzdžiui, rodį ar platiną, šie matmenys svyruoja nuo 0,1 iki 0,5 mm. Renkantis termoelemento medžiagą, reikia atkreipti dėmesį į tai, kad ji turėtų aukštą Seebecko koeficientą ir kad temperatūra kuo mažiau paveiktų jo vertę, kad būtų pasiekta tiesinė charakteristika. Tinkama termoporos medžiaga parenkama atsižvelgiant į matuojamos temperatūros diapazoną.
Zondo korpusą veikia labai aukšta temperatūra, todėl būtina naudoti įvairių rūšių plieną. Esant aukščiausioms temperatūroms, termoporos apsauginis vamzdelis gaminamas iš karščiui atsparaus plieno arba keraminių medžiagų. Termovamzdis turi būti atsparus korozijai, šiluminiam smūgiui ir mechaniniams pažeidimams. Pageidautina savybė, apsauganti nuo termoporos korozijos, yra nepralaidumas dujoms, kurios gali labai pagreitinti termoporos senėjimo procesą. Taip pat yra konstrukcijų be dangtelio, kurios naudojamos siekiant sumažinti dinamines paklaidas. Specialiems matavimams, pavyzdžiui, skystų metalų, stiklo ar skysto plieno temperatūrai matuoti, naudojamos labai specializuotos konstrukcijos termoporos.
Termoporos turi būti atsparios korozijai, šiluminiam smūgiui ir mechaniniams pažeidimams. Pageidautina savybė, apsauganti termoporos nuo korozijos, yra nepralaidumas dujoms, kurios gali labai pagreitinti termoporos senėjimo procesą. Siekiant sumažinti dinamines paklaidas, galima naudoti konstrukcijas be dangtelio.
Be to, renkantis termoelemento medžiagą, reikėtų pasirūpinti, kad ji turėtų aukštą Seebecko koeficientą ir kad temperatūra kuo mažiau paveiktų jo vertę, kad būtų pasiekta tiesinė charakteristika.
Skirtingai nei varžinį termometrą, termoelementą galima naudoti daug didesniame temperatūrų diapazone. Be to, termoporos yra tvirtesnės ir atsparesnės mechaniniam poveikiui.
Iš daugybės galimų metalų derinių buvo atrinkti tam tikri deriniai ir standartizuotos jų savybės, ypač įtampos serijos ir leistini ribiniai nuokrypiai. Toliau išvardyti elementai yra standartizuoti visame pasaulyje (IEC), taip pat Europoje arba nacionaliniu mastu, atsižvelgiant į termoelektrinę įtampą ir jos leistinąjį nuokrypį.
Termoelementų spalvinis kodavimas
Termoelementų veikimo principas - tai vadinamojo Sebeko efekto rezultatas. Šį reiškinį galima paaiškinti laisvųjų elektronų teorija, pagal kurią skirtingų tipų laidininkai pasižymi skirtingu laisvųjų elektronų tankiu. Dviejų skirtingų laidininkų, sudarančių termoporą, sąlyčio taške elektronai pereina iš vieno laidininko į kitą. Iš didesnio tankio laidininko į mažesnio tankio laidininką pereis daugiau elektronų. Elektronų migracijos intensyvumas priklauso nuo dviejų laidininkų sąlyčio taško temperatūros, jis taip pat tuo didesnis, kuo aukštesnė temperatūra. Elektromotorinę jėgą, susidarančią termoporos grandinėje, sudarytoje iš dviejų skirtingų laidininkų, kurių galai yra skirtingose temperatūrose, nusako formulė:
V=(S-SA)⋅(T2-T1)
Susidariusi elektromagnetinė jėga yra nuo kelių iki keliolikos mikrovoltų vienam Celsijaus laipsniui.
Termoporos tipo pasirinkimas pirmiausia priklauso nuo darbinės temperatūros. Be to, reikia pasirinkti didelės termoelektrinės įtampos elementą, kad matavimo signalas būtų kuo mažiau jautrus trukdžiams. Toliau pateiktoje lentelėje: Termoelementų savybės išvardyti skirtingi elementai ir pateikta trumpa jų charakteristika. Rekomenduojamos didžiausios temperatūros gali būti laikomos tik pagrindinėmis vertėmis, nes jos labai priklauso nuo taikymo sąlygų. Jos nurodomos, kai pagrindo vielos skersmuo yra 3 mm, o tauriųjų elementų - 0,5 mm.
Termoelemento arba kompensacinio kabelio ilgis yra antraeilis dalykas dėl mažos vidinės varžos. Tačiau ilgesnių kabelių su mažu skerspjūviu atveju termoporos arba kompensacinio kabelio varža gali įgyti palyginti dideles vertes. Kad būtų išvengta rodymo klaidų, pavaldžiųjų prietaisų įvesties grandinės vidinė varža turi būti bent 1000 kartų didesnė už prijungtos termoporos varžą. Galima naudoti tik kompensacinius kabelius, pagamintus iš tos pačios medžiagos kaip ir pats elementas arba pasižyminčius tomis pačiomis termoelektrinėmis savybėmis, priešingu atveju sandūroje bus sukurtas naujas elementas. Kompensacinis kabelis turi būti nutiestas iki etaloninės sandūros. Jungiant termoelementus, būtina laikytis poliškumo.
Termoelementas neteikia įtampos, jei matavimo temperatūra lygi etaloninės sandūros temperatūrai. Jei termoporos arba kompensacinio kabelio trumpojo jungimo metu įvyksta trumpasis jungimas, naujas matavimo taškas sukuriamas trumpojo jungimo vietoje. Jei toks trumpasis jungimas įvyksta, pavyzdžiui, jungiamojoje galvutėje, rodoma nebe tikrojo matavimo taško, o jungiamosios galvutės temperatūra.
Priklausomai nuo tipo ir konstrukcijos, siūlome platų termoporos ilgių asortimentą: Įsukamas (160-600 mm), įsukamas su B tipo galvute (100-960 mm) ir A tipo (180-1400 mm, 100 mm žingsniu). Termoporos su apvalkalu gali būti nuo 50 mm iki 50 000 mm, kas 50 mm, o jų ilgis gali būti pritaikytas pagal taikymo poreikius. Be to, siūlomi specializuoti sprendimai, pavyzdžiui, termoporos su bajonetine jungtimi arba garams atsparios konstrukcijos, kurių ilgis ir skersmuo gali būti įvairūs.
Apibendrinant, turime termoporos jutiklių, kurių ilgis yra nuo 20 mm iki net 50 000 mm, su įvairiomis konfigūracijos galimybėmis, priklausomai nuo taikymo tipo ir poreikių.
JUMO termoporos tiekiamos tiek standartinių ilgių gradacijomis (pvz., 50 arba 100 mm žingsniais), kurių panardinimo ilgiai gali būti nuo 50 mm iki 50 000 mm, tiek gali būti pritaikytos pagal užsakymą, kad atitiktų konkrečius taikymo reikalavimus.