Termoelementu pamatā ir salīdzinošo mērījumu princips, un tie sastāv no diviem dažādu materiālu metāliskiem vadītājiem, kas uzgaļa galā ir metināti kopā. Atkarībā no materiālu savienojuma tiem ir dažādi termoelektriskā sprieguma līmeņi, un tie ir piemēroti dažādiem temperatūras diapazoniem. Visbiežāk izmanto K tipa termoelementus un J tipa termoelementus.
Parasti termopāri veido divu materiālu kombinācija ar diametru no 0,2 līdz 5 mm. Ja tiek izmantoti cēlmateriāli, piemēram, rodijs vai platīns, šie izmēri ir no 0,1 līdz 0,5 mm. Izvēloties termopāra materiālu, jāraugās, lai tam būtu augsts Seebecka koeficients un lai temperatūra pēc iespējas mazāk ietekmētu tā vērtību, lai iegūtu lineāru raksturlīkni. Atbilstošu termopāra materiālu izvēlas atkarībā no mērāmās temperatūras diapazona.
Zondes apvalks ir pakļauts ļoti augstām temperatūrām, tāpēc jāizmanto dažāda veida tērauds. Augstākajās temperatūrās termopāra aizsargcaurule ir izgatavota no karstumizturīga tērauda vai keramikas materiāliem. Termoelementa apvalkam jābūt izturīgam pret koroziju, termisko triecienu un mehāniskiem bojājumiem. Vēlama īpašība, lai novērstu termopāra koroziju, ir necaurlaidība gāzēm, kas varētu ievērojami paātrināt termopāra novecošanās procesu. Pastāv arī konstrukcijas bez vāka, ko izmanto dinamisko kļūdu samazināšanai. Īpašiem mērījumiem, piemēram, šķidro metālu, stikla vai šķidra tērauda temperatūras mērījumiem, izmanto ļoti specializētas termopāru konstrukcijas.
Termoelementam jābūt izturīgam pret koroziju, termisko triecienu un mehāniskiem bojājumiem. Vēlama īpašība, lai novērstu termopāra koroziju, ir necaurlaidība gāzēm, kas varētu ievērojami paātrināt termopāra novecošanās procesu. Lai samazinātu dinamiskās kļūdas, var izmantot konstrukcijas bez vāka.
Arī izvēloties termopāra materiālu, jāraugās, lai tam būtu augsts Seebecka koeficients un lai temperatūra pēc iespējas mazāk ietekmētu tā vērtību, lai iegūtu lineāru raksturlīkni.
Atšķirībā no pretestības termometra termopāri var izmantot daudz lielākā temperatūras diapazonā. Turklāt termopāri ir izturīgāki un noturīgāki pret mehānisku iedarbību.
No daudzajām iespējamajām metālu kombinācijām ir atlasītas dažas, un to īpašības ir standartizētas, jo īpaši sprieguma sērija un pieļaujamās robežnovirzes. Tālāk minētie elementi ir standartizēti visā pasaulē (IEC), kā arī Eiropā vai valstī attiecībā uz termoelektrisko spriegumu un tā pielaidi.
Termoelementu krāsu kodēšana
Termoelementu darbības princips ir tā sauktā Sēbeka efekta rezultāts. Šo parādību var izskaidrot ar brīvo elektronu teoriju, saskaņā ar kuru dažādu veidu vadītājiem ir atšķirīgs brīvo elektronu blīvums. Divu dažādu vadītāju, kas veido termopāri, saskares punktā elektroni pārvietosies no viena vadītāja uz otru. Lielāks skaits elektronu pārvietosies no augstāka blīvuma vadītāja uz zemāka blīvuma vadītāju. Elektronu migrācijas intensitāte ir atkarīga no abu vadītāju kontakta punkta temperatūras, un tā ir jo augstāka, jo augstāka ir temperatūra. Elektromotora spēks, kas veidojas termopāra ķēdē, kura sastāv no diviem dažādiem vadītājiem, kuru gali ir novietoti dažādās temperatūrās, ir dots ar formulu:
V=(S-SA)⋅(T2-T1)
Iegūtais elektromotora spēks ir no dažiem līdz dažiem desmitiem mikrovoltu uz grādu pēc Celsija.
Termoelementa tipa izvēle galvenokārt ir atkarīga no darba temperatūras. Turklāt jāizvēlas elements ar augstu termoelektrisko spriegumu, lai iegūtu mērījumu signālu, kas ir pēc iespējas mazāk jutīgs pret traucējumiem. Tālāk dotajā tabulā: Termoelementu īpašības un īss raksturojums ir uzskaitīti dažādi elementi. Ieteicamās maksimālās temperatūras var pieņemt tikai kā pamatvērtības, jo tās ir ļoti atkarīgas no pielietojuma apstākļiem. Tās attiecas uz 3 mm stieples diametru pamatnei un 0,5 mm stieples diametru cēlajiem elementiem.
Termoelementa vai kompensācijas kabeļa garumam ir otršķirīga nozīme, jo tā iekšējā pretestība ir neliela. Tomēr, ja kabeļa garums ir lielāks un šķērsgriezums mazs, termopāra vai kompensācijas kabeļa pretestība var sasniegt salīdzinoši lielas vērtības. Lai izvairītos no displeja kļūdām, verīgo ierīču ieejas ķēdes iekšējai pretestībai jābūt vismaz 1000 reižu lielākai par pieslēgtā termopāra pretestību. Var izmantot tikai kompensējošos kabeļus no tāda paša materiāla kā pats elements vai ar tādām pašām termoelektriskām īpašībām, pretējā gadījumā krustpunktā tiks izveidots jauns elements. Kompensācijas kabelis jānovieto līdz atskaites mezglam. Savienojot termopārus, jāievēro polaritāte.
Termoelements nepiegādā spriegumu, ja mērīšanas temperatūra ir vienāda ar atskaites savienojuma temperatūru. Ja termoelementam vai kompensācijas kabelim ir īssavienojums, jauns mērīšanas punkts tiek izveidots īssavienojuma vietā. Ja šāds īssavienojums notiek, piemēram, savienojuma galviņā, vairs netiek rādīta faktiskā mērīšanas punkta temperatūra, bet gan savienojuma galviņas temperatūra.
Mēs piedāvājam plašu termopāru garumu klāstu atkarībā no to tipa un konstrukcijas: Skrūvējami (160-600 mm), ieskrūvējami ar B tipa galviņu (100-960 mm) un A tipa (180-1400 mm, ar 100 mm soli). Termopāri ar apvalku ir pieejami no 50 mm līdz 50 000 mm ar 50 mm soli pa 50 mm, un to garumu var pielāgot atbilstoši lietojuma vajadzībām. Turklāt tiek piedāvāti arī specializēti risinājumi, piemēram, termopāri ar bajoneta savienojumu vai tvaiku necaurlaidīgā izpildījumā, ar dažādiem garuma un diametra variantiem.
Kopumā mūsu piedāvājumā ir termopāru sensori ar garumu no 20 mm līdz pat 50 000 mm, ar dažādām konfigurācijas iespējām atkarībā no lietojuma veida un vajadzībām.
JUMO termopāri ir pieejami gan standarta garumu gradācijās (piemēram, ar 50 vai 100 mm soli) ar iegremdēšanas garumu no 50 mm līdz 50 000 mm, gan arī var tikt pielāgoti, lai atbilstu specifiskām lietojuma prasībām.