Wie funktionieren Thermoelemente: Die Grundlagen der Temperaturerfassung

Die Thermoelement wird ein System weitgehend zur Temperaturmessung in verschiedenen Prozessen verwendet, da sie auf den Prinzipien der Physik basieren. Diese Geräte sind in fast allen Branchen, wie der Fertigung und der Lebensmittelsicherheit, sehr nützlich. Zusammen wollen wir die grundlegenden Funktionsprinzipien von Thermoelementen analysieren.

1. Die Grundlagen von Thermoelementen

Eine Verbindung wird durch das Verbinden von zwei Metalldrähten gebildet, die als Leiter bezeichnet werden. Die Drähte sind an einem Ende physisch getrennt. Dies ist das Ende, das die Zieltemperatur misst. Die anderen Enden der Drähte sind mit einem Messinstrument verbunden. Wenn die Verbindung einem Temperaturunterschied ausgesetzt ist, entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen der Verbindung und dem anderen Ende der Drähte.

2. Erklärung des Seebeck-Effekts

Der Seebeck-Effekt beschreibt das Zusammenhang zwischen elektrischem Stromfluss und Temperaturunterschied, auch als thermoelektrischer Effekt bezeichnet, der von Thomas Seebeck entdeckt wurde. Thermoelektrische Generatoren bestehen aus zwei Metalltypen, die zusammen gelötet werden und in einer äußeren, wärmerreichenden Zone positioniert sind.

- Elektronenbewegung: Wenn einem bestimmten Metall ausreichend Wärme zugeführt wird, beginnen die Elektronen in der Ampere sich zu bewegen, was zur Erzeugung eines elektrischen Stroms führt. Je nach Wahl der Metalle variiert das erzielte elektrische Potential oder die Spannung.

- Spannungserzeugung: In der Kombination von Metallen entsteht bei der Schweßung eine Potentialdifferenz, wodurch es möglich ist, die Temperatur durch die Spannung zu messen, indem sie mit der Temperaturdifferenz zwischen der kalten und der heißen Verbindung korreliert wird.

3. Referenzanschluss-Kompensation

Warum ist es wichtig, die Referenzjunctionstemperatur im Zusammenhang mit einer genauen Temperaturmessung einzubeziehen? Das Problem besteht darin, dass die entstehende Spannung eine Funktion des globalen Wärmeflusses zwischen dem Messpunkt und dem Referenzpunkt ist. Wenn jedoch der Referenzpunkt ohne Aufrechterhaltung einer konstanten bekannten Temperatur schwankt, werden die Messwerte ungenau.

Um dies zu berücksichtigen, verwenden moderne Thermoelement-Systeme oft eine Kalte-Junction-Kompensation. Das bedeutet, dass ein Meßinstrument Bezug auf eine Standardtemperatur nehmen kann, indem es einen bekannten Temperatursensor an der Referenzverbindung verwendet. Dadurch ist das Instrument in der Lage, die gemessene Spannung mit der Referenztemperatur zu kompensieren, um das Ergebnis genau zu berechnen.

Zusammengefasst arbeiten Thermoelemente auf Basis des Seebeck-Effekts, bei dem eine Spannung induziert wird, wenn Temperaturunterschiede vorhanden sind. Ihre Konfiguration, Geometrie und Befestigung ermöglichen es ihnen, Temperaturen in breiten Messbereichen zu messen. Für hochwertige Thermoelemente und Temperatursensöslösungen schauen Sie bei VSEC vorbei. Besuchen Sie uns auf [VSEC], um die richtigen Produkte für Ihre Anforderungen zu finden.