Термопара — это первичный измерительный преобразователь температуры, работающий на основе термоэлектрического эффекта, при котором тепловая энергия непосредственно преобразуется в электрическое напряжение. В основе её работы лежит эффект Зеебека, строго связанный с разностью температур между двумя спаями разнородных проводников.

Если два проводника из различных металлов или сплавов соединить в замкнутую цепь и создать разность температур между точками соединения, в цепи возникнет электрическое напряжение. Это явление называется эффектом Зеебека.

С технической точки зрения:

Важно, что напряжение возникает не в «точке спайки» как таковой, а во всей цепи, где присутствуют разнородные материалы и температурная неоднородность. Это принципиально важно для понимания ошибок и паразитных термо-ЭДС.

Термопара измеряет не абсолютную температуру, а разность температур между двумя спаями:

Чем больше разность температур между ними, тем выше генерируемое термоэлектрическое напряжение. Электроника измеряет это напряжение, выполняет компенсацию температуры холодного спая и переводит сигнал в значение температуры объекта. 

Таким образом:

Это измерительный узел, где соединены два разнородных проводника и который непосредственно контактирует с объектом контроля. Именно здесь:

Качество горячего спая напрямую влияет на точность измерения и срок службы термопары.

Это точка перехода термоэлектродов в медные измерительные цепи:

Без компенсации холодного спая термопара будет измерять не температуру объекта, а произвольную разность между двумя неизвестными температурами.

Современная термопара — это не просто спаянные провода, а законченное измерительное изделие, включающее несколько конструктивных элементов.

Это два сплава с различными термоэлектрическими свойствами (например, хромель и алюмель для типа K, медь и константан для типа T). Именно разность их термоэлектрических коэффициентов определяет чувствительность термопары.

Изоляция разделяет проводники между собой, предотвращая:

Применяются:

Оболочка защищает термопару от:

Материал оболочки подбирается строго под условия среды: нержавеющая сталь, инконель, керамика, специальные жаропрочные сплавы.

Спай может быть:

Тип спая определяет баланс между быстродействием, помехоустойчивостью и долговечностью.

Термопара остаётся измерительным элементом до тех пор, пока существует замкнутая цепь двух разнородных материалов. При частичных дефектах иногда возникают паразитные термопары в зонах дефектов, что приводит к ложным показаниям — это одна из самых опасных скрытых неисправностей.

Термопара: