4. Технология изготовления термопар

Для изготовления термопары берут две проволоки длиной примерно 0,5 м (в зависимости от условий проведения эксперимента длина термопары может быть изменена), изготовленные из разнородных материалов. Для измерения низких температур (от -200 до 400 ^ОС) часто применяются термопары, выполненные из меди и константана (константан: 60% , 40% ). При измерении температур от -200 до 1000 ^ОС применяют термопары железо-константан (а также хромель—копель). При измерении температур от -200 до 1400^ОС используют термопары хромель-алюмель (хромель: 90% , 10% ; алюмель: 95% , остальное ). При измерении высоких температур (до 1650 - 1700 ^ОС) в лабораторных и заводских печах применяются платино-платинородиевые термопары (платинородиевый сплав представляет собой сплав платины с 10-13% родия).

Концы двух проводников очищаются от окислов и плотно скручивают. Сварка концов термопары проводится в пламени электрической дуги, газовой горелки или в простейшем случае при небольших диаметрах проволоки (до 0,5 мм ) в электролите.

Рассмотрим процесс сварки термопары в электролите. На рис. 4 изображена схема установки для сваривания термопары в электролите.

Рис. 4 Схема экспериментальной установки для сваривания термопар:

Термопара 1, подготовленная для сварки укрепляется в держателе термопары 2. В качестве электролита 4 можно использовать раствор поваренной соли. Устанавливается напряжение порядка 50 В. Затем с помощью рукоятки 5 термопара медленно опускается в электролит. Между электролитом и термопарой возникает дуга, которая и сваривает проволоку термопары. Оптимальное напряжение для заданной проволоки подбирается экспериментально. Свариваемые концы термопары после сварки должны иметь спаи плотной каплеобразной формы.

Изготовленная таким образом термопара устанавливается в устройство (рис. 3) для градуировки термопары и проверки градуировки с помощью контрольного измерения, например, измерения температуры плавления олова (232 ^ОС), температуры кипения воды (100 ^ОС) и т.д.

5. Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений

1. Изготовление термопар

1. Подготовьте две разнородные проволоки длиной примерно 0,5 м для изготовления термопары (в простейшем случае можно взять медную и стальную проволоку).

2. Очистите с помощью мелкой шлифовальной шкурки концы проволоки, обезжирьте их бензином или спиртом, концы тщательно скрутите.

3. Поместите проволоку в держатель 2 устройства для сваривания термопары (рис.4)

4. Включите автотрансформатор (7) в сеть переменного напряжения 220 В, установите необходимое для сварки напряжения, равное примерно 50 В и с помощью регулировочного винта 5 подведите термопару к электролиту. Через 2-3 с после возникновения дуги поднимите термопару. Разряд при этом прекратится.

5. Проверьте визуально качество изготовленного спая. Если спай оказался некачественным, повторите процесс сварки.

6. Выключите автотрансформатор из сети.

2. Градуировка термопары

1. Соберите цепь, представленную на рис. 3. Включите нагреватель печи в сеть переменного напряжения 220 В.

2. Через каждые 5 мин снимите показания милливольтметра (U, В), определите температуру печи (t₁, ^ОС) и температуру (t₂, ^ОС) окружающей среды или термостата. Измерения проводите до температуры печи, равной примерно 300 ^ОС

3. Результаты измерений запишите в табл. 1.

4. Постройте график зависимости ЭДС термопары от разности температур  t.