열전대

실내 온도를 °C로 표시하는 멀티미터에 연결된 열전대

열전대는 전기 접점을 형성하는 두 개의 다른 전기 도체로 구성된 전기 장치입니다.열전대는 제벡 효과의 결과로 온도에 의존하는 전압을 생성하며, 이 전압은 온도를 측정하기 위해 해석될 수 있습니다.열전대는 온도 ^[1]센서로 널리 사용됩니다.

시판되는 열전대는 저렴하고,^[2] 교환 가능하며, 표준 커넥터와 함께 제공되며, 광범위한 온도를 측정할 수 있습니다.대부분의 다른 온도 측정 방법과 달리, 열전대는 자체 전원이 공급되며 외부 형태의 여자기가 필요하지 않습니다.열전쌍의 주요 한계는 정확도입니다. 섭씨 1도(°C) 미만의 시스템 오류는 ^[3]달성하기 어려울 수 있습니다.

열전대는 과학과 산업에서 널리 사용되고 있다.적용 분야에는 가마, 가스터빈 배기, 디젤 엔진 및 기타 산업 공정의 온도 측정이 포함됩니다.열전대는 가정, 사무실 및 기업에서도 온도 조절기의 온도 센서로 사용되며, 가스 구동 기기의 안전 장치에서도 불꽃 센서로 사용됩니다.

작동 원리

1821년, 독일의 물리학자 토마스 요한 제벡은 두 개의 이종 금속으로 이루어진 회로 근처에 있던 자석 바늘이 이종 금속 접합부 중 하나가 가열되었을 때 휘어지는 것을 발견했다.그 당시, 제벡은 이 결과를 열자성이라고 불렀다.그가 관찰한 자기장은 나중에 열전류 때문인 것으로 밝혀졌다.실제 사용에서는 두 가지 유형의 와이어의 단일 접점에서 생성되는 전압이 매우 높은 온도와 낮은 온도에서 온도를 측정하는 데 사용될 수 있기 때문에 이 전압이 중요합니다.전압의 크기는 사용되는 와이어 유형에 따라 달라집니다.일반적으로 전압은 마이크로볼트 범위이므로 사용 가능한 측정을 위해 주의를 기울여야 합니다.전류가 매우 적게 흐르지만, 단일 열전대 접점으로 전력을 생성할 수 있습니다.서모파일과 같이 여러 개의 열전대를 사용하는 발전 방식이 일반적입니다.

표준 열전대 측정 구성의 K형 열전대(크로멜-알루멜).측정된

\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }

\scriptstyle V

(\displaystyle

\scriptstyle

V

)

는

\scriptstyle V

온도

\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }

e f

{\

displaystyle \

scriptstyle T_{\mathrm

{ref

}}}

을

\scriptstyle T_\mathrm{ref}

(를) 알고 있는 경우

\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }

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s

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\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }

{\

{ref

})

를

계산

하는 데 사용할 수 있습니다

\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }

그림에 열전대 사용에 대한 표준 구성이 나와 있습니다.간단히 말해서 원하는 온도_sense T는 열전대의 특성 함수 E(T), 측정된 전압 V 및 기준 접합부의 온도_ref T의 세 가지 입력을 사용하여 구한다.방정식_sense E(T) = V + E(T_ref)의 해는 T를 산출한다_sense.기준 접합 블록(T 온도계 포함_ref), 전압계 및 방정식 솔버가 단일 제품으로 결합되어 있기 때문에 이러한 세부 사항은 종종 사용자에게 숨겨집니다.

제벡 효과

제벡 효과는 전기 전도 재료의 두 지점 사이에 온도 차이가 있을 때 두 지점에 걸쳐 기전력이 발생하는 것을 말합니다.내부 전류가 흐르지 않는 개방 회로 조건에서는 전압의 구배( $\scriptstyle {\boldsymbol {\nabla }}V$ V \ $displaystyle \scriptstyle \nabla$ 는 온도 구배( $\scriptstyle {\boldsymbol {\nabla }}T$ T \ $displaystyle \boldsymbol \nabla })$ 에 정비례합니다. $\scriptstyle {\boldsymbol {\nabla }}T$

{\displaystyle\boldsymbol\symbol\symbol\S(T){\boldsymbol\symbol\symbol}T,}

$S(T)$ 서 S $)$ { $displaystyle$ S $(T)}$ 는 $S(T)$ Seebeck 계수로 알려진 온도에 의존하는 재료 특성입니다.

그림에 표시된 표준 측정 구성은 4개의 온도 영역과 4개의 전압 기여도를 나타냅니다.

하부 동선에서 T $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ e $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {m}}$ 에서 $\scriptstyle T_\mathrm{meter}$ T $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ e $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {ref$ 로 $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ 합니다.
알루멜 와이어에서 T $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ \ $scriptstyle T_{\mathrm {ref}}$ 에서 $\scriptstyle T_\mathrm{ref}$ T $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ e $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {sense$ 로 $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ 합니다.
Change from $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ to $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ , in the chromel wire.
상부 동선의 $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ e $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ \ $scriptstyle T_{\mathrm {ref}}$ 에서 $\scriptstyle T_\mathrm{ref}$ T $m$ $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ r \ displaystyle $\scriptstyle T_{\mathrm$ { $m}$ 로 변경합니다.

첫 번째와 네 번째 기여는 정확하게 상쇄됩니다. 왜냐하면 이들 영역은 동일한 온도 변화와 동일한 재료를 수반하기 때문입니다. $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ 결과 T $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {meter}}}$ 은 $\scriptstyle T_\mathrm{meter}$ 측정전압에 영향을 주지 않는다.두 번째와 세 번째 기여는 서로 다른 자료를 포함하고 있기 때문에 취소되지 않습니다.

측정된 전압은

{{displaystyle V=\int_{\mathrm {ref}}}^{T_{\mathrm {sense}}}}\left(S_{+}(T)-S_{-}(T)\right), dT,}

$\scriptstyle S_{+}$ 서 S $\scriptstyle S_{+}$ + ${\displaystyle$ \ $scriptstyle$ S_ ${+}$ $\scriptstyle S_{-}$ 및 S $\scriptstyle S_{-}$ - {\ $displaystyle \scriptstyle S_{-}}$ 는 $\scriptstyle S_{+}$ $\scriptstyle S_{-}$ 전압계의 양극 단자와 음극 단자에 각각 부착된 도체의 제벡 계수입니다(그림의 크로멜 및 알루멜).

특성 함수

열전쌍의 동작은 $\scriptstyle E(T)$ $\scriptstyle E(T)$ E ( $\scriptstyle E(T)$ T ) \ $displaystyle$ \ $scriptstyle E($ T $\scriptstyle E(T)$ 에 의해 포착되며, 두 가지 인수에서만 참조하면 됩니다.

(\displaystyle V=E(T_{\mathrm {sense})-E(T_{\mathrm {ref} }).}

제벡 계수의 관점에서 특성 함수는 다음과 같이 정의된다.

E(T)=\int ^{T}S_{+}(T')dT'+\mathrm {const}

이 무한 적분에서의 적분 상수는 의미가 없지만 $\scriptstyle E(0\,{}^{\circ }{\rm {C}})=0$ 일반적으로 E ( $\scriptstyle E(0\,{}^{\circ }{\rm {C}})=0$ C ) $=$ $\scriptstyle E(0\,{}^{\circ }{\rm {C}})=0$ (\ $displaystyle \scriptstyle$ E ( $0,{}^{\circ }{\rm {$ C}})= $0$ 으로 선택됩니다.

NIST와 같은 열전대 제조업체 및 도량형 표준 기관은 특정 열전대 유형에 대해 일정 범위의 온도에서 측정 및 보간된 $\scriptstyle E(T)$ E $\scriptstyle E(T)$ ( $T$ )(\displaystyle $\scriptstyle$ E $(T))$ $\scriptstyle E(T)$ 의 $\scriptstyle E(T)$ 표를 제공합니다(이 표에 대한 접근은 외부 링크 섹션 참조).

기준 접합부

Fluke CNX t3000 온도계 내부의 접속 블록 참조.두 개의 흰색 와이어가 서미스터(흰색 열화합물 내장)에 연결되어 기준 접합부의 온도를 측정합니다.

원하는 $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ 인 \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {sense$ 을 $\scriptstyle V$ 얻으려면 단순히 $\scriptstyle V$ V\ $displaystyle$ \ $scriptstyle$ V를 $\scriptstyle V$ 하는 것만으로는 충분하지 않습니다.기준 $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ e $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {ref}}$ 의 $\scriptstyle T_\mathrm{ref}$ 온도를 이미 알고 있어야 합니다.여기서는 보통 다음 두 가지 전략이 사용됩니다.

"얼음욕" 방법:기준 정션 블록은 대기압에서 증류수의 반동결 수조에 담근다.녹는점 상전이의 정확한 온도는 자연 서모스탯으로 작용하여 $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ e $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ \ $scriptstyle T_{\mathrm {ref}}$ 을 $\scriptstyle T_\mathrm{ref}$ $($ 를) 0°C로 $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ 합니다.
기준 접점 센서('로 알려져 있음)냉접점 보상":기준 정션 블록의 온도는 달라질 수 있지만, 온도는 별도의 온도 센서를 사용하여 이 블록에서 측정됩니다.이 2차 측정은 접속 블록의 온도 변동을 보정하는 데 사용됩니다.열전대 접합부는 종종 극한 환경에 노출되는 반면, 기준 접합부는 종종 기기 위치 근처에 장착됩니다.반도체 온도계 장치는 현대의 열전대 계측기에 자주 사용됩니다.

두 경우 모두 값 $\scriptstyle V+E(T_{\mathrm {ref} })$ + $\scriptstyle V+E(T_{\mathrm {ref} })$ ( $\scriptstyle V+E(T_{\mathrm {ref} })$ r $\scriptstyle V+E(T_{\mathrm {ref} })$ ) { $displaystyle \scriptstyle$ V + $E$ ( T _ { \ $mathrm$ { $ref }$ }} 를 $\scriptstyle V+E(T_{\mathrm {ref} })$ 계산하고 $\scriptstyle E(T)$ E ( $\scriptstyle E(T)$ ) $\scriptstyle E(T)$ { $displaystyle \scriptstyle$ E ( T $)}$ 를 검색하여 $\scriptstyle E(T)$ 일치하는 값을 찾습니다.이 일치가 발생하는 인수는 T $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ e \ $displaystyle \scriptstyle T_{\mathrm {sense}}$ 입니다.

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

(

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

e

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

e )

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

+

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

(

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

f

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

) {

display E

( T _ { \

mathrm

{

sense

} )

= V

+

E

( T

_

{ \

mathrm

{

ref }

}

E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })

}

실제적인 문제

열전대는 매우 단순한 측정 장치여야 하며, 각 유형은 다른 세부 사항과는 무관하게 $\scriptstyle E(T)$ 한 E $)\displaystyle$ \ $scriptstyle$ E $(T)}$ 곡선으로 $\scriptstyle E(T)$ 특징지어져야 합니다.실제로 열전대는 합금 제조의 불확실성, 노화 효과, 회로 설계 실수/오해 등의 문제에 영향을 받습니다.

회로 구조

열전대 구조의 일반적인 오류는 냉접점 보상과 관련이 있습니다. $T_{\mathrm {ref} }$ e $T_{\mathrm {ref} }$ {\ $displaystyle T_{\mathrm {ref$ 의 견적에 오류가 있을 경우 온도 측정에서 오류가 발생합니다.가장 간단한 측정을 위해 열전대 와이어는 온도가 측정되는 고온 또는 저온 지점에서 멀리 떨어진 구리에 연결됩니다. 그러면 이 기준 접점이 실온에 있는 것으로 가정되지만 온도가 ^[4]달라질 수 있습니다.열전대 전압 곡선의 비선형성으로 인해 $T_{\mathrm {ref} }$ $T_{\mathrm {ref} }$ $T_{\mathrm {ref} }$ {\ $displaystyle$ $T_{\mathrm {ref}}$ $T_{\mathrm {sense} }$ T $T_{\mathrm {sense} }$ $T_{\mathrm {sense} }$ $T_{\mathrm {sense} }$ $T_{\mathrm {sense} }$ e {\displaystyle $T_{\mathrm {sense}}}$ 의 $T_{\mathrm {ref} }$ $T_{\mathrm {sense} }$ 오차는 일반적으로 동일하지 않은 값입니다.타입 B와 같은 일부 열전대에는 실온 부근에 비교적 평탄한 전압 곡선이 있습니다.즉, $T_{\mathrm {ref} }$ $T_r$ f $T_{\mathrm {ref} }$ $mathrm {ref}}$ 의 큰 $T_{\mathrm {ref} }$ 불확실성은 $T_{\mathrm {sense} }$ 오류로 해석됩니다 $T_{\mathrm {sense} }$

접합은 신뢰할 수 있는 방법으로 이루어져야 하지만, 이를 달성하기 위해 여러 가지 가능한 방법이 있습니다.저온의 경우 접합부를 브레이징하거나 납땜할 수 있지만, 적절한 플럭스를 찾기 어려울 수 있으며 납땜의 용해점이 낮기 때문에 감지 접합부에 적합하지 않을 수 있습니다.따라서 기준 접합과 연장 접합은 일반적으로 나사 단자 블록을 사용하여 이루어집니다.고온의 경우 가장 일반적인 접근 방식은 내구성을 갖춘 ^[5]재료를 사용한 스폿 용접 또는 크림프입니다.

열전쌍에 관한 일반적인 믿음 중 하나는 원치 않는 EMF ^[6]추가를 방지하기 위해 제3의 금속을 포함하지 않고 접합부를 깨끗하게 만들어야 한다는 것입니다.이는 ^[7]접점에서 전압이 생성된다는 또 다른 일반적인 오해로 인해 발생할 수 있습니다.실제로 접점은 원칙적으로 내부 온도가 균일해야 하므로 접점에서 전압이 발생하지 않습니다.전압은 와이어를 따라 열 구배에서 발생합니다.

열전대는 종종 마이크로볼트 크기의 작은 신호를 생성합니다.이 신호를 정확하게 측정하려면 입력 오프셋 전압이 낮은 앰프가 필요하며 전압계 자체 내에서 자체 발열로 인한 열 EMF가 발생하지 않도록 주의해야 합니다.열전대 와이어에 어떤 이유로든 저항이 높은 경우(접합부의 접촉 불량 또는 빠른 열 응답에 사용되는 매우 얇은 와이어) 계측기는 측정된 전압의 오프셋을 방지하기 위해 높은 입력 임피던스를 가져야 합니다.열전대 계측기의 유용한 기능은 저항을 측정하는 동시에 배선 또는 열전대 접합부의 연결 결함을 감지합니다.

야금 등급

열전대 와이어 유형은 종종 화학 성분으로 설명되지만, 실제 목적은 $\scriptstyle E(T)$ 된 E $)\$ E $(T)}$ 곡선을 $\scriptstyle E(T)$ 따르는 와이어 쌍을 만드는 것입니다.

불순물은 각 금속 배치에 다르게 영향을 미쳐 가변 제벡 계수를 생성합니다.표준 동작과 일치하기 위해 열전대 와이어 제조업체는 추가적인 불순물을 의도적으로 혼합하여 합금을 "감쇠"함으로써 소스 ^[5]재료의 제어 불가능한 변화를 보상합니다.그 결과 열전대 동작에서 요구되는 정밀도 수준에 따라 표준 및 특수 등급의 열전대 와이어가 있습니다.정밀도 등급은 일치하는 쌍으로만 사용할 수 있으며, 한 와이어는 다른 와이어의 결함을 보완하기 위해 수정됩니다.

열전쌍 와이어의 특수한 경우를 "확장 등급"이라고 하며, 열전 회로를 더 먼 거리로 이동하도록 설계되었습니다.연장 와이어는 $\scriptstyle E(T)$ 된 E $)\$ E $(T)$ 곡선을 따르지만 다양한 이유로 극한 환경에서 사용하도록 설계되지 않았기 때문에 일부 애플리케이션에서는 감지 접점에서 사용할 수 없습니다.예를 들어 확장 와이어는 고립된 구조 및 플라스틱 절연으로 매우 유연한 형태이거나 다수의 열전대 회로를 반송하는 멀티 와이어 케이블의 일부일 수 있습니다.고가의 귀금속 열전대를 사용하는 경우 확장 와이어는 완전히 다른 저온 범위에서 ^[5]표준 유형을 모방하는 저비용 재료로 제작될 수도 있습니다.

에이징

열전대는 고온 및 반응로 분위기에서 자주 사용됩니다.이 경우 열전대 노화에 의해 실제 수명이 제한됩니다.매우 높은 온도를 측정하는 데 사용되는 열전쌍 와이어의 열전계수는 시간에 따라 변할 수 있으며, 그에 따라 측정 전압이 떨어집니다.접합부의 온도 차이와 측정 전압 사이의 단순한 관계는 각 와이어가 균일한 경우에만 정확합니다(구성상 동일).열전대가 공정에서 노화됨에 따라 고온에 대한 극단적 또는 장기간 노출로 인한 화학적 및 야금학적 변화로 인해 도체가 균질성을 잃을 수 있습니다.열전대 회로의 노후된 부분이 온도 구배에 노출되면 측정된 전압이 달라져 오류가 발생합니다.

노후된 열전대는 용해로 외부의 부품에 영향을 받지 않는 등 일부만 수정됩니다.따라서 노후된 열전대는 설치 위치에서 꺼내 욕조 또는 시험로에서 재보정하여 오류를 확인할 수 없습니다.또한 오래된 열전대를 용해로에서 부분적으로 꺼낼 때 오류가 관찰될 수 있는 이유도 설명됩니다. 센서가 뒤로 당겨질 때 노후된 섹션은 이제 냉각된 내화 영역을 통과할 때 고온에서 저온으로의 온도 구배가 증가하여 측정에 상당한 오류가 발생할 수 있습니다.마찬가지로 오래된 열전대를 용해로 안으로 더 깊이 밀어 넣으면 온도 구배가 새로운 ^[8]구간에서만 발생하는 경우 더 정확한 판독값을 얻을 수 있습니다.

종류들

특정 합금의 조합이 업계 표준으로 인기를 끌고 있습니다.조합 선택은 비용, 가용성, 편의성, 용해점, 화학적 특성, 안정성 및 출력에 따라 결정됩니다.다양한 타입이 다양한 어플리케이션에 가장 적합합니다.일반적으로 필요한 온도 범위와 감도에 따라 선택됩니다.감도가 낮은 열전대(B, R 및 S 유형)는 분해능이 상대적으로 낮습니다.다른 선택 기준에는 열전대 재료의 화학적 불활성성 및 자석성 여부가 포함된다.표준 열전대 유형은 양극과 함께 아래에 나열되어 있습니다( $T_{\text{sense}}>T_{\text{ref}}$ 감지 $T_{\text{sense}}>T_{\text{ref}}$ > $T_{\text{sense}}>T_{\text{ref}}$ >). $T_{\text{ref$ 가 먼저, 부극이 그 다음에 이어집니다.

니켈 합금 열전대

니켈 합금 열전대 유형 E, J, K, M, N, T에서 다루듯이 중간 온도에 도달하는 열전대의 특징적인 기능. 또한 귀금속 합금 유형 P와 순수 귀금속 조합인 금-플래티넘 및 백금-팔라듐이 표시된다.

타입 E

타입 E(크롬-콘스탄탄)는 높은 출력(68µV/°C)을 가지고 있어 극저온 사용에 적합하다.또한 비자성입니다.넓은 범위는 -270°C ~ +740°C이고 좁은 범위는 -110°C ~ +140°C입니다.

J형

타입 J(철-콘스탄탄)는 타입 K보다 제한된 범위(-40°C ~ +750°C)를 가지지만 약 50µV/°^[2]C의 높은 민감도를 가진다.철의 퀴리점(770°C)^[9]에 의해 특성이 부드럽게 변화하여 온도 상한을 결정합니다.참고: 유럽/독일 유형 L은 유형 J의 변형으로 EMF 출력에 대한 사양이 다릅니다(DIN 43712:1985-01^[10] 참조).

타입 K

타입 K(크로멜-알루멜)는 가장 일반적인 범용 열전쌍으로 감도는 약 41µV/°^[11]C이다.저렴하며 -200°C ~ +1350°C(-330°F ~ +2460°F) 범위에서 다양한 프로브를 사용할 수 있습니다.유형 K는 야금술이 현재보다 덜 발달한 시기에 지정되었으며, 따라서 표본마다 특성이 상당히 다를 수 있습니다.구성 금속 중 하나인 니켈은 자성을 띠며, 자성 재료로 만들어진 열전쌍의 특징은 재료가 약 185°^{[citation needed]}C에서 유형 K 열전쌍에 대해 발생하는 퀴리점에 도달했을 때 출력의 편차를 겪는 것이다.

산화성 대기에서 매우 잘 작동합니다.그러나 대부분 환원성 대기(산소가 적은 수소 등)가 와이어와 접촉하면 크롬 합금의 크롬이 산화됩니다.그러면 emf 출력이 감소하고 열전대가 낮게 읽힙니다.이 현상은 영향을 받는 합금의 색상으로 인해 녹색 부패로 알려져 있습니다.항상 뚜렷하게 녹색은 아니지만, 크롬 와이어는 얼룩덜룩한 은빛 피부를 형성하고 자성을 띠게 됩니다.이 문제를 쉽게 확인할 수 있는 방법은 두 개의 와이어가 자석인지 확인하는 것입니다(보통 크롬은 비자성입니다).

대기 중의 수소는 녹색 부패의 일반적인 원인이다.고온에서는 고체 금속이나 온전한 금속 서모웰을 통해 확산될 수 있습니다.열전대를 절연하는 산화마그네슘 피복도 ^[12]수소를 막을 수 없습니다.

녹색 부패는 산소가 충분히 풍부하거나 산소가 없는 대기에서는 발생하지 않습니다.밀폐된 서모웰에 불활성 가스를 충전하거나 산소 스캐빈저(예를 들어 희생용 티타늄 와이어)를 첨가할 수 있다.또는 서모웰에 추가 산소를 도입할 수 있다.또 다른 옵션은 녹색 부패가 발생할 수 있는 저산소 대기에 다른 유형의 열전대를 사용하는 것입니다. N형 열전대가 적합한 ^[13]^{[unreliable source?]}대안입니다.

타입 M

타입 M(82%Ni/18%Mo-99.2)%Ni/0.8%Co(중량 기준)가 진공 용해로에 사용되는 이유는 유형 C(아래 설명)와 동일합니다.상한 온도는 1400°C로 제한됩니다.다른 타입보다 덜 일반적으로 사용됩니다.

타입 N

N형(Nicrosil-Nisil) 열전대는 안정성과 내산화성으로 인해 -270°C와 +1300°C 사이에서 사용하기에 적합합니다.감도는 900°C에서 약 39µV/°C로, K형에 비해 약간 낮다.

호주 국방과학기술기구(DSTO)에서 노엘 A에 의해 설계되었다.Burley, Type-N 열전대는 표준 모재에서 ^[14]열전 불안정성의 세 가지 주요 특성 유형과 원인을 극복합니다.

고온에서 장시간 노출 시 열 EMF의 점진적이고 일반적으로 누적된 드리프트.이는 모든 비금속 열원소 물질에서 관찰되며, 주로 원자로 환경에서 변환을 일으킬 수 있는 산화, 침탄 또는 중성자 조사에 의한 성분 변화 때문이다.타입-K 열전대의 경우 KN(음성) 와이어의 망간 및 알루미늄 원자가 KP(양성) 와이어로 이동하여 화학적 오염으로 인한 다운스케일 드리프트가 발생합니다.이 효과는 누적되며 되돌릴 수 없습니다.
K, J, T 및 E 유형의 열전쌍에서 발생하는 약 250–650°C의 온도 범위에서 가열 시 열 EMF의 단기 주기적 변화.이러한 종류의 EMF 불안정성은 야금 조성의 자기 단거리 순서와 같은 구조적 변화와 관련이 있습니다.
특정 온도 범위에서 열 EMF의 시간 의존적 섭동.이는 약 25-225°C 범위의 유형 K 열전대 및 730°C 이상의 유형 J에서 열 EMF를 교란시키는 조성에 의존하는 자기 변환 때문이다.

Nicrosil 및 Nisil 열전대 합금은 위에서 설명한 열전 불안정성을 상당히 감소시키기 때문에 다른 표준 기반 금속 열전대 합금에 비해 열전 안정성이 크게 향상되었습니다.이것은 주로 용질 농도 니켈의 기지에 필요한 위(크롬과 실리콘)요소 증가에 의해 이루어진다에서 전환을 일으킬 내부 산화의 외부 모드 및 solutes을 선택하여(실리콘과 마그네슘)는 우선적으로 한 diffusion-barrier을 형성할 수 있으며, 따라서 oxidation-inhibiting 영화 산화시키다.[15]

유형 N 열전대는 유형 K가 녹색으로 부패하기 쉬운 저산소 조건의 경우 유형 K의 대안으로 적합합니다.진공, 불활성 대기, 산화 대기 또는 건조 환원 대기에서 사용하기에 적합합니다.그들은 ^[16]유황의 존재를 용납하지 않는다.

타입 T

Type T(구리-콘스탄탄) 열전대는 -200 ~ 350°C 범위의 측정에 적합합니다.구리 와이어만 프로브에 닿기 때문에 종종 차동 측정으로 사용됩니다.두 도체는 모두 비자성체이기 때문에 퀴리점이 없기 때문에 급격한 특성 변화가 없습니다.Type-T 열전쌍의 감도는 약 43µV/°C입니다.구리는 열전대 구조에 일반적으로 사용되는 합금보다 열전도율이 훨씬 높기 때문에 T형 열전대를 열적으로 고정할 때 각별히 주의해야 합니다.유사한 구성은 독일 사양 DIN 43712:1985-01의 ^[10]구식 유형 U에서 찾을 수 있습니다.

백금/로듐 합금 열전대

고온 열전대 유형에 대한 특성 기능으로, Pt/Rh, W/Re, Pt/Mo 및 Ir/Rh 합금 열전대를 표시합니다.Pt-Pd 순금속 열전쌍도 표시되어 있습니다.

유형 B, R 및 S 열전대는 각 도체에 대해 백금 또는 백금/로듐 합금을 사용합니다.이들은 가장 안정적인 열전대 중 하나이지만 다른 유형보다 감도가 낮아 약 10µV/°C입니다.유형 B, R 및 S 열전대는 일반적으로 높은 비용과 낮은 감도로 인해 고온 측정에만 사용됩니다.타입 R 및 S 열전대의 경우 순수 백금 다리 대신 HTX 백금 와이어를 사용하여 열전대를 강화하고 고온 및 가혹한 조건에서 발생할 수 있는 입자 성장 장애를 방지할 수 있습니다.

타입 B

타입 B(70%Pt/30%Rh–94%Pt/6%Rh, 중량 기준) 열전대는 최대 1800°C에서 사용하기에 적합합니다.타입 B 열전대는 0°C 및 42°C에서 동일한 출력을 생성하여 약 50°C 이하로 사용을 제한합니다.emf 함수는 최소 약 21°C를 가지며, 이는 보상 전압이 기본적으로 일반적인 ^[17]실온에서 기준치이므로 냉접합 보상이 쉽게 수행된다는 것을 의미합니다.

타입 R

유형 R(87%Pt/13%Rh–Pt, 중량 기준) 열전대는 0 ~ 1600°C를 사용합니다.타입 R 열전대는 매우 안정적이며 깨끗하고 양호한 조건에서 사용할 경우 긴 작동 수명을 가질 수 있습니다.1100°C(2000°F) 이상에서 사용할 경우 이러한 열전대는 금속 및 비금속 증기에 노출되지 않도록 보호해야 합니다.타입 R은 금속 보호 튜브에 직접 삽입하기에 적합하지 않다.장기간 고온 노출은 로듐이 순수한 백금 다리로 확산되거나 로듐 휘발으로 인해 발생하는 기계적 고장 및 음의 보정 드리프트를 초래할 수 있습니다.이 타입은 타입 S와 같은 용도를 가지지만 호환성은 없습니다.

종류들

유형 R과 유사한 유형 S(90%Pt/10%Rh–Pt, 중량 기준) 열전대가 최대 1600°C까지 사용됩니다.1990년 국제 온도 척도(ITS-90)가 도입되기 전에는 안티몬, 은 및 금의 결빙점 사이의 보간법에 기초하여 정밀 타입 S 열전대가 630 °C ~ 1064 °C 범위의 실제 표준 온도계로 사용되었습니다.ITS-90부터는 백금 저항 온도계가 이 범위를 ^[18]표준 온도계로 대체했습니다.

텅스텐/레늄 합금 열전대

이 열전대는 매우 높은 온도를 측정하는 데 매우 적합합니다.대표적인 용도는 수소와 비활성 대기 및 진공 용해로입니다.고온의 산화 환경에서는 메짐화 ^[19]때문에 사용되지 않습니다.일반적인 범위는 0 ~ 2315°C이며, 비활성 대기에서는 2760°C까지 확장할 수 있으며 간단한 ^[20]측정을 위해서는 3000°C까지 확장할 수 있습니다.

고온의 순수한 텅스텐은 재결정되어 부서지기 쉽다.따라서 일부 어플리케이션에서는 타입 G보다 타입 C와 D가 우선됩니다.

고온에서 수증기가 존재할 때 텅스텐은 휘발하는 산화텅스텐과 수소에 반응한다.그런 다음 수소가 산화텅스텐과 반응하여 물이 다시 형성됩니다.이러한 "물 순환"은 열전쌍의 침식과 궁극적인 고장으로 이어질 수 있습니다.따라서 고온 진공 환경에서는 ^[21]물의 흔적이 남지 않도록 하는 것이 바람직합니다.

텅스텐/레늄의 대안으로 텅스텐/몰리브덴이 있지만 전압-온도 응답은 더 약하고 최소 약 1000K입니다.

열전대 온도는 사용되는 다른 재료에 의해서도 제한됩니다.예를 들어 고온 어플리케이션의 일반적인 재료인 산화 베릴륨은 온도에 따라 전도성이 높아지는 경향이 있습니다. 센서의 특정 구성에서는 절연 저항이 1000K에서 200Ω으로 떨어졌습니다.고온에서 재료는 화학 반응을 일으킨다.2700K에서 산화 베릴륨은 텅스텐, 텅스텐-레늄 합금 및 탄탈과 약간 반응하고, 2600K에서 몰리브덴은 BeO와 반응하지만 텅스텐은 반응하지 않습니다.BeO는 약 2820K에서 녹기 시작하고, 마그네슘 산화물은 약 3020K에서 ^[22]녹기 시작합니다.

타입 C

(95 % W / 5% Re - 74 % W / 26 % Re ) ^[19]type-c 열전대는 2329 ℃이다.

D형

(97%W/3%Re–75%W/25%Re,^[19] 중량 기준)

G형

(W – 74 % W / 26 % Re,^[19] 중량 기준)

다른이들

크롬-금/철-합금 열전대

저온에서의 열전대 특성.AuFe 기반 열전대는 낮은 온도까지 일정한 감도를 나타내지만, 기존 유형은 곧 평탄해지고 낮은 온도에서 감도를 잃습니다.

이러한 열전대(크롬-금/철 합금)에서 음극 와이어는 금이며 철의 작은 부분(0.03–0.15 원자%)이 있습니다.불순한 금색 와이어는 낮은 온도에서 열전쌍에 높은 감도를 제공하는 반면(그 온도에서 다른 열전쌍에 비해), 크롬 와이어는 상온에 가까운 감도를 유지합니다.극저온 애플리케이션(1.2~300K, 최대 600K)에 사용할 수 있습니다.감도와 온도 범위는 모두 철 농도에 따라 달라집니다.감도는 보통 저온에서 약 15µV/K이며 사용 가능한 최저 온도는 1.2~4.2K입니다.

타입 P(노블 메탈 합금) 또는 "평판 II"

타입 P(55%Pt/31%Pt/14%Au–65%Au/35%Pd, 중량 기준) 열전대는 500°C에서 1400°C 범위에 걸쳐 타입 K를 모방하는 열전압을 제공하지만 순수하게 귀금속으로 구성되어 내식성이 향상되었습니다.이 조합은 Platinel ^[23]II라고도 합니다.

백금/몰리브덴 합금 열전대

백금/몰리브덴 합금 열전쌍(95%Pt/5%Mo-99.9)백금/^[24]로듐 합금 유형에 비해 중성자 조사에 의해 유도되는 핵변환에서 낮은 편차를 보이기 때문에 원자로에서 %Pt/0.1%Mo(중량 기준)를 사용하는 경우가 있다.

이리듐/로듐 합금 열전대

이리듐/로듐 합금 와이어 2개를 사용하면 비활성 ^[24]대기에서 최대 2000°C까지 사용할 수 있는 열전대를 제공할 수 있습니다.

순수 귀금속 열전쌍 Au–Pt, Pt–Pd

두 개의 다른 고순도 귀금속으로 만들어진 열전대는 보정되지 않은 상태에서도 높은 정확도와 낮은 드리프트 수준을 나타낼 수 있습니다.사용 중인 두 가지 조합은 금-플래티넘과 ^[25]백금-팔라듐입니다.주요 한계는 관련된 금속의 낮은 융점입니다(금 1064°C, 팔라듐 1555°C).이러한 열전대는 타입 S보다 정확도가 높은 경향이 있으며, 경제성과 단순성으로 인해 표준 온도계로 사용되는 백금 저항 온도계의 ^[26]경쟁 제품으로 간주되기도 합니다.

HTIR-TC(고온조사 내성) 열전대

HTIR-TC는 고온 프로세스 측정에 획기적인 변화를 가져옵니다.이 제품의 특징은 최대 1700°C의 고온에서 내구성과 신뢰성, 내방사선성, 적당한 가격, 다양한 구성으로 사용 가능, 각 애플리케이션에 적합하며 쉽게 설치할 수 있습니다.원래 핵 실험용 원자로에서 사용하기 위해 개발된 HTIR-TC는 향후 원자로 운전의 안전을 강화할 수 있다.이 열전대는 아이다호 국립연구소(INL)^[27]^[28]의 연구자들에 의해 개발되었다.

종류 비교

아래 표에는 여러 가지 열전대 유형의 특성이 설명되어 있습니다.공차 열 내에서 T는 고온 접합부의 온도(섭씨)를 나타냅니다.예를 들어, ±0.0025×T의 공차를 갖는 열전대는 1000°C에서 ±2.5°C의 공차를 가집니다.색상 코드 열의 각 셀은 열전대 케이블의 끝을 나타내며, 재킷 색상과 개별 리드의 색상을 표시합니다.배경색은 커넥터 본체의 색상을 나타냅니다.

유형	온도 범위(°C)				공차 클래스(°C)		색상 코드
	계속되는		단기		하나.	두명	IEC^[29]	BS	ANSI
	낮다	높은	낮다	높은	하나.	두명	IEC^[29]	BS	ANSI
K	0	+1100	−180	+1370	−40 – 375: ±1.5 375 – 1000: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 – 1200: ±0.0075×T.
J	0	+750	−180	+800	−40 – 375: ±1.5 375 – 750: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 – 750: ±0.0075×T.
N	0	+1100	−270	+1300	−40 – 375: ±1.5 375 – 1000: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 – 1200: ±0.0075×T.
R	0	+1600	−50	+1700	0 – 1100: ±1.0 1100 ~ 1600 : ±0.003×(T - 767)	0 – 600: ±1.5 600 – 1600: ±0.0025×T.			정의되어 있지 않다
S	0	+1600	−50	+1750	0 – 1100: ±1.0 1100 ~ 1600 : ±0.003×(T - 767)	0 – 600: ±1.5 600 – 1600: ±0.0025×T.			정의되어 있지 않다
B	+200	+1700	0	+1820	사용할 수 없음	600 ~ 1700 : ±0.0025×T	표준 없음	표준 없음	정의되어 있지 않다
T	−185	+300	−250	+400	−40 – 125: ±0.5 125 – 350: ±0.004×T	−40 – 133: ±1.0 133 – 350: ±0.0075×T.
E	0	+800	−40	+900	−40 – 375: ±1.5 375 – 800: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 – 900: ±0.0075×T.
Chromel/AuFe	−272	+300	—	—	전압의 0.2% 재현성. 각 센서는 개별 보정이 필요합니다.

열전대 절연

일반적인 저비용 타입 K 열전대(표준 타입 K 커넥터 포함)와이어가 고온에서 살아남아 작동할 수 있지만 플라스틱 절연체는 300°C에서 분해되기 시작합니다.

와이어 절연

열전대를 구성하는 와이어는 감지 접점을 제외한 모든 위치에서 서로 절연되어야 합니다.와이어 간의 추가 전기 접촉 또는 와이어가 다른 전도성 물체에 접촉하면 전압이 변경되어 잘못된 온도 측정값을 얻을 수 있습니다.

플라스틱은 열전대의 저온 부품에 적합한 절연체이며 세라믹 절연체는 약 1000°C까지 사용할 수 있습니다.기타 우려 사항(마모 및 내화학성)도 재료 적합성에 영향을 미칩니다.

와이어 절연체가 분해되면 원하는 감지 지점과 다른 위치에서 의도하지 않은 전기 접촉이 발생할 수 있습니다.이러한 손상된 열전대를 서모스탯 또는 기타 온도 컨트롤러의 폐쇄 루프 제어에 사용하면 일반적으로 잘못된 온도 측정값이 감지 접점 온도보다 낮기 때문에 폭주 과열 이벤트와 심각한 손상이 발생할 수 있습니다.절연에 실패하면 일반적으로 아웃가스가 발생하므로 프로세스 오염이 발생할 수 있습니다.고온 또는 오염에 민감한 애플리케이션에서 사용되는 열전대 부품의 경우 적절한 절연체는 진공 또는 불활성 가스뿐일 수 있습니다. 열전대 와이어의 기계적 강성은 분리 상태를 유지하기 위해 사용됩니다.

반응 시간

측정 시스템의 응답 속도는 데이터 수집 시스템뿐만 아니라 열전대 센서의 구조에 따라 달라집니다.온도 판독 시간이 몇 밀리초인 경우.열전쌍의 측정 팁이 절연되었는지 여부를 확인합니다.그러나 이렇게 매우 빠른 온도 측정의 판독 오류는 열전대 팁의 절연으로 인해 발생합니다.Arduino 및 열전대 아날로그-디지털 변환기 또는 앰프와 같은 저렴한 수집 시스템도 몇 ms의 응답 속도를 가질 수 있지만 열전대 설계는 중요합니다.

팁 커버가 없는 종단 커플 고온 주석 온도 데이터 수집 예제.Arduino 및 MAX31855K^[30] 콜드 접합 보상 열전대-디지털 변환기를 사용하여 최대 66Hz 주파수 레이트를 설정.

단열재 표

단열재	최대 연속 온도	최대 단일 판독치	내마모성	내습성	내화학성
마이카 유리 테이프	649°C/1200°F	705°C/1300°F	좋아요.	공정한	좋아요.
TFE 테이프, TFE – 유리 테이프	649°C/1200°F	705°C/1300°F	좋아요.	공정한	좋아요.
유리 실리카 편조	871°C/1600°F	1093°C/2000°F	공정한	불쌍한.	불쌍한.
더블 글라스 브레이드	482°C/900°F	538°C/1000°F	좋아요.	좋아요.	좋아요.
에나멜 유리 땋기	482 °C / 900 °F	538°C/1000°F	공정한	좋아요.	좋아요.
이중 유리 랩	482°C/900°F	427°C/800°F	공정한	좋아요.	좋아요.
비임침 유리 브레이드	482°C/900°F	427°C/800°F	불쌍한.	불쌍한.	공정한
Skive TFE 테이프, TFE 글라스 브레이드	482°C/900°F	538°C/1000°F	좋아요.	훌륭합니다.	훌륭합니다.
더블 코튼 땋기	88°C/190°F	120°C/248°F	좋아요.	좋아요.	불쌍한.
바인더 포함 'S' 유리	704°C/1300°F	871°C/1600°F	공정한	공정한	좋아요.
넥스텔 세라믹 섬유	1204 °C / 2200 °F	1427°C/2600°F	공정한	공정한	공정한
폴리비닐/나일론	105 °C / 221 °F	120°C/248°F	훌륭합니다.	훌륭합니다.	좋아요.
폴리비닐	105 °C / 221 °F	105 °C / 221 °F	좋아요.	훌륭합니다.	좋아요.
나일론	150°C/302°F	130°C/266°F	훌륭합니다.	좋아요.	좋아요.
PVC	105 °C / 221 °F	105 °C / 221 °F	좋아요.	훌륭합니다.	좋아요.
FEP	204°C/400°F	260°C/500°F	훌륭합니다.	훌륭합니다.	훌륭합니다.
랩 및 퓨즈 장착 TFE	260°C/500°F	316°C/600°F	좋아요.	훌륭합니다.	훌륭합니다.
카프톤	316°C/600°F	427°C/800°F	훌륭합니다.	훌륭합니다.	훌륭합니다.
테프젤	150°C/302°F	200 °C / 392 °F	훌륭합니다.	훌륭합니다.	훌륭합니다.
PFA	260°C/500°F	290°C/550°F	훌륭합니다.	훌륭합니다.	훌륭합니다.
T300*	300 °C	–	좋아요.	훌륭합니다.	훌륭합니다.

절연에 대한 온도 정격은 전체 열전대 구성 케이블의 구성에 따라 달라질 수 있습니다.

참고: T300은 최근 UL에서 300°C의 작동 온도를 승인한 새로운 고온 재료입니다.

적용들

열전대는 -270 ~ 3000°C(단시간, 비활성 대기 ^[20]중)의 큰 온도 범위에서 측정하는 데 적합합니다.적용 분야에는 가마, 가스터빈 배기, 디젤 엔진, 기타 산업 프로세스 및 안개 기계의 온도 측정이 포함됩니다.예를 들어 0.1°C 정확도로 0-100°C 범위와 같이 더 작은 온도 차이를 높은 정확도로 측정해야 하는 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.이러한 용도에는 실리콘 밴드갭 온도 센서 및 저항 온도계가 더 적합합니다.

철강 산업

유형 B, S, R 및 K 열전대는 제강 공정 전반에 걸쳐 온도와 화학을 모니터링하기 위해 철강 및 철 산업에서 광범위하게 사용됩니다.일회용 매립형 S형 열전대는 전기 아크로 공정에서 정기적으로 사용되어 태핑 전에 강철의 온도를 정확하게 측정합니다.소형 강철 시료의 냉각 곡선을 분석하여 용융 강철의 탄소 함량을 추정할 수 있습니다.

가스 기구 안전

온수기의 버너 어셈블리 내부에 있는 열전대(가장 오른쪽 튜브)

가스 기구의 열전대 연결.좌측 엔드 볼(접점)은 절연 와셔에 의해 피팅으로부터 절연됩니다.열전대 라인은 구리 와이어, 절연체 및 ^[31]접지로도 사용되는 외부 금속(일반적으로 구리) 피복으로 구성됩니다.

오븐과 온수기와 같은 많은 가스 공급 가열 기구는 필요할 때 주 가스 버너를 점화하기 위해 파일럿 불꽃을 사용합니다.파일럿 불꽃이 꺼지면 미연소 가스가 방출될 수 있으며, 이는 폭발 위험과 건강상의 위험이 있습니다.이를 방지하기 위해 일부 어플라이언스는 페일 세이프 회로에서 열전대를 사용하여 파일럿 램프가 언제 연소되는지 감지합니다.열전쌍의 팁은 파일럿 화염에 배치되어 공급 밸브를 작동시켜 파일럿에게 가스를 공급합니다.파일럿 불꽃이 계속 켜져 있는 한 열전대는 뜨거운 상태로 유지되며 파일럿 가스 밸브는 열린 상태로 유지됩니다.파일럿 램프가 꺼지면 열전대 온도가 떨어져 열전대 전체의 전압이 떨어지고 밸브가 닫힙니다.

탐침을 화염 위에 쉽게 배치할 수 있는 경우에는 정류 센서를 대신 사용할 수 있습니다.부분 세라믹 구조에서는 불꽃 막대, 불꽃 센서 또는 불꽃 감지 전극이라고도 합니다.

화염점화기(상부)-불꽃센서

일부 결합된 메인 버너 및 파일럿 가스 밸브(주로 Honeywell에 의해)는 밸브를 라이트 스프링 부에 대해 열 수 있는 코일의 크기를 조정하여 파일럿에 의해 가열되는 단일 범용 열전대 범위(일반적으로 10-12mV, 0.2-0.25A 선원에 연결된 코일로 절반으로 떨어지는 25mV 개방 회로)로 전력 수요를 줄입니다.사용자가 조종사의 조명 중에 스프링을 압축하기 위해 노브를 길게 눌러 초기 켜기 힘을 제공한 후에만 해당됩니다.이러한 시스템은 파일럿 조명 지침의 "x분 동안 길게 누름"으로 식별할 수 있습니다.(이러한 밸브의 유지 전류 요구량은 밸브를 닫힌 위치에서 끌어당기기 위해 설계된 큰 솔레노이드보다 훨씬 작습니다.)일반적인 밀리암미터는 가스 밸브 코일보다 더 큰 저항을 발생시키기 때문에 밸브 방출 및 유지 전류를 확인하기 위해 특수 테스트 세트가 만들어집니다.열전대의 개방 회로 전압 및 열전대 가스 밸브 코일을 통한 거의 단락 DC 연속성을 테스트하는 것 외에, 가장 쉬운 비전문가 테스트는 알려진 양호한 가스 밸브를 교체하는 것입니다.

밀리볼트 제어 시스템으로 알려진 일부 시스템은 열전대 개념을 주 가스 밸브를 열거나 닫도록 확장합니다.파일럿 열전대가 생성하는 전압은 파일럿 가스 밸브를 활성화할 뿐만 아니라 메인 가스 밸브에 전력을 공급하기 위해 온도 조절기를 통해 전달됩니다.여기서 상술한 파일럿 화염안전시스템보다 더 큰 전압이 필요하며 단일 열전대보다 열모파일이 사용된다.이러한 시스템은 작동에 외부 전원이 필요하지 않으므로 다른 모든 관련 시스템 구성 요소가 이를 허용하는 한 전원 장애 시에도 작동할 수 있습니다.블로워 모터를 작동하려면 외부 전력이 필요하기 때문에 일반적인 강제 공기로는 제외되지만, 이 기능은 특히 무동력 대류 히터에 유용합니다.때로는 열전대를 사용하는 유사한 가스 차단 안전 메커니즘을 사용하여 주 버너가 일정 시간 내에 점화되도록 하고, 그렇지 않을 경우 주 버너 가스 공급 밸브를 차단합니다.

서 있는 파일럿 불꽃에 의해 낭비되는 에너지에 대한 우려로 많은 새로운 기기의 설계자들은 간헐적 점화라고도 불리는 전자 제어 파일럿이 없는 점화 장치로 전환했습니다.고정식 파일럿 불꽃이 없으면 불꽃이 꺼질 때 가스가 축적될 위험이 없으므로 열전대 기반 파일럿 안전 스위치가 필요하지 않습니다.이러한 설계는 지속적인 전력 공급원이 없는 운영의 이점을 잃기 때문에 일부 기기에서는 여전히 입석 조종사가 사용됩니다.예외는 가스 버너 발화에 필요한 전류를 생성하기 위해 물의 흐름을 사용하는 이후 모델 순간(일명 "탱크리스") 온수기이다. 이러한 설계는 또한 가스가 점화되지 않거나 불꽃이 꺼질 경우 안전 차단 장치로 열전대를 사용한다.

서모파일 방사선 센서

서모파일은 열 접합부가 히트 싱크 상에 있는 동안 고온 접합부를 가열하는 입사 방사선의 강도(일반적으로 가시광선 또는 적외선)를 측정하는 데 사용됩니다.시판되는 열화일 센서를 사용하여 몇 μW/cm의² 복사 강도만 측정할 수 있습니다.예를 들어 일부 레이저 전력계는 이러한 센서를 기반으로 합니다. 이러한 센서를 열화일 레이저 센서라고 합니다.

열화일 센서의 작동 원리는 열화일 측정기의 작동 원리와는 다릅니다. 열화일 측정기는 저항의 변화에 의존하기 때문입니다.

제조업

열전대는 일반적으로 전기 및 기계 시제품의 테스트에 사용할 수 있습니다.예를 들어, 전류 전달 용량에 대한 테스트 대상 스위치 기어는 열 작동 테스트 중에 열전대를 설치하고 모니터링하여 정격 전류에서 온도 상승이 설계 한계를 초과하지 않는지 확인할 수 있습니다.

전력 생산

열전대는 추가 회로 및 전원 없이 일부 프로세스를 직접 구동하기 위해 전류를 생성할 수 있습니다.예를 들어 온도차가 발생할 경우 열전대의 전력으로 밸브를 작동할 수 있습니다.열전대에 의해 생성된 전기 에너지는 전위를 유지하기 위해 뜨거운 쪽에 공급되어야 하는 열로부터 변환됩니다.열전대를 통과하는 전류는 뜨거운 쪽을 냉각시키고 차가운 쪽을 가열하는 경향이 있기 때문에(펠티에 효과) 지속적인 열 전달이 필요합니다.

열전대를 직렬로 연결하여 열전대를 형성할 수 있습니다. 열전대는 모든 고온 접합부가 더 높은 온도에 노출되고 모든 저온 접합부가 더 낮은 온도에 노출됩니다.출력은 개별 접점에 걸친 전압의 합계이며, 더 큰 전압과 출력을 제공합니다.방사성 동위원소 열전 발전기에서 열원으로서의 초우라늄 원소의 방사성 붕괴는 태양 에너지를 사용하기에는 태양으로부터 너무 멀리 떨어진 임무에서 우주선에 동력을 공급하는데 사용되어 왔다.

등유 램프로 가열된 열화일은 고립된 ^[32]지역에서 배터리 없는 라디오 수신기를 작동시키기 위해 사용되었다.양초에서 나오는 열을 이용해 여러 개의 발광 다이오드를 구동하는 상업용 랜턴과 나무 난로의 공기 순환과 열 분배를 개선하기 위해 열전기로 작동하는 선풍기가 있다.

가공 플랜트

화학 생산 및 석유 정제 공장에서는 일반적으로 벌목 및 공정과 관련된 많은 온도(일반적으로 수백 개)를 제한 테스트하기 위해 컴퓨터를 사용합니다.이러한 경우, 많은 열전대 리드가 각 회로의 두 번째 열전대를 포함하는 공통 기준 블록(구리의 큰 블록)으로 보내집니다.블록의 온도는 서미스터로 측정됩니다.간단한 계산을 사용하여 측정된 각 위치의 온도를 결정합니다.

진공 게이지로서의 열전대

열전대는 약 0.001 ~ 1 torr 절대 압력 범위에서 진공 게이지로 사용할 수 있습니다.이 압력범위에서 가스의 평균 자유경로는 진공챔버의 치수와 동등하며 흐름상태는 순수 점성도 순수 ^[33]분자도 아니다.이 구성에서 열전대 접합부는 짧은 가열 와이어의 중심에 부착되며, 짧은 가열 와이어는 보통 약 5mA의 정전류에 의해 통전되며, 가스의 열전도율과 관련된 속도로 열이 제거된다.

열전대 접합부에서 감지되는 온도는 주변 가스의 열 전도율에 따라 달라지며, 이는 가스의 압력에 따라 달라집니다.열전대에 의해 측정된 전위차는 저진공에서 중진공 범위에 걸친 압력의 제곱에 비례합니다.높은 압력(점액 흐름)과 낮은 압력(분자 흐름)에서 공기 또는 기타 가스의 열 전도율은 기본적으로 압력과 독립적입니다.열전대는 1906년 ^[34]Voege에 의해 진공 게이지로 처음 사용되었습니다.Van Atta가 ^[35]자세히 설명하듯이 진공 게이지로서의 열전쌍의 수학적 모델은 매우 복잡하지만 다음과 같이 단순화할 수 있습니다.

({displaystyle P=blac {B(V^{2}-V_{0}^{2})}{V_{0}^{2}}},}

여기서 P는 가스 압력, B는 열전대 온도, 가스 조성 및 진공 챔버 형상에 따라 달라지는 상수₀, V는 0 압력(절대)에서의 열전대 전압, V는 열전대가 나타내는 전압입니다.

다른 방법은 피라니 게이지입니다. 피라니 게이지는 거의 동일한 압력 범위에서 작동하지만 열전대를 사용하는 대신 얇은 전기 가열 와이어의 온도에 따른 저항 변화를 감지하는 2단자 장치입니다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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^ ^a ^b Ramsden, Ed (September 1, 2000). "Temperature measurement". Sensors. Archived from the original on 2010-03-22. Retrieved 2010-02-19.
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외부 링크

열전대 데이터 표:

텍스트 표: NIST ITS-90 열전대 데이터베이스(B,E,J,K,N,R,S,T)
PDF 표: J K T E N R S B
많은 열전대 유형의 특성 곡선이 포함된 Python 패키지 열전대_기준.
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데이터 테이블:열전쌍 와이어 크기

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