온도기록계(프로파일러)에 사용되는 thermocouple이란?

열전쌍 (熱電雙 thermocouple)

 

열기전력을 이용하여 온도측정에 사용하기 위해 2종의 금속선을 한쪽 끝에 접합한 것.

 

[ 설명 ]

열기전력을 이용하여 온도측정에 사용하기 위해 2종의 금속선을 한쪽 끝에 접합한 것. 열전기쌍이라고도 한다. 〔그림〕처럼 열전쌍 A, B의 접합부를 측정해야 할 온도 에 놓고 다른 쪽 끝을 기준온도 으로 유지한다. 은 보통 0℃를 취하는 경우가 많으며, 이 부분을 냉접점이라 한다. 에 제3의 도선 C를 접속하여 전압계 V에 연결한다. 와 이 다를 때에는 제베크효과에 의해 a, b 사이에 열기전력 가 발생하므로, 전압계로 를 측정하여 미지의 온도 를 알 수 있다. 열기전력은 온도 과 및 열전쌍 A, B의 재질에 의해서만 결정되며, 도선 C의 재질이나 전압계의 온도, 열전쌍 중간부의 온도와는 무관하다. 열기전력 는 A, B의 절대열전능 의 차에 의해서 생기는 것이므로 다음 식으로 표시된다.

흔히 사용되는 열전쌍은 백금 대 백금-로듐합금(실온∼1600℃ 정도), 구리 대 콘스탄탄(절대온도 약 20∼700K), 금과 미량의 철과의 합금 대 크로멜(약 1K∼실온) 등이 있다. 열기전력 측정 때 주의해야 할 것은 전압계의 내부저항과 인출도선 C에 대해서인데, 즉 전압계의 내부저항이 열전쌍의 저항에 비해 충분히 크지 않을 경우에 열전쌍내 전압강하 때문에 실제의 열기전력보다 작은 값이 측정된다. 도선 C는 전압계를 포함해 같은 재질의 것을 사용하지 않으면 여분의 열기전력도 함께 측정되므로 오차가 생긴다. 부득이한 경우 다른 종류의 재질로 된 선의 양끝온도를 같게 하면 된다.

열전쌍온도계 (熱電雙溫度計 thermocouple thermometer)

요약

온도검출소자로 2종의 다른 도체 또는 반도체의 끝을 접합한 열전쌍을 사용하며, 그 열기전력의 크기에 의해 온도를 측정하는 계기.

 

설명

온도검출소자로 2종의 다른 도체 또는 반도체의 끝을 접합한 열전쌍을 사용하며, 그 열기전력의 크기에 의해 온도를 측정하는 계기. 열전온도계라고도 한다. 열전쌍온도계는 구조가 간단하고 견고한 장점이 있어 극저온에서부터 3000℃ 정도의 고온까지 넓은 온도에 사용되며, 그 중에서도 공업용 온도계로서의 역할이 크다. 사용되는 열전쌍의 종류나 감온부·지시부의 사용 방법에 따라 여러 종류가 있는데, 많이 사용되는 기종은 특별히 국제적으로 통일된 공업규격이 정해져 있으며, 출력신호인 기전력과 온도와의 관계가 표준화되어 있다. 열전쌍온도계의 지시부는 전위차계(전압계)이며, 지침형(아날로그형) 계기도 사용되지만, 최근에는 전자식 디지털전압계를 사용하는 예가 많고 온도값을 즉시 지시하기 위해 연산기능을 갖춘 것도 있다

열전쌍합금 (熱電雙合金 thermocouple alloy)

요약

열전쌍에 적합한 재료.

 

설명

 

열전쌍에 적합한 재료. 서로 다른 금속이나 합금끼리 결합시켰을 때 양끝 결합부의 온도가 다르면, 그 온도차에 따라 이종금속(異種金屬) 사이에 전위차(열기전력)가 생긴다. 이 현상을 이용하여 온도를 측정하기 위한 금속(합금)의 짝을 열전쌍이라 한다. 열전쌍을 이용하기 위해서는 열기전능이 크고 화학적·열적으로 장시간 안정되어야 한다. Pt－(Pt＋10％Rh)를 조합한 열전쌍은 국제실용온도 눈금의 표준온도계로 사용된다. 이 밖에 실용화되어 있는 주요한 것으로 ＜Pt－(Pt＋13％Rh) (기호 PR13, 사용온도범위 20∼1600℃)＞, ＜(Ni＋10％Cr)－(Ni＋3％Al)(통칭 크로멜－알루멜, 기호 CA, 사용온도범위 20∼1200℃)＞ 외에 ＜Cu-(Cu＋45％Ni) (통칭 Cu콘스탄탄, 기호 CC, 사용온도범위 －25∼400℃)＞ 등과 같은 것이 있다.

 

 

① 측정 원리 : 서로 다른 두 금속을 접속하여 양쪽 접점에 발생하는 온도차에 의하여
전자가 이동함으로써 발생하는 미세전압(수mV~수십mV)을 측정한 후 그
전압을 온도로 환산해 준다. 즉 열 기전력의 원리를 이용하는 것이다.

② 재질: 크로멜-알루멜, 구리-콘스탄탄, 백금-백금로듐 등이 있으며,피복선은 얇고
가벼운 것이 좋다.

③ 종류: