stringtranslate.com

Термобатарея

Схема термобатареи дифференциальной температуры с двумя наборами пар термопар, соединенных последовательно. Два верхних спая термопары имеют температуру T 1 , а два нижних спая термопары имеют температуру T 2 . Выходное напряжение термобатареи ΔV прямо пропорционально перепаду температур ΔT или T 1 – T 2 на слое теплового сопротивления и количеству пар спаев термопары. Выходное напряжение термобатареи также прямо пропорционально тепловому потоку q" через слой теплового сопротивления.
Изображение датчика теплового потока, в котором используется конструкция термобатареи для непосредственного измерения теплового потока. Показанная модель представляет собой датчик теплового потока FluxTeq PHFS-01. Выходное напряжение пассивно индуцируется термобатареей пропорционально тепловому потоку через датчик или, аналогично, разнице температур на тонкопленочной подложке и количеству пар спаев термопары. Это выходное напряжение термобатареи датчика изначально калибруется, чтобы связать его с тепловым потоком.

Термобатарея — это электронное устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую . [1] Он состоит из нескольких термопар, соединенных обычно последовательно или, реже, параллельно . Такое устройство работает по принципу термоэлектрического эффекта , т. е. генерирует напряжение при воздействии на его разнородные металлы (термопары) разности температур. [1]

Термопары работают путем измерения разницы температур от точки их соединения до точки, в которой измеряется выходное напряжение термопары. Если замкнутая цепь состоит из более чем одного металла и существует разница в температуре между спаями и точками перехода от одного металла к другому, ток создается так, как если бы он генерировался разницей потенциалов между горячим и холодным спаем. [2]

Термопары могут быть соединены последовательно как пары термопар с местом соединения, расположенным по обе стороны от слоя термического сопротивления. На выходе пары термопар будет напряжение, которое прямо пропорционально разнице температур на слое термического сопротивления, а также тепловому потоку через слой термического сопротивления. Добавление большего количества пар термопар последовательно увеличивает величину выходного напряжения. Термобатареи могут быть сконструированы из одной пары термопар, состоящей из двух спаев термопар, или из нескольких пар термопар.

Термобатареи не реагируют на абсолютную температуру , но генерируют выходное напряжение , пропорциональное локальной разнице температур или температурному градиенту. Величина напряжения и мощности очень мала и измеряется в милливаттах и ​​милливольтах с помощью управляемых устройств, специально предназначенных для этой цели. [3]

Термобатареи используются для обеспечения выходного сигнала в зависимости от температуры в составе устройства измерения температуры, такого как инфракрасные термометры, широко используемые медицинскими работниками для измерения температуры тела, или в тепловых акселерометрах для измерения профиля температуры внутри герметичной полости датчика. . [4] Они также широко используются в датчиках теплового потока и пиргелиометрах [5] [6] и средствах контроля безопасности газовых горелок. Выходная мощность термобатареи обычно находится в диапазоне десятков или сотен милливольт. [7] Помимо увеличения уровня сигнала, устройство можно использовать для обеспечения пространственного усреднения температуры. [8]

Термобатарея, состоящая из нескольких последовательно соединенных термопар. Если и правый, и левый переходы имеют одинаковую температуру, напряжения компенсируются до нуля. Однако, если между сторонами существует разница температур, результирующее общее выходное напряжение будет равно сумме разностей напряжений на переходе.

Термобатареи также используются для выработки электрической энергии, например, из тепла электрических компонентов, солнечного ветра, радиоактивных материалов, лазерного излучения или сгорания. Этот процесс также является примером эффекта Пельтье (электрический ток передает тепловую энергию), поскольку процесс передает тепло от горячих спаев к холодным.

Существуют также так называемые датчики на термобатареях, которые представляют собой измерители мощности, основанные на том принципе, что оптическая или лазерная мощность преобразуется в тепло, а возникающее в результате повышение температуры измеряется термобатареей. [9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Серия публикаций Woodhead в области энергетики», « Достижения в области солнечного отопления и охлаждения» , Elsevier, 2016, стр. xiii–xviii, doi : 10.1016/b978-0-08-100301-5.09002-0, ISBN 9780081003015
  2. ^ Адамс, Чарльз Кендалл (1895). Универсальная циклопедия Джонсона: новое издание. Д. Эпплтон, Эй Джей Джонсон. п. 116.
  3. ^ Монтгомери, Росс; Макдауэлл, Роберт (2008). Основы систем управления HVAC . Атланта: Эльзевир. п. 161. ИСБН 9780080552330.
  4. ^ Мукерджи, Рахул; Басу, Джойдип; Мандал, Прадип; Гуха, Прашанта Кумар (2017). «Обзор микромашинных тепловых акселерометров». Журнал микромеханики и микроинженерии . 27 (12): 123002. arXiv : 1801.07297 . Бибкод : 2017JMiMi..27l3002M. дои : 10.1088/1361-6439/aa964d. S2CID  116232359.
  5. ^ «Глоссарий метеорологических терминов (T) - NovaLynx Corporation» . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  6. ^ «Глоссарий» . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  7. ^ «Глоссарий». Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  8. ^ "Capgo - Глоссарий датчиков" . Проверено 17 ноября 2016 г. .
  9. ^ Пинеда, Диана Давила; Резаниаколаи, Алиреза (22 августа 2017 г.). Термоэлектрическое преобразование энергии: основные понятия и применение устройств. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 9783527698134.

Внешние ссылки