Спектральний склад напруги термоперетворювача із термозалежними дротами

Анотація

Визначення динамічних характеристик термопар необхідно для вимірювання температури швидкозмінних високотемпературних теплових процесів. Серед динамічних характеристик перехідної, імпульсної та амплітудо-фазочастотної характеристик, амплітудо-частотна характеристика має переваги, оскільки для її отримання використовують стаціонарний процес зміни температури шляхом розігріву термопари струмом синусної форми. Зміну температури за гармонічним законом простіше та точніше реалізувати у порівнянні зі стрибком та імпульсом температури.

У статті розглянуто та досліджено виникнення додаткових гармонік у спектрі вихідного сигналу термопари при розігріві її струмом синусної форми. Природною є наявність першої гармоніки, яка виникає згідно із законом Ома як добуток струму та сумарного опору провідників термопари й опору спаю, а також ефектами Пельт’є та Томсона, та другої гармоніки, яка зумовлена розігрівом спаю та провідників. Встановлено, що третя та інші гармоніки можуть виникати, коли опори провідників та спаю є термозалежними.

Отримано аналітичну залежність результуючої напруги на затискачах термопари як функцію опорів провідників та спаю, а також напруг, які зумовлені ефектами Джоуля та Зеєбека. На основі аналізу отриманої залежності та отриманих експериментальним шляхом спектрів напруги на затискачах термопари зроблено припущення щодо природи спектрального складу напруги, яка розігріває термопару із термозалежних дротів. Наведено рекомендації щодо зменшення впливу першої, третьої та вищих гармонік, які є неінформативними, та виокремлення напруги другої інформативної гармоніки, яка використовується для побудови амплітудо-фазочастотної характеристики термопари.

Ключові слова: амплітудо-фазочастотна характеристика; термопара; ЕРС; спектральний склад; термозалежний опір; напруга