Термоэлектрические приборы. 
Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах

Приборы с термопреобразованием предназначены для работы в цепях переменного тока в диапазоне низких и высоких частот. Термоэлектрический прибор состоит из термоэлектрического преобразователя, магнитоэлектрического миллиили микроамперметра (рис. 3.15, а).

Преобразователь (рис. 3.15, б) представляет собой нагреватель 1, по которому протекает измеряемый ток I, и связанную с ним термопару. Во время измерения температура места соединения нагревателя и термопары приобретает значение T_v а свободные концы термопары имеют температуру окружающего пространства Т₂. Разность температур вызывает термоЭДС Е_т= а (Т_х-Т₂), где а — коэффициент пропорциональности, зависящий от материала термопары и ее конструкции. В установившемся состоянии вследствие тепловой инерции температура нагревателя Т_{ постоянна и определяется рассеиваемой на нем мощностью. Запишем такое выражение: I²R_u = ^(7'₍-Г₉), где к — коэффициент теплоотдачи. Исключив разность температур из этого выражения и выражения для термоЭДС, запишем.

где а_л = aRJk — коэффициент пропорциональности; R_u — сопротивление нагревателя; I — среднеквадратичное значение измеряемого тока.

Нагреватель включают последовательно в разрыв измеряемой цепи, а возникающую термоЭДС измеряют микроамперметром, работающим как милливольтметр. Шкалу последнего градуируют в среднеквадратических значениях измеряемого тока.

Рис. 3.15. Термоэлектрические преобразователи

Термоэлектрические преобразователи (ТП) разделяются на контактные (рис. 3.15, б), бесконтактные (рис. 3.15, в) и вакуумные (рис. 3.15, г). В контактном преобразователе имеется гальваническая связь между нагревателем и термопарой, т. е. между входной и выходной цепями, что не всегда допустимо. В бесконтактном преобразователе нагреватель отделен от термопары стеклянной или керамической бусинкой, так что между ними существует только незначительная емкостная связь. Чувствительность бесконтактного преобразователя ниже, чем у контактного, так как в вакуумном термопреобразователе нагреватель и термопара помещены в стеклянный баллончик.

Нагреватель представляет собой тонкую проволочку из манганина или нихрома. Термопара состоит из разнородных материалов и сплавов, устойчивых к высоким температурам.

Максимальное значение измеряемого тока определяется сечением нагревателя и составляет от единиц миллиампер до десятков ампер. При необходимости измерения токов больших значений применяют трансформаторы тока. Максимальная частота измеряемого тока зависит от сечения нагревателя и его длины и при минимальных размерах достигает сотен мегагерц.

К достоинствам термоэлектрических приборов следует отнести независимость показаний от формы кривой измеряемого тока, к недостаткам — малую чувствительность, неравномерность шкалы, недопустимую перегрузку.

Термоэлектрические приборы получили распространение преимущественно в качестве амперметров и миллиамперметров. Термоэлектрические вольтметры применяются редко вследствие малого входного сопротивления и низкой чувствительности.