Использование приваренных термопар на токонесущих поверхностях. Волков С.Д.
    В практике теплофизического эксперимента зачастую возникает необходимость измерять температуру поверхности металлических элементов экспериментальных устройств, по которым протекает электрический ток. Если использовать термопары, рабочий спай которых имеет непосредственный контакт с токонесущей поверхностью, то выходной сигнал термопары в общем случае равен:
    Ut=Et+?U где Et - термо-ЭДС, развиваемая термопарой;
    ?U- паразитная составляющая, вызванная падением напряжения на рабочем спае термопары от тока, протекающего через экспериментальное устройство.
    Величина ?U определяется подводимым к экспериментальному устройству напряжением (а точнее градиентом напряжения вдоль токонесущей поверхности) и площадью контакта рабочего спая термопары с токонесущей поверхностью.
    Если рабочий спай термопары изолировать от токонесущей поверхности, то составляющая ?U отсутствует, однако при этом возникает заметная инерционность термопары (в ряде случаев недопустимая) . Кроме того, при установке термопар в труднодоступных местах изоляция их от токонесущей поверхности может стать проблематичной. Использование термопар, изготовленных из кабеля КТМС с изолированным спаем снимает проблему с возникновением ?U, однако прокладка кабеля вблизи токонесущих поверхностей требует изоляции уже не рабочего спая, а всей оболочки термопары, что в ряде случаев оказывается трудновыполнимым.
    Для экспериментальной проверки возможности применения термопар, рабочий спай которых имеет непосредственный контакт с токонесущей поверхностью, был поставлен специальный опыт, использующий экспериментальное устройство, показанное на Рис. 1.
    
    Рис.1 Экспериментальное устройство.
    В качестве токонесущего элемента использовалась стальная проволока диаметром 0,7 мм и длиной 650 мм ( общее сопротивление около 1,8 Ом ). Использовались ХК-термопары, диаметр термопарных проводов 0,2 мм. Рабочие спаи термопар приваривались точечной сваркой к проволоке ( в месте приварки предварительно слегка "сплющенной" для лучшего контакта ) на расстоянии 15 мм друг от друга. Термопары ТП3 и ТП8 - контрольные, их рабочие спаи изолированы (у ТП3 - с помощью тефлоновой трубки диаметром 0,7 мм, у ТП8 - с помощью слюды). Напряжение (постоянного или переменного тока), прикладываемое к концам нагревательной проволоки, и сигналы термопар поступают в компьютеризированную систему измерения.
    При питаниии нагревательного элемента (проволоки) постоянным током для выявления величины ?U проводились переключения полярности подводимого к проволоке напряжения. При этом полярность падения напряжения ?U по отношению к Et изменяется. Если величина ?U существенна, то при одной полярности выходной сигнал термопары (Ut=Et+?U) окажется больше, чем при другой (Ut=Et-?U).
    Временные диаграммы процесса представлены на Рис.2.
    
    
    Рис.2. Временные диаграммы сигналов термопар при питании постоянным током.
    Показаны сигналы наиболее характерных термопар; там же показано переключаемое по знаку напряжение питания нагревательного элемента. ............