Tutorial termopar

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Documento: Tutorial Com suporte da NI: Sim Publicação: Out 24, 2012

Medições de temperatura com termopares: Guia prático
Visão geral Este documento faz parte da sessão “Guia prático para as medições mais comuns”. Este tutorial fornece um guia detalhado sobre considerações de medição e dispositivos para obter medições de temperatura usando termopares. Índice 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Visãogeral dos termopares Como funciona o termopar Como ter medições de alta exatidão com termopares Soluções da NI para medições com termopares A conexão do termopar ao instrumento Veja a sua medição: NI LabVIEW Hardware e software recomendados Webcasts, tutoriais e outros recursos práticos referentes aos termopares

Visão geral dos termopares Em termos qualitativos, a temperatura é determinada pelasensação de calor ou frio que temos ao tocar algo. Em termos técnicos, a temperatura é a medida da energia cinética média das partículas de uma amostra de matéria, expressa em unidades de uma escala graduada padronizada. Você pode medir a temperatura por muitas maneiras diferentes, usando equipamentos de diferentes preços e especificações de exatidão. Os termopares são alguns dos sensores de usomais comum na medição de temperatura, pois apesar de terem custo relativamente baixo, têm alta exatidão e amplas faixas de temperatura de operação.

Veja um vídeo de 60 segundos sobre como fazer uma medição com um termopar

Os conceitos básicos dos termopares foram estabelecidos em 1821 por Thomas Johann Seebeck, que descobriu que um condutor gera tensão quando submetido a um gradiente detemperatura. Para medir essa tensão, é necessário usar um segundo material condutor, que gera uma tensão diferente sob o mesmo gradiente de temperatura. Se forem usados materiais iguais, a tensão gerada pelo condutor da medição simplesmente vai cancelar a tensão do primeiro condutor. A diferença entre as tensões geradas por dois materiais diferentes pode ser medida e associada ao gradiente detemperatura correspondente. Examinando o princípio de Seebeck, fica claro que os termopares somente medem diferenças de temperatura, exigindo uma temperatura de referência conhecida para poderem fornecer leituras absolutas. O efeito Seebeck descreve a indução de tensão ou força eletromotriz (FEM) em um fio submetido a um gradiente de temperatura. A variação na FEM do material relacionada à variaçãode temperatura é chamada de coeficiente de Seebeck, ou sensibilidade termoelétrica. Esse coeficiente normalmente é função não linear da temperatura. Entretanto, essa tensão é aproximadamente linear para pequenas variações de temperatura ao longo do condutor; ela pode ser representada pela fórmula abaixo, na qual DV é a variação de tensão, S é o coeficiente de Seebeck e DT é a variação detemperatura:

(1) Um termopar é criado sempre que dois metais diferentes forem colocados em contato por uma de suas extremidades; a medição de suas extremidades opostas mostrará uma pequena tensão de circuito aberto, que é função da diferença de temperatura entre o ponto de contato e o ponto de medição dos metais. A tensão medida no termopar é igual à diferença entre as tensões de Seebeck geradas emcada condutor, representada na fórmula acima. O valor de S varia conforme a temperatura, o que faz que a tensão de saída dos termopares ser não linear ao longo de suas faixas de operação. Há diversos tipos de termopares disponíveis, identificados por letras maiúsculas que indicam a sua composição, conforme as convenções do American National Standards Institute (ANSI). Por exemplo, um termopartipo J tem um condutor de ferro e um condutor de constantan (uma liga de cobre e níquel). Veja a lista completa de termopares no quadro 1.

Tipo de Termopar

Condutores – Positivo Platina-30% ródio

Condutores – Negativo Platina-6% ródio

B Liga de níquel-cromo E Feroo J Liga de níquel-cromo K Liga de níquel-cromo-silício N Platina-13% ródio R Platina-10% ródio S Platina Platina Liga de...
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