W termoparach wykorzystuje się różne metale, głównie ze względu na efekt termoelektryczny, podczas którego powstaje napięcie, gdy dwa różne metale są połączone na jednym końcu i wystawione na gradient temperatury na całej ich długości. Zjawisko to, znane jako efekt Seebecka, umożliwia termoparom dokładny pomiar temperatury w oparciu o generowane napięcie.
Kluczowym powodem stosowania różnych metali jest to, że każda kombinacja metali generuje unikalną reakcję napięciową na zmiany temperatury, którą można skalibrować w celu zapewnienia precyzyjnych pomiarów temperatury w szerokim zakresie. Ta cecha sprawia, że termopary są wszechstronne i odpowiednie do różnych zastosowań związanych z pomiarem temperatury w różnych gałęziach przemysłu.
Zapotrzebowanie na dwa różne metale w termoparze wynika z zasady termoelektryczności.
Kiedy dwa różne metale są połączone na jednym końcu (złącze pomiarowe) i wystawione na działanie różnych temperatur, generowane jest napięcie proporcjonalne do różnicy temperatur. To napięcie lub siła elektromotoryczna (EMF) jest tym, co mierzy termopara w celu określenia temperatury na złączu pomiarowym. Wybór metali zależy od takich czynników, jak zakres temperatur, stabilność i wymagania dotyczące dokładności zastosowania.
Różne kombinacje metali oferują różną czułość temperaturową i charakterystykę reakcji, umożliwiając dostosowanie termopar do konkretnych potrzeb związanych z pomiarem temperatury.
W termoparach stosuje się różne materiały na przewody, aby zwiększyć dokładność i niezawodność pomiaru. Wybór materiałów na przewody ma kluczowe znaczenie, ponieważ każda para materiałów wykazuje unikalne właściwości termoelektryczne, które wpływają na dokładność i czułość odczytów temperatury.
Na przykład niektóre typy termopar, takie jak typ K, wykorzystują druty chromowe (stop niklu i chromu) i alumelowe (stop niklu, manganu i aluminium), znane ze swojej stabilności i niezawodności w szerokim zakresie temperatur. Połączenie określonych metali zapewnia, że termopara utrzymuje stałą wydajność i dokładne odczyty temperatury w różnych warunkach pracy.
Gdyby oba przewody termopary były wykonane z tego samego materiału, termopara nie wygenerowałaby mierzalnego napięcia pod wpływem gradientu temperatury.
Dzieje się tak, ponieważ efekt Seebecka wymaga różnicy temperatur pomiędzy złączem (w miejscu styku dwóch przewodów) a punktem odniesienia (w miejscu połączenia przewodów z przyrządem pomiarowym), aby wytworzyć siłę elektromotoryczną (EMF). Bez odmiennych metali nie powstałaby różnica potencjałów, co uniemożliwiłoby termoparę działanie jako czujnik temperatury. Dlatego stosowanie różnych materiałów w przewodach termopary jest niezbędne do wykorzystania efektu termoelektrycznego i dokładnego pomiaru zmian temperatury.