열전대의 원리와 사용법, 열전대의 종류

소개

실험 목적
고온 측정에 사용되는 온도계인 열전대의 원리, 종류 및 특성을 파악하여 직접 열전대를 제작하고 그 사용 방법을 익히도록 한다.

목차

실험 목적
이론적 배경
결과
결론 및 고찰

본문내용

열전대 온도 측정 원리
서로 다른 금속을 접합시키고 접합부를 가열하면 접합부에서 전위차가 발생한다. 자유전자가 가지는 운동에너지가 다르기 때문인데 이 때 발생하는 전위차를 Seebeck 전압이라 한다. Seebeck전압은 두 종류의 전위차의 합이다. 펠티에 전위(Peltier potential)와 톰슨 전위(Thomson potential)인데 펠티에 전위는 서로 다른 두 금속의 접합에서 특정 온도에서의 전자 운동 에너지 차이에 의해 발생하는 전위차이고 톰슨전위는 금속에 존재하는 온도 구배에 의해 구간별 전자의 운동에너지가 다르기 때문에 발생하는 전위차이다.
톰슨 전위를 일정하게 하고 Seebeck전압을 측정하면 온도로 환산할 수 있다.

♡ 열전대의 구조
열전대의 구조는 그림1과 같다. 열전대의 구조는 열전대선-열전대선의 상호간 단락을 방지하기 위한 절연관, 측온접점이나 열전대선이 분위기에 직접 접촉하지 않도록 한 보호관 및 단자 등으로 구성되어 있다. 절연관의 재질은 주로 세라믹이며 보호관 재질은 스테인레스강을 주로 사용한다.

♡ 열전대의 특징
❶ 빠른 응답과 비교적 시간지연이 적다.
❷ 상황에 맞는 적절한 선택과 품질이 우수한 열전대일 경우에 0℃~2300℃까지 넓은 범위의 온도측정이 가능하다.
❸ 특정점 또는 작은 공간의 온도측정이 가능하다.
❹ 온도가 기전력으로 감지되므로, 측정, 조정, 증폭, 조절, 변환 및 다른 data와도 쉽게 처리된다.
❺ 다른 온도센서와 비교하여 가격이 저렴하고 쉽게 이용할 수 있다.

♡ 열전대의 요구조건
모든 도전성을 갖는 금속선은 서로 다른 선과 구성하여 열에 의해 모두 열기전력을 발생시킨다. 그러나 실용화 할 수 있는 열전대가 되려면 다음 요건을 갖추어야 한다.
❶ 온도변화에 따른 열기전력이 클 것.
❷ 고온 또는 저온에서 사용하여도 열기전력이 안정되고 수명이 길 것.
❸ 내열성이 좋고 고온에서도 기계적 강도가 유지되는 것.
❹ 내식성이 좋고 화학적 분위기에 대해 강할 것.

참고자료

· 없음