เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)
เทอร์โมคัปเปิล คืออุปกรณ์วัดอุณหภูมิโดยใช้หลักการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความร้อนเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf) เทอร์โมคัปเปิลทำมาจากโลหะตัวนำที่ต่างชนิดกัน 2 ตัว (แตกต่างกันทางโครงสร้างของอะตอม) นำมาเชื่อมต่อปลายทั้งสองเข้าด้วยกันที่ปลายด้านหนึ่ง เรียกว่าจุดวัดอุณหภูมิ ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งปล่อยเปิดไว้ เรียกว่าจุดอ้างอิง หากจุดวัดอุณหภูมิและจุดอ้างอิงมีอุณหภูมิต่างกันก็จะทำให้มีการนำกระแสในวงจรเทอร์โมคัปเปิลทั้งสองข้าง ปรากฎการณ์ดังกล่าวนี้ค้นพบโดย Thomus Seebeck นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันในปี ค.ศ.1821
ผลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากความร้อน
(Termoelectric Effect)
ทฤษฎีพื้นฐานของผลจากเทอร์โมอิเล็กทริก
เกิดจากการส่งผ่านทางไฟฟ้าและทางความร้อนของโลหะที่ต่างกันจึงทำให้เกิดความต่างศักย์ทางไฟฟ้าตกคร่อมที่โลหะนั้น
ความต่างศักย์นี้จะสัมพันธ์กับความจริงที่ว่า
อิเล็กตรอนในปลายด้านร้อนของโลหะจะมีพลังงานความร้อนมากกว่าปลายทางด้านเย็น
จึงทำให้อิเล็กตรอนมีความเร็วไปหาปลายด้านเย็น
ที่อุณหภูมิเดียวกันนี้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะแปลเปลี่ยนไปตามโลหะที่ต่างชนิดกันด้วย
ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่า โลหะที่ต่างกันจะมีการนำความร้อนที่ต่างกันนั่นเอง
1.ผลของซีแบ็ค (Seebeck Effect) โดยใช้ทฤษฎีโซลิดสเตด
เราสามารถวิเคราะห์ค่าได้จากสมการอินทิเกรตค่าจากย่านของอุณหภูมิดังกล่าวนั่นคือ
สมการนี้จะอธิบายผลของซีแบ็ค ซึ่งพบว่า
1.ค่า emf. ที่เกิดจะเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิ
จึงเกิดความแตกต่างของ
ค่าคงที่ในการส่งผ่านความร้อนของโลหะ
2. ถ้าใช้โลหะชนิดเดียวกันมาทำเทอร์โมคัปเปิลค่าemf.
ที่ได้ก็จะมีค่าเป็นศูนย์
3. ถ้าอุณหภูมิทั้งสองจุดคือจุดวัดและจุดอ้างอิงเหมือนกันค่า
emf. ก็จะเป็นศูนย์
โดยสูตรที่ง่ายและสามารถนำมาคำนวณได้เช่นกันคือ
เมื่อ = ค่าคงที่หรือเรียกว่าสัมประสิทธิ์ของซีแบ็ค
; volts/K
T1, T2 = อุณหภูมิที่จุดต่อ
; K
2.ผลของเพลเทียร์ (Peltier Effects) หากคิดย้อนกลับจากผลของซีแบ็ค
นั่นคือใช้โลหะที่แตกต่างกันสองชนิดมาเชื่อมต่อทั้งสองเข้าด้วยกันแล้วจ่ายพลังงานจากภายนอกเข้าไป
ก็จะเป็นเหตุให้เกิดกระแสไหลในวงจร
เพราะจากคุณสมบัติในการส่งไฟฟ้าและความร้อนของโลหะ พบว่าขั้วหนึ่งจะเกิดความร้อน (T2)และอีกขั้วหนึ่งจะเกิดความเย็น (T1)
ขึ้น โดยผลดังกล่าวเรียกว่า “ผลของเพลเทียร์” (Peltier effect) และถูกนำไปใช้งานพิเศษสำหรับการทำความเย็นกับส่วนของระบบอิเล็กทรอนิกส์
หรือแม้กระทั่งเครื่องทำความเย็นขนาดเล็ก
รูปที่ 3 แสดงผลของเพลเทียร์
ตารางแสดงแรงเคลื่อนของเทอร์โมคัปเปิล
(Thermocouple Table)
ตารางเทอร์โมคัปเปิลจะให้แรงเคลื่อนสำหรับเทอร์โมคัปเปิลแต่ละชนิด
เมื่ออ้างอิงกับจุดอ้างอิงที่กำหนด (00c) ณ
อุณหภูมิที่จุดวัดต่างๆ พบว่าที่อุณหภูมิ 2100c เทอร์โมคัปเปิลชนิด
j เมื่ออ้างอิงที่ 00c จะมีแรงเคลื่อนเป็น
V(2100c) = 11.3 mV(ชนิด J, 00c
ref.)
ในทางกลับกัน ถ้าเราวัดแรงเคลื่อนได้ 4.768 mV กับชนิด
s และอุณหภูมิอ้างอิงที่ 00cเราพบว่า
T(4.768 mv) = 5550c
(ชนิด s, 00c ref.)
แต่บางกรณี แรงเคลื่อนที่วัดได้จะไม่ตรงกับค่าในตาราง
จึงจำเป็นต้องมีการแบ่งสเกล(interpole) ระหว่างค่าในตาราง
ซึ่งหาได้จากสมการการแบ่งสเกลดังนี้
เมื่อ VM
= คือแรงเคลื่อนที่วัดได้จากมิเตอร์
VH และ VL = ค่าแรงเคลื่อนของ TH และ TL
อ่านได้จากตารางโดย VH
อยู่สูง
กว่า VM และ VL
ต่ำกว่า VM
TH และ TL = ค่าอุณหภูมิที่ตรงกับค่าแรงเคลื่อน VH และ VL ตามลำดับ
การเปลี่ยนจุดอ้างอิงของตาราง (
Change of Table Reference)
หากอุณหภูมิอ้างอิงแตกต่างจากตารางเทอร์โมคัปเปิลที่กำหนดไว้
เราก็ยังสามารุถใช้ค่าจากตารางนี้เป็นฐานในการคำนวณได้ ข้อควรจำคือเมื่อวัดอุณหภูมิเดียวกันแต่เปลี่ยนไปใช้จุดอ้างอิงที่สูงกว่าจะทำให้แรงเคลื่อนทางเอ้าท์พุตถูกกดให้ต่ำลง
ดังรูปที่ 4
เช่นนำเทอร์โมคัปเปิลชนิด
J ซึ่งมีจุดอ้างอิงที่ 30 0c ไปวัดที่ 4000c วิธีการหาแรงเคลื่อนใหม่ที่ได้คือ
ขั้นแรกหาแรงเคลื่อน ณ อุณหภูมิที่ต้องการอ้างอิงใหม่จากตาราง ใหนที่นี้คือ 300c ณ จุดอ้างอิง 00c
จากภาพผนวก ข. พบว่ามีแรงเคลื่อน 1.54 mV
(เรียกค่าที่หาได้นี้ว่าตัวประกอบ) หลังจากนั้นก็นำค่านี้ไปลบออกจากแรงเคลื่อนที่จุดวัดที่
400 0c เมื่อจุดอ้างอิงเป็น 00c
หรือเขียนเป็นขั้นตอนได้ดังนี้
รูปที่ 4 แสดงการเปลี่ยนจุดอ้างอิงจาก 0 ถึง 200C ซึ่งจะสมดุลกับ
การเลื่อนลงของเส้นโค้งแรงเคลื่อนเทอร์โมคัปเปิล
V(300c) = 1.54 mV (ชนิด J , 00c
ref.) ขั้นแรก
และ V(4000c)
= 21.85 mV (ชนิด J ,00c ref.)ขั้นที่สอง
นำค่า (ตัวประกอบ)
ที่ได้จากขั้นที่สองมาลบออกจากขั้นแรก
ทำให้ได้แรงเคลื่อนซึ่งขึ้นอยู่กับความแตกต่างนี้เป็น
V(4000c)
= 20.31 mV (ชนิด J ,300c ref.)
เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนของจุดอ้างอิงจะเขียนในแบบใหม่
เช่น Vj0 จะหมายถึงแรงเคลื่อนของเทอร์โมคัปเปิลชนิด
J อ้างอิงที่ 0 0c และ Vj30 หมายถึงของชนิด J อ้างอิงที่ 300c
คุณสมบัติของเทอร์โมคัปเปิลแบบมาตรฐาน(Characteristic
of Standard Thermocouples)
1.ความไว (Sensitivity) จากตารางแรงเคลื่อนของ NBS
แสดงว่าย่านของแรงเคลื่อนจากเทอร์โมคัปเปิลจะมีค่าน้อยกว่า 100
mV แต่ความไวที่แท้จริงในการใช้งานจะขึ้นอยู่กับการใช้วงจรปรับสภาพสัญญาณและตัวเทอร์โมคัปเปิลเอง
รูปที่5 แสดงโครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิล
2.โครงสร้าง (Construction) โครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิลมีลักษณดังรูปที่5 โดยต้องมีลักษณะดังนี้คือ: มีความต้านทานต่ำ
ให้สัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง ต้านทานต่อการเกิดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงๆ
ทนต่อสภาวะแวดล้อมที่นำไปใช้วัดค่า และเป็นเชิงเส้นสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
ตัวฝักหรือท่อป้องกันส่วนมากจะทำจากแสตนเลส
ความไวของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับความหนาของท่อป้องกันทั้งเยอรมันเนียมและซิลิคอนจะทำให้คุณสมบัติการเกิดเทอโมอิเล็กทริกจึงใช้กันมากในอุปกรณ์ทำความเย็น
(peltier element) มากกว่าที่จะใช้เป็นเทอร์โมคัปเปิลวัดอุณหภูมิ
ขนาดของสายเทอร์โมคัปเปิลกำหนดได้จากการใช้งานแต่ละอย่าง และมีขนาดจาก #10 ในสภาวะแวดล้อมที่ไม่คงที่ จนถึงขนาด # 30
หรือแม้กระทั่ง 0.02 mm ซึ่งเป็นสายแบบไมโครไวร์(microwire)
ที่ใช้กับการวัดอุณหภูมิการกลั่นในงานทางชีววิทยา
3.ย่านการใช้งาน (Range) ย่านอุณหภูมิการใช้งานและความไวในการวัดของเทอร์โมคัปเปิล
แต่ละตัว จะแตกต่างกันตามแต่ละสมาคมจะกำหนด
ในส่วนที่สำคัญคือค่าแรงเคลื่อนที่ออกมาจากแต่ละอุณหภูมิ จะต้องอ้างอิงกับตารางค่ามาตรฐานของแต่ละสมาคมที่ใช้ให้ถูกต้องเป็นเอกภาพเดียวกันหมดทั้งระบบ
4. เวลาตอบสนอง (Time Response) เวลาตอบสนองของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับขนาดของสายและวัสดุที่นำมาทำท่อป้องกันตัวเทอร์โมคัปเปิล
5.การปรับสภาพสัญญาณ (Signal Conditioning) ปกติแรงเคลื่อนของเทอร์โมคัปเปิลจะมีขนาดน้อยมากจึงจำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณโดยใช้ออปแอมป์ขยายความแตกต่างที่มีอัตราขยายสูงๆ
การใช้งานเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐาน
(Characteristic in Application of Thermocouple Standard Type)
ในปัจจุบัน พบว่ามีเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานอยู่
7 ชนิดตามมาตรฐานของ ANSI
และ ASTM โดยการจำแนกตามประเภทของวัสดุที่ใช้ทำได้แก่
1.เทอร์โมคัปเปิลแบบ S ประดิษฐ์โดยนาย Le Chatelier ในปี 1886
ข้อดีของแบบ
S
·
เหมาะกับการใช้งานในสภาวะที่เกิดปฏิกิริยาเคมีแบบออกซิไดซิง(oxidizing)
·
เหมาะกับการใช้งานในสภาวะงานเฉื่อย
(inert) คืองานที่ไม่เปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาใดๆ
ได้ง่าย ๆ
·
นิยมใช้กับงานวัดตัวแปรที่มีอุณหภูมิสูง
เช่น เตาหลอมเหล็ก
·
วัดอุณหภูมิต่อเนื่องได้จากช่วง
0 ถึง 15500c และอุณหภูมิช่วงสั้นได้จากช่วงประมาณ –50ถึงประมาณ 17000c
·
หากอยู่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมจะให้ความเที่ยงตรงสูงที่สุด
·
ใช้ในการสอบเทียบ
ตั้งแต่จุดแข็งตัวของแอนติโมนี (630.740c) จนถึงจุดแข็งตัวของทองแดง (1064.430c)
ตามมาตรฐาน IPTS 68
ข้อเสียของแบบ
s
·
ต้องใช้ท่อป้องกันในทุกสภาวะบรรยากาศ
·
ไม่เหมาะกับงานที่มีปฏิกิริยาแบบรีดิวซิง
(reduzing)
·
ไม่เหมาะกับงานที่เป็นสูญญากาศ(vacuum)
·
ไม่เหมาะกับงานที่มีไอโลหะ
เช่น สังกะสี ตะกั่ว
·
ไม่เหมาะกับงานที่มีไอของอโลหะ
เช่น จำพวก อาเซนิก ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส เพราะจะมีอายุการใช้งานสั้นลง
2.เทอร์โมคัปเปิลแบบ R เป็นแบบที่เหมาะกับการวัดอุณหภูมิสูง ๆ
ข้อดีของแบบ
R
·
ให้แรงเคลื่อนทางด้านเอาท์พุตสูงกว่าแบบ
S
·
วัดอุณหภูมิต่อเนื่องได้จากช่วง
0 ถึง 16000c
·
วัดอุณหภูมิช่วงสั้นได้จากช่วง-50 ถึงประมาณ 17000c
·
เหมาะกับการวัดอุณหภูมิสูงๆ
เช่น ในเตาหลอมเหล็ก อุตสาหกรรมแก้ว
·
ทนทานต่อการกัดกร่อน
และให้เสถียรภาพของอุณหภูมิที่ดี
ส่วนลักษณะข้อเสียเช่นเดียวกับแบบ S
แต่ส่วนที่เพิ่มเติมคือ
ให้ความเป็นเชิงเส้นต่ำเพิ่ม
อุณหภูมิต่ำกว่า 5400c
3.เทอร์โมคัปเปิลแบบ B ผลิตครั้งแรกเมื่อปี 1954 ในประเทศเยอรมัน
ข้อดีของแบบ
B
·
วัดอุณหภูมิต่อเนื่องได้จากช่วงประมาณ
100 ถึงประมาณ 16000c
·
วัดอุณหภูมิช่วงสั้นได้จากช่วงประมาณ
50 ถึงประมาณ 17500c
·
แข็งแรงกว่าแบบ
S และแบบ R
·
เหมาะกับการใช้งานในสภาวะที่มีปฏิกิริยาแบบออกซิไดซิงและสภาวะเฉื่อย
ให้ความเป็นเชิงเส้นของสัญญาณ (linearity) ดี
ข้อเสียของแบบ
B
·
ให้แรงเคลื่อนของไฟฟ้าน้อยกว่าแบบอื่น
ๆ เมื่อวัดอุณหภูมิที่เงื่อนไขเดียวกัน
·
ไม่เหมาะกับสภาวะที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาแบบรีดิวซิง
·
ไม่เหมาะกับสภาวะที่เป็นสุญญากาศ
·
ไม่เหมาะกับสภาพงานที่มีไอของโลหะและอโลหะเช่นเดียวกับแบบ
Rและ S
·
ให้ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าสองค่า
(double value region)จากอุณหภูมิในช่วง
0-42 0c(ดังรูปตัวอย่างด้านล่าง) ทำให้ไม่สามารถทาราบได้ว่าที่แรงเคลื่อนไฟฟ้านั้นมี
อุณหภูมิเป็นเท่าใด
เช่นที่อุณหภูมิ 00cจะแรงเลื่อนไฟฟ้าเท่ากับ
420c
·
ให้ความชัน(การเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนต่ออุณหภูมิ)
ของสัญญาณต่ำกว่าแบบอื่น ๆ
4.เทอร์โมคัปเปิลแบบ J พบว่าหากใช้แพลทินัมมาทำเป็นเทอร์โมคัปเปิลความคุ้มทุนก็ลดลงไป
ดังนั้นเพื่อที่จะทำให้เทอร์โมคัปเปิลราคาถูกลง
จึงใช้วัตถุธาตุอื่นที่มีราคาถูกกว่ามาทดแทนแพลทินัม โดยรหัสสีตามมาตรฐาน BS
มีดังนี้ ถ้าขั้วบวก จะเป็นสีดำ
ขั้วลบจะเป็นสีขาว ทั้งตัวจะเป็นสีดำ
ความแน่นอนตามมาตรฐาน BS 1797 Part 30
, 1993ได้แก่
1. Class 1 = -400C ถึง +7500C 0.004 x t หรือ 1.50C
2. Class 2 = -400C ถึง +
7500C 0.0075 x t หรือ
2.50C
เมื่อ t คือ อุณหภูมิจริง
ข้อดีของแบบ
J
·
ให้อัตราการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้าต่ออุณหภูมิได้ดี
·
มีราคาถูกกว่าแบบที่ทำจากธาตุบริสุทธิ์
·
ตามมาตรฐาน
BS 7937 Part 30
สามารถวัดอุณหภูมิได้ต่อเนื่องจากช่วงประมาณ –210 ถึง 12000c
·
เหมาะกับสภาพงานที่เป็นสุญญากาศงานที่
งานที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซิง และงานที่อยู่ในสภาพเฉื่อย
เมื่ออุณหภูมิไม่เกิน 7600c
·
นิยมใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติก
·
เป็นแบบที่นิยมใช้
ราคาไม่แพง
ข้อเสียของแบบ
J
·
วัดอุณหภูมิได้ต่ำกว่าแบบ
T
·
ไม่เหมาะสมมากนักกับงานที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า
00c
·
หากวัดที่อุณหภูมิสูงกว่า
5380c จะเกิดปฏิกิริยาออกซิไดซิงที่สายซึ่งทำจากเหล็กด้วยอัตราสูง
·
หากใช้งานนานเกินช่วง
20 ปี ส่วนผสมทางเคมี คือ
แมงกานีสในเหล็กจะเพิ่มขึ้น 0.5%
ทำให้คุณสมบัติของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย
5.เทอร์โมคัปเปิลแบบ K ธาตุหนึ่งที่เป็นฐานสำหรับการสร้างคือ
นิกเกิล เทอร์โมคัปเปิลชนิดนี้เริ่มผลิตให้เป็นมาตรฐานตั้งแต่ปี ค.ศ. 1916 โดยพื้นฐานการผลิต
ขั้วหนึ่งจะเป็นนิกเกิลที่เจือปนด้วยอะลูมิเนียมส่วนอีกด้านที่เจือปนด้วยโครเมียม
เพราะว่าในปี ค.ศ.
1916 ยังไม่สามารถสร้าง
นิเกิลลบบริสุทธิ์ได้จึงได้เติมสารไม่บริสุทธิ์ต่าง
ๆ ในส่วนผสมของวัสดุชนิด K แต่ในปัจจุบันได้มีการระมัดระวังส่วนผสมที่จะทำให้เกิดความไม่บริสุทธิ์ดังกล่าวเพื่อเหตุผลในการบำรุงรักษาและสอบเทียบ
ด้วยเหตุนี้เทอร์มคัปเปิลชนิด K ที่กำหนดเป็นค่ามาตรฐานจะไม่ใช้โลหะผสมแต่โดยทั่วไปจะผสมธาตุพิเศษเข้าไปเพื่อปรับปรุงคุณภาพของแรงเคลื่อน/อุณหภูมิของจุดหลอมละลายที่กำหนดไว้ข้อควรระวังในการใช้งานของชนิด
K มีดังนี้
1.
ขั้วลบของเทอร์โมคัปเปิลจะเป็นวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก
(เหล็กที่เป็นสารแม่เหล็ก)
ที่อุณหภูมิห้อง
แต่ที่จุดคิวรีของมัน ( curie point คืออุณหภูมิที่มันเปลี่ยนจากคุณสมบัติเหล็กไปเป็นแม่เหล็ก) อยู่ในช่วงที่ใช้งานพอดี
ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนทางเอาต์พุตอย่างทันทีทันใด ยิ่งไปกว่านั้นพบว่าจุดคิวรีดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโลหะผสม
จุคิวรีนี้จะเปลี่ยนคุณสมบัติจากเทอร์โมคัปเปิลตัวหนึ่งให้เป็นเทอร์โมคัปเปิลอีกตัวหนึ่ง
ดังนั้นจึงต้องทดลองหาการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนที่ไม่ทราบค่า ณ
อุณหภูมิที่เราไม่ทราบค่านี้
2.
ที่อุณหภูมิสูง
ๆ (ช่วง 2000c ถึง 6000c )เทอร์โมคัปเปิลชนิด K จะมีผลของฮีสเตอร์รีซีสเกิดขึ้นขณะที่มันอ่านค่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและในช่วงที่อุณหภูมิลดลง
ซึ่งเป็นช่วงที่ไม่สามารถจะคาดเดาการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนได้
3.
ที่อุณหภูมิ
10000c ขั้วของเทอร์โมคัปเปิลชนิด
K จะเกิดออกไซด์
เป็นเหตุให้มีการเปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อน
4.
การใช้โคบอลต์เป็นโลหะผสมสำหรับเทอร์โมคัปเปิลชนิด
K จะทำให้เกิดปัญหาในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
หรือในพื้นที่อื่น ๆ ที่มีฟลักซ์นิวตรอนสูง ๆ
ธาตุบางตัวจะรับเอาการปลดปล่อยนิวเคลียร์
จึงทำให้เปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนทางด้านเอาต์พุต
ย่านการทำงานและความแน่นอนของเทอร์โมคัปเปิลในงานอุตสาหกรรม
ที่กำหนดโดยมาตรฐาน IEC 584( รหัสสำหรับการวัดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมคัปเปิล)
ช่วงนการวัดอุณหภูมิต่อเนื่องของเทอร์โมคัปเปิลแบบนี้จะเป็น
–2700c ถึง +1,3700c
โดยมีระดับความแน่นอนซึ่งกำหนดโดยมาตรฐาน IEC 584 (ตารางอ้างอิงสำหรับเทอร์โมคัปเปิลนานาชาติ
เป็นดังนี้
1. Class 1 = -400C ถึง +1,0000C 0.004 x t หรือ 1.50C
2. Class 2 = -400C ถึง +
1,2000C 0.0075 x t หรือ
2.50C
3. Class 1 = -2000C ถึง +400C 0.015 x t หรือ 2.50C
เมื่อ t อุณหภูมิจริงที่ทำการวัด
รหัสสีสำหรับสายเทอร์โมคัปเปิลกำหนดโดยมาตรฐาน BS 4937 part
30 ,1993
(รหัสสีตามมาตรฐานอังกฤษสำหรับสายชดเชยแบบคู่ของเทอร์โมคัปเปิล)
สำหรับชนิด K ขั้วบวกจะเป็นสีเขียว ขั้วลบจะเป็นสีขาว
ถ้าตลอดทั้งตัวจะเป็นสีเขียว ส่วนสายชดเชยสัญญาณ (ชนิด vx) ก็เหมือนกับสีด้านบนที่กล่าวมา โดยสรุป
ข้อดีของแบบ K
·
เป็นแบบที่นิยมใช้แพร่หลายมากที่สุด
·
สำหรับการวัดอุณหภูมิช่วงสั้น
ๆ จะวัดได้จาก –1800c ถึงประมาณ
1,3500c
·
สามารถใช้วัดในงานที่มีปฏิกิริยาออกซิไดซิง
หรือสภาวะแบบเฉื่อย(inert) ได้ดีกว่าแบบอื่น
ๆ
·
สามารถใช้กับสภาพงานที่มีการแผ่รังสีความร้อนได้ดี
·
ให้อัตราการเปลี่ยนแรงเคลื่อนไฟฟ้าต่ออุณหภูมิดีกว่าแบบอื่น
ๆ (ความชันเกือบเป็น 1) และมีความเป็นเชิงเส้นมากที่สุดในบรรดาเทอร์โมคัปเปิลด้วยกัน
ข้อเสียของแบบ K
·
ไม่เหมาะกับการวัดที่ต้องสัมผัสกับปฏิกิริยารีดิวซิงและออกซิไดซิงโดยตรง
· ไม่เหมาะกับงานที่มีไอของซัลเฟอร์
·
ไม่เหมาะกับสภาพงานที่เป็นสุญญากาศ
(ยกเว้นจะใช้ในช่วงเวลาสั้นๆ)
· หลังการใช้งานไป 30 ปี ทำให้ส่วนผสมทางเคมีเปลี่ยนไป
เป็นผลทำให้คุณสมบัติของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเปลี่ยนไป
6.เทอร์โมคัปเปิลแบบ T
ข้อดีของแบบ T
· ดีกว่าแบบ K ตรงที่สามารถวัดอุณหภูมิได้ต่ำกว่า
นั่นคือเหมาะกับการวัดอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ เช่นในห้องเย็น
ตู้แช่แข็ง
· ให้ความแน่นอนในการวัดดีกว่าแบบ K (ช่วงที่ต่ำกว่า 1000c ความแน่นอนจะเป็น 1%)
·
มีเสถียรภาพในการวัดอุณหภูมิดี
· การวัดสภาพงานที่เป็นสุญญากาศงานที่มีปฏิกิริยาแบบออกซิไดซิงรีดิวซิงและงานที่มีปฏิกิริยาแบบเฉื่อยจะทำได้ดี
·
วัดอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องได้จากช่วง
–185 ถึง 3000c
และวัดอุณหภูมิแบบช่วงสั้นๆ
ได้จากช่วง –250 ถึง 400
0c
·
ทนต่อบรรยากาศที่มีการกัดกร่อนได้ดี
ข้อเสียของแบบ
T
·
เป็นแบบที่วัดอุณหภูมิช่วงบวกได้น้อยกว่าแบบอี่นๆ
·
หากใช้วัดอุณหภูมิที่สูงกว่า
370 0cจะทำให้เกิดออกไซมาก
·
ไม่เหมาะกับการวัดอุณหภูมิที่สัมผัสกับการแผ่รังสีความร้อนโดยตรง(ทำให้ส่วนผสมของวัสดุที่ใช้ทำเปลี่ยนไป
คุณสมบัติทางไฟฟ้าเปลี่ยนไปด้วย)
·
เมื่อใช้งานไปนาน
ๆ ในช่วง 20 ปี ส่วนผสมของนิเกิลและสังกะสี
จะเพิ่มประมาณ 10% ทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปเช่นกัน
·
คุณสมบัติของแรงเคลื่อนต่ออุณหภูมิไม่เป็นเชิงเส้น
(แต่ก็ปรับปรุงได้จากวงจรปรับสภาพสัญญาณ)
7.เทอร์โมคัปเปิลชนิด E
ข้อดีของแบบ E
·
ให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุดเมื่อวัดอุณหภมิเทียบกับแบบอื่น
ๆ ในสภาวะเดียวกัน
·
วัดอุณหภูมิต่อเนื่องได้จากช่วง
0 ถึง 8000c
·
คุณสมบัติอื่น
ๆ คล้ายกับแบบ K
การแก้ไขให้ระบบวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมคัปเปิลให้ทำงานได้ดีขึ้น
ต้องปฏิบัติดังนี้
1.ใช้สายเทอร์โมคัปเปิลขนาดใหญ่ที่สุดที่จะเป็นไปได้
เพราะมันจะไม่พ่วงเอาความร้อนออกจากพื้นที่การวัดเข้ามา
2. ถ้าต้องการใช้สายขนาดเล็ก ๆ
ให้ใช้เฉพาะในขอบเขตที่ทำการวัด และใช้สายขยาย (extention wire) ในขอบเขตที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิกลางสาย
3. หลีกเลี่ยงความเค้นทางกลและการสั่นสะเทือนที่มีผลให้เกิดความเครียดในสาย
4.เมื่อใช้สายเทอร์โมคัปเปิลยาว
ๆ ให้ต่อชีลด์ที่สายไปยังขั้วต่อสายของดิจิตอลโวลต์
มิเตอร์ และใช้สายขยายสัญญาณแบบบิดเกลียว
5.หลีกเลี่ยงบริเวณที่เต็มไปด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิกลางสาย
6.พยายามเลือกสายเทอร์โมคัปเปิลในพิกัดอุณหภูมิของมัน
7. ป้องกันวงจรแปลง integrate A/D จากการรบกวน
8. ใช้สายขยายเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ ๆ
และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิกลางสายน้อย ๆ
9. ทดสอบและเก็บค่าความต้านทานของเทอร์โมคัปเปิลเก่า
ๆ ไว้ พร้อมกับวัดค่าความต้านทานของเทอร์โมคัปเปิลเก็บไว้เป็นช่วง ๆ