熱電対式の温度計センサーの原理と特徴

デジタル温度計のセンサー部分に一番多く使用されているのは、熱電対式の素子です。

これは、2種類の異なる金属を接続した閉回路の一端と他端の温度に差が生じると起電力が生じ、電流が流れる現象(ゼーベック効果)を活用したものです。熱電対に生じる起電力の大きさは温度差によって決まるので、既知の基準点があれば試料の温度を正確に測定することができます。温度計の本体分部は、起電力を測定するための電圧計になっています。

熱電対式の温度計センサーは測定が可能な範囲が広く、高温や極低温の物体でも正確に温度測定ができるというメリットがあります。2種類の金属の組合わせはさまざまですが、一番多く用いられているのはニッケル合金とクロム合金を使用したタイプ(K)です。ニッケルとクロムから成る熱電対の測定範囲は-200~1200℃と範囲が広く、温度変化に対して起電力の大きさが直線的に変化するという特性をもちます。熱電対に使用される金属の組合わせを変えれば、測定可能な範囲を変えることができます。

熱電対式の温度計センサーは低温や高温の測定に向いていますが、試料が基準点の温度に近いと起電力が小さくなるので誤差が大きくなるというデメリットがあります。ちなみに室温付近の温度を正確に測定する際に、氷水を用いて基準点の部分を冷却する方法が古くから用いられています。平衡状態にある氷水の氷の温度は0℃ちょうどなので、比較的簡単に基準点を設定することができるからです。

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