Termokupl

Oda sıcaklığını °C cinsinden gösteren bir multimetreye bağlı termokupl ⓘ

Bir termokupl, elektriksel bir bağlantı oluşturan iki farklı elektrik iletkeninden oluşan elektrikli bir cihazdır. Bir termokupl, Seebeck etkisinin bir sonucu olarak sıcaklığa bağlı bir voltaj üretir ve bu voltaj sıcaklığı ölçmek için yorumlanabilir. Termokupllar yaygın olarak sıcaklık sensörü olarak kullanılır. ⓘ

Ticari termokupllar ucuzdur, değiştirilebilir, standart konektörlerle birlikte verilir ve geniş bir sıcaklık aralığını ölçebilir. Diğer sıcaklık ölçüm yöntemlerinin çoğunun aksine, termokupllar kendi kendine çalışır ve harici bir uyarım şekli gerektirmez. Termokupllarla ilgili ana sınırlama doğruluktur; bir santigrat dereceden (°C) daha az sistem hatalarının elde edilmesi zor olabilir. ⓘ

Termokupllar bilim ve endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Uygulamalar arasında fırınlar, gaz türbini egzozu, dizel motorlar ve diğer endüstriyel prosesler için sıcaklık ölçümü yer alır. Termokupllar ayrıca evlerde, ofislerde ve işletmelerde termostatlarda sıcaklık sensörü olarak ve gazla çalışan cihazların güvenlik cihazlarında alev sensörü olarak da kullanılır. ⓘ

Termokupl veya ısıl çift, bir tür sıcaklık sensörüdür. Farklı iki iletken malzemeden oluşur. Bu malzemelerin iki ucu birleştirilir (sıcak nokta) ve ısıtılırsa, diğer uçlarda (soğuk nokta) gerilim elde edilir. Bu gerilimin değeri kullanılan malzemenin cinsine ve birleşim noktasının ısınma miktarına bağlıdır. Sıcak nokta ile soğuk nokta sıcaklık dağılımı nasıl olursa olsun üretilen gerilim sıcak ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkıyla orantılıdır. Sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkı termokupl üzerinde gerilim (EMF) yaratır. Sıcak nokta sıcaklığı aynı kalmak koşulu ile soğuk nokta sıcaklığı değiştiğinde farklı sıcaklıklar okunur. Bu nedenle mV tablolarındaki değerlerde standart sağlamak için ölçülen sıcaklık karşılığı mV değerleri soğuk noktanın 0 °C'de tutulması ile elde edilir. Termokupllar -200°'den 2320 °C'ye kadar çeşitli sıcaklıklarda, ölçüm ve kontrol için yaygın olarak kullanılır. Ayrıca sıcaklık gradyanını elektriğe dönüştürürler. ⓘ

Çalışma prensibi

1821 yılında Alman fizikçi Thomas Johann Seebeck, birbirine benzemeyen iki metalden oluşan bir devrenin yakınında tutulan manyetik bir iğnenin, birbirine benzemeyen metal bağlantı noktalarından biri ısıtıldığında sapma gösterdiğini keşfetti. O dönemde Seebeck bu sonucu termo-manyetizma olarak adlandırdı. Gözlemlediği manyetik alanın daha sonra termo-elektrik akımından kaynaklandığı gösterildi. Pratik kullanımda, çok yüksek ve düşük sıcaklıklarda sıcaklığı ölçmek için kullanılabileceğinden, iki farklı tel türünün tek bir bağlantı noktasında üretilen voltaj ilgi çekicidir. Voltajın büyüklüğü kullanılan tel türlerine bağlıdır. Genel olarak voltaj mikrovolt aralığındadır ve kullanılabilir bir ölçüm elde etmek için dikkatli olunmalıdır. Çok az akım akmasına rağmen, tek bir termokupl bağlantısı ile güç üretilebilir. Bir termopilde olduğu gibi birden fazla termokupl kullanarak güç üretimi yaygındır. ⓘ

Standart termokupl ölçüm konfigürasyonunda K tipi termokupl (krom-alümel). Ölçülen gerilim $\scriptstyle V$ sıcaklığı hesaplamak için kullanılabilir $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$sıcaklık olması koşuluyla $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ bilinmektedir. ⓘ

Termokupl kullanımı için standart konfigürasyon şekilde gösterilmiştir. Kısaca, istenen T_sense sıcaklığı üç giriş kullanılarak elde edilir - termokuplun karakteristik fonksiyonu E(T), ölçülen voltaj V ve referans bağlantıların sıcaklığı T_ref. E(T_sense) = V + E(T_ref) denkleminin çözümü T_sense değerini verir. Referans bağlantı bloğu (T_ref termometresi ile birlikte), voltmetre ve denklem çözücü tek bir üründe birleştirildiği için bu ayrıntılar genellikle kullanıcıdan gizlenir. ⓘ

Seebeck etkisi

Seebeck etkisi, elektriksel olarak iletken bir malzemenin iki noktası arasında bir sıcaklık farkı olduğunda, bu iki nokta boyunca bir elektromotor kuvvetin gelişmesini ifade eder. Dahili akım akışının olmadığı açık devre koşulları altında, voltaj gradyanı ($\scriptstyle {\boldsymbol {\nabla }}V$) sıcaklıktaki gradyan ile doğru orantılıdır ($\scriptstyle {\boldsymbol {\nabla }}T$):

${\boldsymbol {\nabla }}V=-S(T){\boldsymbol {\nabla }}T,$

nerede $S(T)$ Seebeck katsayısı olarak bilinen sıcaklığa bağlı bir malzeme özelliğidir. ⓘ

Şekilde gösterilen standart ölçüm konfigürasyonu dört sıcaklık bölgesi ve dolayısıyla dört voltaj katkısı gösterir:

1. Aşağıdakilerden değişim $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ için $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$, alt bakır telde.
2. Aşağıdakilerden değişim $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ için $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$, alumel telde.
3. Aşağıdakilerden değişim $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$ için $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$Krom telde.
4. Aşağıdakilerden değişim $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ için $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$, üst bakır telde. ⓘ

Birinci ve dördüncü katkılar tam olarak iptal olur, çünkü bu bölgeler aynı sıcaklık değişimini ve aynı malzemeyi içerir. Sonuç olarak, $\scriptstyle T_{\mathrm {meter} }$ ölçülen voltajı etkilemez. İkinci ve üçüncü katkılar, farklı malzemeler içerdikleri için iptal olmaz. ⓘ

Ölçülen gerilim şu şekilde ortaya çıkar

$V=\int _{T_{\mathrm {ref} }}^{T_{\mathrm {sense} }}\left(S_{+}(T)-S_{-}(T)\right)\,dT,$

nerede $\scriptstyle S_{+}$ ve $\scriptstyle S_{-}$ sırasıyla voltmetrenin pozitif ve negatif terminallerine bağlı iletkenlerin Seebeck katsayılarıdır (şekilde kromel ve alümel). ⓘ

Karakteristik fonksiyon

Termokuplun davranışı karakteristik bir fonksiyon tarafından yakalanır $\scriptstyle E(T)$Sadece iki argümana başvurulması gerekir:

$V=E(T_{\mathrm {sense} })-E(T_{\mathrm {ref} }).$

Seebeck katsayıları açısından karakteristik fonksiyon şu şekilde tanımlanır

$E(T)=\int ^{T}S_{+}(T')-S_{-}(T')dT'+\mathrm {const}$

Bu belirsiz integraldeki entegrasyon sabitinin bir önemi yoktur, ancak geleneksel olarak şu şekilde seçilir $\scriptstyle E(0\,{}^{\circ }{\rm {C}})=0$. ⓘ

Termokupl üreticileri ve NIST gibi metroloji standartları kuruluşları fonksiyon tabloları sağlamaktadır $\scriptstyle E(T)$ belirli termokupl tipleri için bir dizi sıcaklıkta ölçülmüş ve enterpole edilmiştir (bu tablolara erişim için Harici bağlantılar bölümüne bakın). ⓘ

Referans bağlantı noktası

Fluke CNX t3000 sıcaklık ölçer içindeki referans bağlantı bloğu. İki beyaz kablo, referans bağlantı noktalarının sıcaklığını ölçmek için bir termistöre (beyaz termal bileşik içine gömülü) bağlanır. ⓘ

İstenen ölçümü elde etmek için $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$sadece ölçmek yeterli değildir $\scriptstyle V$. Referans bağlantı noktalarındaki sıcaklık $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ zaten biliniyor olmalıdır. Burada genellikle iki strateji kullanılır:

• "Buz banyosu" yöntemi: Referans bağlantı bloğu, atmosferik basınçta yarı donmuş bir damıtılmış su banyosuna daldırılır. Erime noktası faz geçişinin kesin sıcaklığı, doğal bir termostat görevi görerek $\scriptstyle T_{\mathrm {ref} }$ 0 °C'ye kadar.
• Referans bağlantı sensörü ("soğuk bağlantı kompanzasyonu" olarak bilinir): Referans bağlantı bloğunun sıcaklığının değişmesine izin verilir, ancak sıcaklık bu blokta ayrı bir sıcaklık sensörü kullanılarak ölçülür. Bu ikincil ölçüm, bağlantı bloğundaki sıcaklık değişimini telafi etmek için kullanılır. Termokupl bağlantı noktası genellikle aşırı ortamlara maruz kalırken, referans bağlantı noktası genellikle cihazın bulunduğu yerin yakınına monte edilir. Yarı iletken termometre cihazları genellikle modern termokupl cihazlarında kullanılır. ⓘ

Her iki durumda da değer $\scriptstyle V+E(T_{\mathrm {ref} })$ hesaplanır, ardından fonksiyon $\scriptstyle E(T)$ eşleşen bir değer için aranır. Bu eşleşmenin gerçekleştiği argüman $\scriptstyle T_{\mathrm {sense} }$:

$E(T_{\mathrm {sense} })=V+E(T_{\mathrm {ref} })$. ⓘ

Pratik kaygılar

Termokupllar ideal olarak çok basit ölçüm cihazları olmalıdır ve her bir tip hassas bir $\scriptstyle E(T)$ eğrisi, diğer tüm detaylardan bağımsızdır. Gerçekte, termokupllar alaşım üretim belirsizlikleri, yaşlanma etkileri ve devre tasarım hataları/yanlış anlamalar gibi konulardan etkilenir. ⓘ

Devre yapısı

Termokupl yapımında yaygın bir hata soğuk bağlantı kompanzasyonu ile ilgilidir. Soğuk bağlantı kompanzasyonunun tahmininde bir hata yapılırsa $T_{\mathrm {ref} }$sıcaklık ölçümünde bir hata ortaya çıkacaktır. En basit ölçümler için, termokupl telleri sıcaklığı ölçülen sıcak veya soğuk noktadan uzaktaki bakıra bağlanır; bu referans bağlantı noktasının daha sonra oda sıcaklığında olduğu varsayılır, ancak bu sıcaklık değişebilir. Termokupl gerilim eğrisindeki doğrusal olmama nedeniyle, termokupl gerilimindeki hatalar $T_{\mathrm {ref} }$ ve $T_{\mathrm {sense} }$ genellikle eşit olmayan değerlerdir. Tip B gibi bazı termokupllar, oda sıcaklığı yakınında nispeten düz bir voltaj eğrisine sahiptir, yani oda sıcaklığında büyük bir belirsizlik $T_{\mathrm {ref} }$ 'de sadece küçük bir hata anlamına gelir. $T_{\mathrm {sense} }$. ⓘ

Bağlantılar güvenilir bir şekilde yapılmalıdır, ancak bunu başarmak için birçok olası yaklaşım vardır. Düşük sıcaklıklar için bağlantılar lehimlenebilir veya lehimlenebilir; ancak uygun bir akı bulmak zor olabilir ve lehimin düşük erime noktası nedeniyle bu, algılama bağlantısında uygun olmayabilir. Bu nedenle referans ve uzatma bağlantıları genellikle vidalı terminal blokları ile yapılır. Yüksek sıcaklıklar için en yaygın yaklaşım, dayanıklı bir malzeme kullanarak nokta kaynağı veya kıvrımdır. ⓘ

Termokupllarla ilgili yaygın bir efsane, istenmeyen ilave EMF'lerden kaçınmak için bağlantıların üçüncü bir metal içermeden temiz bir şekilde yapılması gerektiğidir. Bu, gerilimin bağlantı noktasında üretildiğine dair bir başka yaygın yanlış anlamadan kaynaklanıyor olabilir. Aslında, bağlantılar prensipte tek tip iç sıcaklığa sahip olmalıdır; bu nedenle, bağlantıda voltaj üretilmez. Voltaj, tel boyunca termal gradyanda üretilir. ⓘ

Bir termokupl, genellikle mikrovolt büyüklüğünde küçük sinyaller üretir. Bu sinyalin hassas ölçümleri, düşük giriş ofset voltajına sahip bir amplifikatör gerektirir ve voltmetrenin kendi içinde kendi kendine ısınmasından kaynaklanan termal EMF'lerden kaçınmaya özen gösterilir. Termokupl teli herhangi bir nedenle yüksek dirence sahipse (bağlantı noktalarında zayıf temas veya hızlı termal tepki için kullanılan çok ince teller), ölçüm cihazının ölçülen voltajda bir ofseti önlemek için yüksek giriş empedansına sahip olması gerekir. Termokupl enstrümantasyonundaki kullanışlı bir özellik, direnci aynı anda ölçecek ve kablolamadaki veya termokupl bağlantılarındaki hatalı bağlantıları tespit edecektir. ⓘ

Metalurjik kaliteler

Bir termokupl tel tipi genellikle kimyasal bileşimi ile tanımlanırken, asıl amaç standartlaştırılmış bir tel çiftini üretmektir $\scriptstyle E(T)$ Eğri. ⓘ

Safsızlıklar her metal partisini farklı şekilde etkileyerek değişken Seebeck katsayıları üretir. Termokupl tel üreticileri, standart davranışa uymak için alaşımı "uyuşturmak" amacıyla kasıtlı olarak ilave safsızlıklar karıştırarak kaynak malzemedeki kontrolsüz değişimleri telafi ederler. Sonuç olarak, termokupl davranışında talep edilen hassasiyet seviyesine bağlı olarak standart ve özel termokupl tel sınıfları vardır. Hassas kaliteler yalnızca bir telin diğer teldeki eksiklikleri telafi etmek için değiştirildiği eşleştirilmiş çiftler halinde mevcut olabilir. ⓘ

Termokupl telinin özel bir durumu, termoelektrik devreyi daha uzun bir mesafe boyunca taşımak için tasarlanmış "uzatma sınıfı" olarak bilinir. Uzatma kabloları belirtilenleri takip eder $\scriptstyle E(T)$ ancak çeşitli nedenlerle aşırı ortamlarda kullanılmak üzere tasarlanmamışlardır ve bu nedenle bazı uygulamalarda algılama kavşağında kullanılamazlar. Örneğin, bir uzatma teli, çok telli yapı ve plastik yalıtım ile oldukça esnek gibi farklı bir formda olabilir veya birçok termokupl devresini taşımak için çok telli bir kablonun parçası olabilir. Pahalı asil metal termokupllarda uzatma telleri, daha düşük bir sıcaklık aralığında standart tipi taklit eden tamamen farklı, daha ucuz bir malzemeden bile yapılabilir. ⓘ

Yaşlanma

Termokupllar genellikle yüksek sıcaklıklarda ve reaktif fırın atmosferlerinde kullanılır. Bu durumda, pratik kullanım ömrü termokupl yaşlanması ile sınırlıdır. Çok yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılan bir termokupldaki tellerin termoelektrik katsayıları zamanla değişebilir ve buna bağlı olarak ölçüm voltajı düşer. Bağlantı noktalarının sıcaklık farkı ile ölçüm voltajı arasındaki basit ilişki, yalnızca her tel homojen (bileşim olarak tek tip) ise doğrudur. Termokupllar bir proseste yaşlandıkça, iletkenleri aşırı veya uzun süre yüksek sıcaklıklara maruz kalmanın neden olduğu kimyasal ve metalürjik değişiklikler nedeniyle homojenliğini kaybedebilir. Termokupl devresinin yaşlanmış bölümü bir sıcaklık gradyanına maruz kalırsa, ölçülen voltaj farklılık gösterecek ve hataya neden olacaktır. ⓘ

Eskitilmiş termokupllar sadece kısmen değiştirilir; örneğin, fırın dışındaki kısımlarda etkilenmez. Bu nedenle, yaşlandırılmış termokupllar monte edildikleri yerden çıkarılamaz ve hatayı belirlemek için bir banyoda veya test fırınında yeniden kalibre edilemez. Bu aynı zamanda eskitilmiş bir termokupl fırından kısmen çekildiğinde neden bazen hata gözlemlenebildiğini de açıklar; sensör geri çekilirken eskitilmiş bölümler artık daha soğuk refrakter alandan geçtiği için sıcaktan soğuğa doğru artan sıcaklık gradyanlarına maruz kalabilir ve bu da ölçüme önemli ölçüde hata katabilir. Benzer şekilde, fırının içine daha derine itilen eskimiş bir termokupl, fırının içine daha fazla itilmesi sıcaklık gradyanının sadece yeni bir bölümde oluşmasına neden oluyorsa, bazen daha doğru bir okuma sağlayabilir. ⓘ

Tipler

Bazı alaşım kombinasyonları endüstri standartları olarak popüler hale gelmiştir. Kombinasyon seçimi maliyet, bulunabilirlik, uygunluk, erime noktası, kimyasal özellikler, stabilite ve çıktıya göre belirlenir. Farklı tipler farklı uygulamalar için en uygun olanlardır. Genellikle ihtiyaç duyulan sıcaklık aralığı ve hassasiyet temelinde seçilirler. Düşük hassasiyetli termokupllar (B, R ve S tipleri) buna bağlı olarak daha düşük çözünürlüklere sahiptir. Diğer seçim kriterleri arasında termokupl malzemesinin kimyasal inertliği ve manyetik olup olmaması yer alır. Standart termokupl tipleri aşağıda pozitif elektrot ile listelenmiştir (varsayılan $T_{\text{sense}}>T_{\text{ref}}$) önce, ardından negatif elektrot gelir. ⓘ

Nikel alaşımlı termokupllar

Nikel alaşımlı termokupl tipleri E, J, K, M, N, T tarafından kapsanan orta sıcaklıklara ulaşan termokupllar için karakteristik fonksiyonlar. Ayrıca asil metal alaşımı tip P ve saf asil metal kombinasyonları altın-platin ve platin-paladyum da gösterilmektedir. ⓘ

Tip E

Tip E (krom-konstantan) yüksek bir çıkışa (68 µV/°C) sahiptir, bu da onu kriyojenik kullanım için çok uygun hale getirir. Ayrıca manyetik değildir. Geniş aralık -270 °C ila +740 °C'dir ve dar aralık -110 °C ila +140 °C'dir. ⓘ

E türü (kromal-konstantan {%55bakır ve %45 nikel}), algılaması 68 µV/°C'dir. Bu yüzden kriyojenikte kullanılır. Ayrıca manyetik değildir. −50 ile 740 °C arasında kullanılır. Kablo renk standardı, mor (+) ve kırmızı (-). ⓘ

Tip J

J tipi (demir-konstantan) K tipine göre daha kısıtlı bir aralığa (-40 °C ila +750 °C) sahiptir ancak yaklaşık 50 µV/°C'lik daha yüksek bir hassasiyete sahiptir. Demirin Curie noktası (770 °C) karakteristikte yumuşak bir değişime neden olur ve bu da üst sıcaklık sınırını belirler. Avrupa/Alman Tip L'nin EMF çıkışı için farklı bir spesifikasyona sahip J tipinin bir varyantı olduğunu unutmayın (referans DIN 43712:1985-01). ⓘ

J türü (demir-konstantan), sıcaklık değer aralığı çok kısıtlıdır. Fakat algılaması yaklaşık 55 µV/°C'dir. Demirin üst sıcaklık sınırını belirleyen Curie sıcaklığı (770 °C), demirin karakteristiğinde ani değişime neden olur. ⓘ

Tip K

K tipi (krom-alümel), yaklaşık 41 µV/°C hassasiyete sahip en yaygın genel amaçlı termokupldur. Ucuzdur ve -200 °C ila +1350 °C (-330 °F ila +2460 °F) aralığında çok çeşitli problar mevcuttur. K tipi, metalürjinin bugün olduğundan daha az gelişmiş olduğu bir zamanda belirlenmiştir ve sonuç olarak özellikler numuneler arasında önemli ölçüde değişebilir. Bileşen metallerden biri olan nikel manyetiktir; manyetik malzeme ile yapılan termokuplların bir özelliği, malzeme Curie noktasına ulaştığında çıkışta bir sapmaya uğramasıdır, bu da K tipi termokupllar için yaklaşık 185 ° C'de meydana gelir. ⓘ

Oksitleyici atmosferlerde çok iyi çalışırlar. Bununla birlikte, çoğunlukla indirgeyici bir atmosfer (az miktarda oksijen içeren hidrojen gibi) tellerle temas ederse, kromel alaşımındaki krom oksitlenir. Bu durum emf çıkışını azaltır ve termokupl düşük değer gösterir. Bu olgu, etkilenen alaşımın renginden dolayı yeşil çürüme olarak bilinir. Her zaman belirgin bir şekilde yeşil olmasa da, kromel tel benekli gümüşi bir cilt geliştirecek ve manyetik hale gelecektir. Bu sorunu kontrol etmenin kolay bir yolu, iki telin manyetik olup olmadığını görmektir (normalde kromel manyetik değildir). ⓘ

Atmosferdeki hidrojen yeşil çürümenin olağan nedenidir. Yüksek sıcaklıklarda, katı metallerden veya sağlam bir metal termovelden difüze olabilir. Termokuplu yalıtan magnezyum oksit kılıfı bile hidrojeni dışarıda tutmayacaktır. ⓘ

Oksijen açısından yeterince zengin veya oksijensiz atmosferlerde yeşil çürüklük oluşmaz. Kapalı bir termovel inert gazla doldurulabilir veya bir oksijen tutucu (örn. kurban titanyum tel) eklenebilir. Alternatif olarak, termovele ilave oksijen verilebilir. Bir başka seçenek de yeşil çürümenin meydana gelebileceği düşük oksijenli atmosferler için farklı bir termokupl tipi kullanmaktır; N tipi bir termokupl uygun bir alternatiftir. ⓘ

Tip M

M türü termokupllarda her bir kabloda nikel alaşım kullanılır. Pozitif uçta (kabloda), %18 molibden bulunurken; negatif uçta %0,8 kobalt bulunur. Aynen C türünde olduğu gibi bunlar da etüvlerde kullanılır. Üst sıcaklık sınırı 1400 °C'dir. Diğer türlere nazaran daha az kullanılır. ⓘ

M tipi (ağırlıkça %82Ni/18%Mo-99.2%Ni/0.8%Co) vakum fırınlarında C tipi ile aynı nedenlerle kullanılır (aşağıda açıklanmıştır). Üst sıcaklık 1400 °C ile sınırlıdır. Diğer tiplere göre daha az kullanılır. ⓘ

Tip N

Tip N (Nicrosil-Nisil) termokupllar, kararlılığı ve oksidasyon direnci sayesinde -270 °C ile +1300 °C arasında kullanım için uygundur. Hassasiyet 900 °C'de yaklaşık 39 µV/°C olup K tipine kıyasla biraz daha düşüktür. ⓘ

Avustralya Savunma Bilim ve Teknoloji Örgütü'nde (DSTO) Noel A. Burley tarafından tasarlanan N tipi termokupllar, standart baz metal termoeleman malzemelerindeki üç temel karakteristik tipin ve termoelektrik kararsızlık nedenlerinin üstesinden gelir:

1. Yüksek sıcaklıklarda uzun süre maruz kalındığında termal EMF'de kademeli ve genellikle kümülatif bir kayma. Bu durum tüm baz-metal termoelement malzemelerde gözlemlenir ve temel olarak nükleer reaktör ortamlarında transmutasyon üretebilen oksidasyon, karbürizasyon veya nötron ışınlamasının neden olduğu bileşimsel değişikliklerden kaynaklanır. K tipi termokupllar söz konusu olduğunda, KN (negatif) telindeki manganez ve alüminyum atomları KP (pozitif) teline göç ederek kimyasal kirlenme nedeniyle aşağı ölçekte bir kaymaya neden olur. Bu etki kümülatiftir ve geri döndürülemez.
2. K, J, T ve E tipi termokupllarda meydana gelen yaklaşık 250-650 °C sıcaklık aralığında ısıtma sırasında termal EMF'de kısa süreli döngüsel bir değişiklik. Bu tür EMF kararsızlığı, metalürjik bileşimdeki manyetik kısa menzilli düzen gibi yapısal değişikliklerle ilişkilidir.
3. Belirli sıcaklık aralıklarında termal EMF'de zamandan bağımsız bir pertürbasyon. Bunun nedeni, yaklaşık 25-225 °C aralığında K tipi termokupllarda ve 730 °C'nin üzerinde J tipinde termal EMF'leri bozan bileşime bağlı manyetik dönüşümlerdir. ⓘ

Nicrosil ve Nisil termokupl alaşımları, diğer standart baz-metal termokupl alaşımlarına göre büyük ölçüde gelişmiş termoelektrik kararlılık gösterir, çünkü bileşimleri yukarıda açıklanan termoelektrik kararsızlıkları önemli ölçüde azaltır. Bu, öncelikle nikel bazında bileşen çözünen konsantrasyonlarının (krom ve silikon) içten dışa oksidasyon modlarına geçişe neden olmak için gerekenlerin üzerine çıkarılması ve difüzyon bariyeri oluşturmak için tercihen oksitlenen çözünenlerin (silikon ve magnezyum) seçilmesi ve dolayısıyla oksidasyon önleyici filmler ile elde edilir. ⓘ

N tipi termokupllar, K tipinin yeşil çürümeye eğilimli olduğu düşük oksijenli koşullar için K tipine uygun bir alternatiftir. Vakumda, inert atmosferlerde, oksitleyici atmosferlerde veya kuru indirgeyici atmosferlerde kullanım için uygundurlar. Sülfür varlığına tolerans göstermezler. ⓘ

Tip T

Tip T (bakır-konstantan) termokupllar -200 ila 350 °C aralığındaki ölçümler için uygundur. Problara yalnızca bakır tel temas ettiğinden, genellikle diferansiyel ölçüm olarak kullanılır. Her iki iletken de manyetik olmadığından, Curie noktası yoktur ve bu nedenle özelliklerde ani bir değişiklik olmaz. Tip-T termokuplların hassasiyeti yaklaşık 43 µV/°C'dir. Bakırın, genellikle termokupl yapılarında kullanılan alaşımlardan çok daha yüksek bir termal iletkenliğe sahip olduğunu ve bu nedenle T tipi termokuplların termal olarak sabitlenmesinde ekstra özen gösterilmesi gerektiğini unutmayın. Benzer bir bileşim, Alman DIN 43712:1985-01 spesifikasyonundaki eski Tip U'da da bulunur. ⓘ

T türü (bakır –konstantan) termokupllar, −200 ile 350 °C arasında kullanılır. Algılaması yaklaşık 43 µV/°C'dir. ⓘ

Platin/rodyum alaşımlı termokupllar

Pt/Rh, W/Re, Pt/Mo ve Ir/Rh alaşımlı termokuplları gösteren yüksek sıcaklık termokupl tipleri için karakteristik fonksiyonlar. Ayrıca Pt-Pd saf metal termokupl da gösterilmiştir. ⓘ

B, R ve S tipi termokupllarda her bir iletken için platin veya platin/rodyum alaşımı kullanılır. Bunlar en kararlı termokupllar arasındadır, ancak diğer tiplerden daha düşük hassasiyete sahiptir, yaklaşık 10 µV/°C. B, R ve S tipi termokupllar, yüksek maliyetleri ve düşük hassasiyetleri nedeniyle genellikle yalnızca yüksek sıcaklık ölçümleri için kullanılır. R ve S tipi termokupllarda, termokuplu güçlendirmek ve yüksek sıcaklık ve zorlu koşullarda oluşabilecek tane büyümesinden kaynaklanan arızaları önlemek için saf platin bacak yerine HTX platin tel kullanılabilir. ⓘ

B Tipi

Tip B (ağırlıkça %70Pt/%30Rh-%94Pt/%6Rh) termokupllar 1800 °C'ye kadar kullanım için uygundur. B tipi termokupllar 0 °C ve 42 °C'de aynı çıkışı üreterek yaklaşık 50 °C'nin altında kullanımlarını sınırlar. Emf fonksiyonu 21 °C civarında bir minimuma sahiptir, bu da kompanzasyon voltajı tipik oda sıcaklıklarında bir referans için esasen sabit olduğundan soğuk bağlantı kompanzasyonunun kolayca gerçekleştirilebileceği anlamına gelir. ⓘ

Tip R

Tip R (ağırlıkça %87 Pt/%13 Rh-Pt) termokupllar 0 ila 1600 °C arasında kullanılır. Tip R Termokupllar oldukça kararlıdır ve temiz, uygun koşullarda kullanıldığında uzun çalışma ömrüne sahiptir. 1100 °C'nin (2000 °F) üzerinde kullanıldığında, bu termokupllar metalik ve metalik olmayan buharlara maruz kalmaktan korunmalıdır. Tip R, metalik koruyucu tüplere doğrudan yerleştirmek için uygun değildir. Uzun süreli yüksek sıcaklığa maruz kalma, mekanik arızaya ve saf platin bacağa Rodyum difüzyonunun yanı sıra Rodyum buharlaşmasının neden olduğu negatif bir kalibrasyon sapmasına yol açabilecek tane büyümesine neden olur. Bu tip, S tipi ile aynı kullanım alanlarına sahiptir, ancak onunla değiştirilemez. ⓘ

Tip S

R tipine benzer S tipi (ağırlıkça %90 Pt/%10 Rh-Pt) termokupllar 1600 °C'ye kadar kullanılır. Uluslararası Sıcaklık Ölçeği 1990'ın (ITS-90) yürürlüğe girmesinden önce, antimon, gümüş ve altının donma noktaları arasında bir enterpolasyona dayanan 630 °C ila 1064 °C aralığı için pratik standart termometreler olarak hassas S tipi termokupllar kullanılıyordu. ITS-90 ile başlayarak, platin dirençli termometreler bu aralığı standart termometreler olarak devralmıştır. ⓘ

Tungsten/renyum alaşımlı termokupllar

Bu termokupllar aşırı yüksek sıcaklıkları ölçmek için çok uygundur. Tipik kullanım alanları hidrojen ve inert atmosferlerin yanı sıra vakum fırınlarıdır. Gevrekleşme nedeniyle yüksek sıcaklıklarda oksitleyici ortamlarda kullanılmazlar. Tipik bir aralık 0 ila 2315 °C'dir, bu aralık inert atmosferde 2760 °C'ye ve kısa ölçümler için 3000 °C'ye kadar genişletilebilir. ⓘ

Yüksek sıcaklıklarda saf tungsten yeniden kristalleşmeye uğrar ve kırılgan hale gelir. Bu nedenle, bazı uygulamalarda G tipi yerine C ve D tipleri tercih edilir. ⓘ

Yüksek sıcaklıkta su buharı varlığında tungsten, uçup giden tungsten oksit ve hidrojenle reaksiyona girer. Hidrojen daha sonra tungsten oksit ile reaksiyona girer, tekrar su oluşur. Bu tür bir "su döngüsü" termokuplun aşınmasına ve nihayetinde arızalanmasına yol açabilir. Bu nedenle yüksek sıcaklıktaki vakum uygulamalarında su izlerinin bulunmaması arzu edilir. ⓘ

Tungsten/renyumun bir alternatifi tungsten/molibdendir, ancak voltaj-sıcaklık tepkisi daha zayıftır ve 1000 K civarında minimumdur. ⓘ

Termokupl sıcaklığı kullanılan diğer malzemelerle de sınırlıdır. Örneğin, yüksek sıcaklık uygulamaları için popüler bir malzeme olan berilyum oksit, sıcaklıkla birlikte iletkenlik kazanma eğilimindedir; belirli bir sensör konfigürasyonunda yalıtım direnci 1000 K'de bir megaohm'dan 2200 K'de 200 ohm'a düşmüştür. Berilyum oksit 2700 K'de tungsten, tungsten-renyum alaşımı ve tantal ile hafifçe reaksiyona girer; 2600 K'de molibden BeO ile reaksiyona girer, tungsten reaksiyona girmez. BeO yaklaşık 2820 K'de, magnezyum oksit ise yaklaşık 3020 K'de erimeye başlar. ⓘ

C Tipi

(ağırlıkça %95W/5%Re-74%W/26%Re) C tipi termokupl ile ölçülecek maksimum sıcaklık 2329 ℃'dir. ⓘ

D Tipi

(Ağırlıkça %97 W/3%Re-75%W/25%Re) ⓘ

G Tipi

(W-74%W/26%Re, ağırlıkça) ⓘ

Diğerleri

Krom-altın/demir alaşımlı termokupllar

Düşük sıcaklıklarda termokupl özellikleri. AuFe bazlı termokupl düşük sıcaklıklara kadar sabit bir hassasiyet gösterirken, geleneksel tipler kısa sürede düzleşir ve düşük sıcaklıkta hassasiyetini kaybeder. ⓘ

Bu termokupllarda (krom-altın/demir alaşımı) negatif tel, küçük bir oranda (yüzde 0,03-0,15 atom) demir içeren altındır. Saf olmayan altın tel, termokupla düşük sıcaklıklarda (o sıcaklıktaki diğer termokupllara kıyasla) yüksek bir hassasiyet verirken, kromel tel oda sıcaklığına yakın hassasiyeti korur. Kriyojenik uygulamalar için kullanılabilir (1.2-300 K ve hatta 600 K'ye kadar). Hem hassasiyet hem de sıcaklık aralığı demir konsantrasyonuna bağlıdır. Hassasiyet düşük sıcaklıklarda tipik olarak 15 µV/K civarındadır ve kullanılabilir en düşük sıcaklık 1,2 ile 4,2 K arasında değişir. ⓘ

Tip P (asal metal alaşımı) veya "Platinel II"

Tip P (ağırlıkça %55Pd/31%Pt/14%Au-65%Au/35%Pd) termokupllar 500 °C ila 1400 °C aralığında K tipini taklit eden bir termoelektrik voltaj verir, ancak tamamen soy metallerden yapılmıştır ve bu nedenle gelişmiş korozyon direnci gösterir. Bu kombinasyon Platinel II olarak da bilinir. ⓘ

Platin/molibden alaşımlı termokupllar

Platin/molibden alaşımlı termokupllar (ağırlıkça %95Pt/5%Mo-99.9%Pt/0.1%Mo) bazen nükleer reaktörlerde kullanılır, çünkü platin/rodyum alaşımlı tiplere kıyasla nötron ışınlamasının neden olduğu nükleer dönüşümden düşük bir sapma gösterirler. ⓘ

İridyum/rodyum alaşımlı termokupllar

İridyum/rodyum alaşımlarından iki telin kullanılması, inert atmosferlerde yaklaşık 2000 °C'ye kadar kullanılabilen bir termokupl sağlayabilir. ⓘ

Saf soy metal termokupllar Au-Pt, Pt-Pd

İki farklı, yüksek saflıkta asil metalden yapılan termokupllar, kalibre edilmediğinde bile yüksek doğruluk ve düşük sapma seviyeleri gösterebilir. Kullanılan iki kombinasyon altın-platin ve platin-paladyumdur. Ana sınırlamaları, ilgili metallerin düşük erime noktalarıdır (altın için 1064 °C ve paladyum için 1555 °C). Bu termokupllar S tipinden daha hassas olma eğilimindedir ve ekonomiklikleri ve basitlikleri nedeniyle normalde standart termometre olarak kullanılan platin dirençli termometrelere rekabetçi alternatifler olarak bile kabul edilirler. ⓘ

HTIR-TC (Yüksek Sıcaklıkta Işınlamaya Dayanıklı) termokupllar

HTIR-TC, yüksek sıcaklık proseslerinin ölçümünde çığır açmaktadır. Özellikleri şunlardır: en az 1700 °C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda dayanıklı ve güvenilir; ışınlamaya dayanıklı; makul fiyatlı; çeşitli konfigürasyonlarda mevcuttur - her uygulamaya uyarlanabilir; kolayca kurulabilir. Başlangıçta nükleer test reaktörlerinde kullanılmak üzere geliştirilen HTIR-TC, gelecekteki reaktörlerde operasyon güvenliğini artırabilir. Bu termokupl Idaho Ulusal Laboratuvarı'ndaki (INL) araştırmacılar tarafından geliştirilmiştir. ⓘ

Tiplerin karşılaştırılması

Aşağıdaki tabloda birkaç farklı termokupl tipinin özellikleri açıklanmaktadır. Tolerans sütunlarında T, santigrat derece cinsinden sıcak bağlantı noktasının sıcaklığını temsil eder. Örneğin, ±0,0025×T toleranslı bir termokupl 1000 °C'de ±2,5 °C toleransa sahip olacaktır. Renk Kodu sütunlarındaki her hücre, bir termokupl kablosunun ucunu tasvir eder ve kılıf rengini ve ayrı uçların rengini gösterir. Arka plan rengi konnektör gövdesinin rengini temsil eder. ⓘ

Tip	Sıcaklık aralığı (°C)				Tolerans sınıfı (°C)		Renk kodu ⓘ
	Sürekli		Kısa vadeli		Bir	İki	IEC	BS	ANSI
	Düşük	Yüksek	Düşük	Yüksek
K	0	+1100	−180	+1370	−40 – 375: ±1.5 375 - 1000: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 - 1200: ±0.0075×T
J	0	+750	−180	+800	−40 – 375: ±1.5 375 - 750: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 - 750: ±0.0075×T
N	0	+1100	−270	+1300	−40 – 375: ±1.5 375 - 1000: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 - 1200: ±0.0075×T
R	0	+1600	−50	+1700	0 – 1100: ±1.0 1100 - 1600: ±0.003×(T - 767)	0 – 600: ±1.5 600 - 1600: ±0.0025×T			Tanımlanmamış
S	0	+1600	−50	+1750	0 – 1100: ±1.0 1100 - 1600: ±0.003×(T - 767)	0 – 600: ±1.5 600 - 1600: ±0.0025×T			Tanımlanmamış
B	+200	+1700	0	+1820	Mevcut değil	600 - 1700: ±0.0025×T	Standart yok	Standart yok	Tanımlanmamış
T	−185	+300	−250	+400	−40 – 125: ±0.5 125 - 350: ±0.004×T	−40 – 133: ±1.0 133 - 350: ±0.0075×T
E	0	+800	−40	+900	−40 – 375: ±1.5 375 - 800: ±0.004×T	−40 – 333: ±2.5 333 - 900: ±0.0075×T
Kromel/AuFe	−272	+300	—	—	Tekrar üretilebilirlik gerilimin %0,2'si. Her sensörün ayrı kalibrasyona ihtiyacı vardır.

Termokupl izolasyonu

Tipik düşük maliyetli K tipi termokupl (standart K tipi konektör ile). Teller yüksek sıcaklıklarda hayatta kalabilir ve çalışabilirken, plastik yalıtım 300 °C'de bozulmaya başlayacaktır. ⓘ

Tel yalıtımı

Termokuplu oluşturan teller, algılama bağlantısı dışında her yerde birbirlerinden yalıtılmış olmalıdır. Teller arasındaki herhangi bir ek elektrik teması veya bir telin diğer iletken nesnelere teması, voltajı değiştirebilir ve yanlış bir sıcaklık okuması verebilir. ⓘ

Plastikler bir termokuplun düşük sıcaklıktaki parçaları için uygun yalıtkanlardır, seramik yalıtım ise yaklaşık 1000 °C'ye kadar kullanılabilir. Diğer kaygılar da (aşınma ve kimyasal direnç) malzemelerin uygunluğunu etkiler. ⓘ

Tel yalıtımı parçalandığında, istenen algılama noktasından farklı bir yerde istenmeyen bir elektrik temasına neden olabilir. Böyle hasarlı bir termokupl, bir termostatın veya başka bir sıcaklık kontrol cihazının kapalı döngü kontrolünde kullanılırsa, yanlış sıcaklık okuması tipik olarak algılama bağlantı sıcaklığından daha düşük olacağından, bu durum kaçak bir aşırı ısınma olayına ve muhtemelen ciddi hasara yol açabilir. Arızalı yalıtım da tipik olarak gaz çıkarır ve bu da prosesin kirlenmesine yol açabilir. Çok yüksek sıcaklıklarda veya kirlenmeye duyarlı uygulamalarda kullanılan termokupl parçaları için tek uygun yalıtım vakum veya inert gaz olabilir; termokupl tellerinin mekanik sertliği bunları ayrı tutmak için kullanılır. ⓘ

Reaksiyon süresi

Ölçüm sisteminin yanıt hızı sadece Veri Toplama sistemine değil aynı zamanda termokupl sensörünün yapısına da bağlıdır. Sıcaklık okuma süresi birkaç ms olduğunda. Termokuplun ölçüm ucu yalıtılmış olsun ya da olmasın. Ancak, bu tür son derece hızlı sıcaklık ölçümlerinde okuma hatası, termokupl ucunun yalıtımından kaynaklanır. Arduino ve Termokupl Analog-Dijital Dönüştürücü veya amplifikatör gibi ucuz bir toplama sistemi bile birkaç ms'lik bir yanıt hızına sahip olabilir, ancak termokuplun tasarımı önemli olacaktır. ⓘ

Uç kapağı olmayan termokupl sıcak kalay sıcaklık veri toplama örneği. Arduino ve MAX31855K Soğuk Bağlantı Kompanzasyonlu Termokupl-Dijital Dönüştürücü kullanılmış ve ~66 Hz frekans hızı ayarlanmıştır. ⓘ

Yalıtım malzemeleri tablosu

Yalıtım Türü	Maks. sürekli sıcaklık	Maks. tek okuma	Aşınma direnci	Nem direnci	Kimyasal direnç ⓘ
Mika-cam bant	649 °C/1200 °F	705 °C/1300 °F	İyi	Adil	İyi
TFE bant, TFE-cam bant	649 °C/1200 °F	705 °C/1300 °F	İyi	Adil	İyi
Camsı-silika örgü	871 °C/1600 °F	1093 °C/2000 °F	Adil	Zayıf	Zayıf
Çift cam örgü	482 °C/900 °F	538 °C/1000 °F	İyi	İyi	İyi
Emaye-cam örgü	482 °C /900 °F	538 °C/1000 °F	Adil	İyi	İyi
Çift cam kaplama	482 °C/900 °F	427 °C/800 °F	Adil	İyi	İyi
Emprenye edilmemiş cam örgü	482 °C/900 °F	427 °C/800 °F	Zayıf	Zayıf	Adil
Skive TFE bant, TFE-cam örgü	482 °C/900 °F	538 °C/1000 °F	İyi	Mükemmel	Mükemmel
Çift pamuk örgü	88 °C/190 °F	120 °C/248 °F	İyi	İyi	Zayıf
Bağlayıcılı "S" cam	704 °C/1300 °F	871 °C/1600 °F	Adil	Adil	İyi
Nextel seramik elyaf	1204 °C/2200 °F	1427 °C/2600 °F	Adil	Adil	Adil
Polivinil/naylon	105 °C/221 °F	120 °C/248 °F	Mükemmel	Mükemmel	İyi
Polivinil	105 °C/221 °F	105 °C/221 °F	İyi	Mükemmel	İyi
Naylon	150 °C/302 °F	130 °C/266 °F	Mükemmel	İyi	İyi
PVC	105 °C/221 °F	105 °C/221 °F	İyi	Mükemmel	İyi
FEP	204 °C/400 °F	260 °C/500 °F	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel
Sarılmış ve kaynaştırılmış TFE	260 °C/500 °F	316 °C/600 °F	İyi	Mükemmel	Mükemmel
Kapton	316 °C/600 °F	427 °C/800 °F	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel
Tefzel	150 °C/302 °F	200 °C/392 °F	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel
PFA	260 °C/500 °F	290 °C/550 °F	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel
T300*	300 °C	–	İyi	Mükemmel	Mükemmel

Yalıtımlar için sıcaklık değerleri, genel termokupl yapı kablosunun nelerden oluştuğuna bağlı olarak değişebilir. ⓘ

Not: T300, 300 °C çalışma sıcaklıkları için UL tarafından yakın zamanda onaylanmış yeni bir yüksek sıcaklık malzemesidir. ⓘ

Uygulamalar

Termokupllar -270 °C'den 3000 °C'ye kadar (kısa bir süre için, inert atmosferde) geniş bir sıcaklık aralığında ölçüm yapmak için uygundur. Uygulamalar arasında fırınlar, gaz türbini egzozu, dizel motorlar, diğer endüstriyel prosesler ve sis makineleri için sıcaklık ölçümü yer alır. Daha küçük sıcaklık farklarının yüksek doğrulukla ölçülmesi gereken uygulamalar için daha az uygundurlar, örneğin 0.1 °C doğrulukla 0-100 °C aralığı. Bu tür uygulamalar için termistörler, silikon bant aralıklı sıcaklık sensörleri ve direnç termometreleri daha uygundur. ⓘ

Çelik endüstrisi

B, S, R ve K tipi termokupllar, çelik üretim süreci boyunca sıcaklıkları ve kimyayı izlemek için çelik ve demir endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek kullanımlık, daldırılabilir, S tipi termokupllar, elektrik ark ocağı işleminde, kılavuz çekmeden önce çeliğin sıcaklığını doğru bir şekilde ölçmek için düzenli olarak kullanılır. Küçük bir çelik numunesinin soğuma eğrisi analiz edilebilir ve erimiş çeliğin karbon içeriğini tahmin etmek için kullanılabilir. ⓘ

Gazlı cihaz güvenliği

Bir su ısıtıcısının brülör tertibatının içindeki bir termokupl (en sağdaki tüp) ⓘ

Gaz cihazlarında termokupl bağlantısı. Soldaki uç bilye (kontak) bir izolasyon pulu ile bağlantı parçasından yalıtılmıştır. Termokupl hattı bakır tel, yalıtkan ve toprak olarak da kullanılan dış metal (genellikle bakır) kılıftan oluşur. ⓘ

Fırın ve su ısıtıcıları gibi gazla beslenen birçok ısıtma cihazı, gerektiğinde ana gaz brülörünü ateşlemek için bir pilot alev kullanır. Pilot alev sönerse, yanmamış gaz açığa çıkabilir, bu da patlama riski ve sağlık tehlikesi oluşturur. Bunu önlemek için, bazı cihazlar pilot ışığın yandığını algılamak için arıza emniyetli bir devrede bir termokupl kullanır. Termokuplun ucu pilot alevine yerleştirilir ve pilota gaz besleyen besleme valfini çalıştıran bir voltaj üretir. Pilot alevi yanık kaldığı sürece termokupl sıcak kalır ve pilot gaz vanası açık tutulur. Pilot ışığı sönerse, termokupl sıcaklığı düşer, bu da termokupl üzerindeki voltajın düşmesine ve vananın kapanmasına neden olur. ⓘ

Probun alevin üzerine kolayca yerleştirilebildiği durumlarda, bunun yerine genellikle bir doğrultucu sensör kullanılabilir. Kısmen seramik yapıları nedeniyle alev çubukları, alev sensörleri veya alev algılama elektrotları olarak da bilinirler. ⓘ

Alev-ateşleyici (üstte)-ve-alev-sensörü ⓘ

Bazı kombine ana brülör ve pilot gaz vanaları (çoğunlukla Honeywell tarafından), bobini hafif bir yaya karşı vanayı açık tutabilecek şekilde boyutlandırarak güç talebini bir pilot tarafından ısıtılan tek bir evrensel termokupl aralığına (tipik olarak 10-12 mV, 0,2-0,25 A kaynağa bağlı bobin ile yarıya düşen 25 mV açık devre) düşürür, ancak yalnızca ilk açma kuvveti kullanıcının pilotun yakılması sırasında yayı sıkıştırmak için bir düğmeyi basılı tutmasıyla sağlandıktan sonra. Bu sistemler pilot yakma talimatlarındaki "x dakika boyunca basılı tutun" ibaresi ile tanımlanabilir. (Böyle bir vananın tutma akımı gereksinimi, vanayı kapalı konumdan içeri çekmek için tasarlanmış daha büyük bir solenoidin gerektireceğinden çok daha azdır). Valfin bırakma ve tutma akımlarını doğrulamak için özel test setleri yapılır, çünkü sıradan bir miliammetre gaz valfi bobininden daha fazla direnç gösterdiği için kullanılamaz. Termokuplun açık devre voltajını ve termokupl gaz valfi bobini boyunca kısa devre DC sürekliliğini test etmenin yanı sıra, uzman olmayan en kolay test, bilinen iyi bir gaz valfinin değiştirilmesidir. ⓘ

Milivolt kontrol sistemleri olarak bilinen bazı sistemler, termokupl konseptini ana gaz vanasını hem açmak hem de kapatmak için genişletir. Pilot termokupl tarafından oluşturulan voltaj sadece pilot gaz vanasını etkinleştirmekle kalmaz, aynı zamanda ana gaz vanasına da güç sağlamak için bir termostat üzerinden yönlendirilir. Burada, yukarıda açıklanan pilot alev emniyet sisteminden daha büyük bir voltaj gereklidir ve tek bir termokupl yerine bir termopil kullanılır. Böyle bir sistem çalışması için harici bir elektrik kaynağına ihtiyaç duymaz ve bu nedenle diğer tüm ilgili sistem bileşenlerinin buna izin vermesi koşuluyla elektrik kesintisi sırasında çalışabilir. Üfleme motorunu çalıştırmak için harici elektrik gücü gerektiğinden, yaygın cebri hava fırınları bunun dışındadır, ancak bu özellik özellikle elektriksiz konveksiyon ısıtıcılar için kullanışlıdır. Termokupl kullanan benzer bir gaz kapatma güvenlik mekanizması bazen ana brülörün belirli bir süre içinde ateşlenmesini sağlamak için kullanılır ve bu gerçekleşmezse ana brülör gaz besleme vanasını kapatır. ⓘ

Sabit pilot alevi nedeniyle boşa harcanan enerji konusundaki endişeler nedeniyle, birçok yeni cihazın tasarımcısı, aralıklı ateşleme olarak da adlandırılan elektronik kontrollü pilotsuz ateşlemeye geçmiştir. Sabit pilot alevi olmadığından, alevin sönmesi durumunda gaz birikmesi riski yoktur, bu nedenle bu cihazların termokupl tabanlı pilot güvenlik anahtarlarına ihtiyacı yoktur. Bu tasarımlar sürekli bir elektrik kaynağı olmadan çalışma avantajını kaybettiğinden, bazı cihazlarda hala sabit pilotlar kullanılmaktadır. Bunun istisnası, gaz brülörünü ateşlemek için gereken akımı üretmek için su akışını kullanan son model anlık (diğer adıyla "tanksız") su ısıtıcılarıdır; bu tasarımlar ayrıca gazın ateşlenememesi veya alevin sönmesi durumunda bir güvenlik kesme cihazı olarak bir termokupl kullanır. ⓘ

Termopil radyasyon sensörleri

Termopiller, soğuk bağlantılar bir soğutucu üzerindeyken sıcak bağlantıları ısıtan gelen radyasyonun, tipik olarak görünür veya kızılötesi ışığın yoğunluğunu ölçmek için kullanılır. Piyasada mevcut termopil sensörlerle yalnızca birkaç μW/cm²'lik ışınım yoğunluklarını ölçmek mümkündür. Örneğin, bazı lazer güç ölçerler bu tür sensörlere dayanır; bunlar özellikle termopil lazer sensörü olarak bilinir. ⓘ

Bir termopil sensörün çalışma prensibi bir bolometreden farklıdır, çünkü ikincisi dirençteki bir değişikliğe dayanır. ⓘ

Üretim

Termokupllar genellikle prototip elektrikli ve mekanik cihazların test edilmesinde kullanılabilir. Örneğin, akım taşıma kapasitesi test edilen bir şalt cihazına termokupllar takılabilir ve nominal akımdaki sıcaklık artışının tasarlanan sınırları aşmadığını doğrulamak için bir ısıl çalışma testi sırasında izlenebilir. ⓘ

Güç üretimi

Bir termokupl, ekstra devre ve güç kaynaklarına ihtiyaç duymadan bazı işlemleri doğrudan yürütmek için akım üretebilir. Örneğin, bir termokupldan gelen güç, bir sıcaklık farkı ortaya çıktığında bir valfi etkinleştirebilir. Bir termokupl tarafından üretilen elektrik enerjisi, elektrik potansiyelini korumak için sıcak tarafa verilmesi gereken ısıdan dönüştürülür. Sürekli bir ısı transferi gereklidir çünkü termokupldan geçen akım sıcak tarafın soğumasına ve soğuk tarafın ısınmasına neden olma eğilimindedir (Peltier etkisi). ⓘ

Termokupllar, tüm sıcak bağlantıların daha yüksek bir sıcaklığa ve tüm soğuk bağlantıların daha düşük bir sıcaklığa maruz kaldığı bir termopil oluşturmak için seri olarak bağlanabilir. Çıkış, her bir bağlantı noktasındaki voltajların toplamıdır ve daha büyük voltaj ve güç çıkışı sağlar. Bir radyoizotop termoelektrik jeneratöründe, ısı kaynağı olarak transuranik elementlerin radyoaktif bozunumu, güneş enerjisini kullanmak için Güneş'ten çok uzak görevlerde uzay aracına güç sağlamak için kullanılmıştır. ⓘ

Gazyağı lambalarıyla ısıtılan termopiller izole bölgelerde pilsiz radyo alıcılarını çalıştırmak için kullanılmıştır. Birkaç ışık yayan diyotu çalıştırmak için bir mumdan gelen ısıyı kullanan ticari olarak üretilmiş fenerler ve odun sobalarında hava sirkülasyonunu ve ısı dağılımını iyileştirmek için termoelektrikle çalışan fanlar vardır. ⓘ

Proses tesisleri

Kimyasal üretim ve petrol rafinerileri genellikle bir prosesle ilişkili olan ve sayıları genellikle yüzlerle ifade edilen birçok sıcaklığı kaydetmek ve limit testi yapmak için bilgisayarlar kullanacaktır. Bu gibi durumlarda, bir dizi termokupl ucu, her devrenin ikinci termokuplunu içeren ortak bir referans bloğuna (büyük bir bakır blok) getirilecektir. Bloğun sıcaklığı da bir termistör tarafından ölçülür. Ölçülen her konumdaki sıcaklığı belirlemek için basit hesaplamalar kullanılır. ⓘ

Vakum göstergesi olarak termokupl

Bir termokupl yaklaşık 0,001 ila 1 torr mutlak basınç aralığında vakum göstergesi olarak kullanılabilir. Bu basınç aralığında, gazın ortalama serbest yolu vakum odasının boyutlarıyla karşılaştırılabilir ve akış rejimi ne tamamen viskoz ne de tamamen molekülerdir. Bu konfigürasyonda, termokupl bağlantısı, genellikle yaklaşık 5 mA'lik sabit bir akımla enerjilendirilen kısa bir ısıtma telinin merkezine bağlanır ve ısı, gazın termal iletkenliği ile ilgili bir oranda uzaklaştırılır. ⓘ

Termokupl bağlantısında tespit edilen sıcaklık, gazın basıncına bağlı olan çevredeki gazın termal iletkenliğine bağlıdır. Bir termokupl tarafından ölçülen potansiyel fark, düşük ila orta vakum aralığında basıncın karesiyle orantılıdır. Daha yüksek (viskoz akış) ve daha düşük (moleküler akış) basınçlarda, havanın veya başka herhangi bir gazın termal iletkenliği esasen basınçtan bağımsızdır. Termokupl ilk olarak 1906 yılında Voege tarafından bir vakum ölçer olarak kullanılmıştır. Van Atta tarafından ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, vakum göstergesi olarak termokupl için matematiksel model oldukça karmaşıktır, ancak şu şekilde basitleştirilebilir:

$P={\frac {B(V^{2}-V_{0}^{2})}{V_{0}^{2}}},$

Burada P gaz basıncı, B termokupl sıcaklığına, gaz bileşimine ve vakum odası geometrisine bağlı bir sabit, V₀ sıfır basınçtaki (mutlak) termokupl voltajı ve V termokupl tarafından gösterilen voltajdır. ⓘ

Bunun alternatifi, yaklaşık olarak aynı basınç aralığında benzer şekilde çalışan, ancak termokupl kullanmak yerine elektrikle ısıtılan ince bir telin sıcaklığıyla dirençteki değişimi algılayan yalnızca 2 terminalli bir cihaz olan Pirani ölçerdir. ⓘ

Pratik kullanımı

Gerilim-sıcaklık ilişkisi

Polinom Katsayıları 0-500 °C

$n$	$a_{n}$ (K türü için) ⓘ
1	25,08355
2	7,860106x10−2
3	−2,503131x10−1
4	8,315270x10−2
5	−1,228034x10−2
6	9,804036x10−4
7	−4,413030x10−5
8	1,057734x10−6
9	−1,052755x10−8

Termokupllarda kullanılan tipik metaller için çıkış gerilimi (ΔT) sıcaklık farkı ile doğrusal olarak artar. Tam ölçümler veya doğrusal sıcaklık değeri dışındaki ölçümler için, doğrusalsızlık düzeltilmelidir. Bir termokuplun (ΔT) sıcaklık farkı ile çıkış gerilimi (birkaç mV) arasındaki ilişkisi bir polinom tarafından şöyle yakınsaklaştırılabilir. ⓘ

$\Delta T=\sum _{n=0}^{N}a_{n}v^{n}$ ⓘ

a_n katsayıları, malzemeye bağlı olarak 0'dan 5 ile 13 arasındaki n için verilir. Bazı durumlarda daha iyi doğruluk, ek doğrusal olmayan terimlerle sağlanır. ⓘ

Türleri

Termokupllar kullanım yerlerine göre çeşitli alaşımlardan yapılır. Bu alaşımlar genellikle sıcaklık değerleri ve algılamaya göre seçilir. Düşük algılamalı termokuplların (B, R ve S türleri) kararlılıkları da düşüktür. Aşağıdaki tabloda standart termokupl türlerinde ilk elektrot pozitif, diğeri de negatiftir. ⓘ

K

K türü (kromal {%90 nikel ve %10 krom}—alümel {%95 nikel, %2 mangan, %2 alüminyum ve %1 silikon}), en genel amaçlı termokupldur. Algılaması yaklaşık olarak 41 µV/°C'dir. Maliyetleri düşüktür ve problar −200 °C ile +1250 °C arasında kullanılır. ⓘ

N

N türü (nikrosil {%14,4 krom, %1,4 silikon ve %0,1 magnezyum}-nisil {nikel ve %4,4 silikon}) termokupllar, −270 °C ile 1300 °C arasında kullanılır. Algılamaları 900 °C'de yaklaşık 39 µV/°C'dir. ⓘ

C

C türü (%5 volfram– tungsten %26 renyum) termokupllar, 0 °C ile 2320 °C arasında kullanılır. Bunlar, çok yüksek sıcaklıklardaki etüvler için uygundur. 260 °C sıcaklık üzerindeki oksijenli ortamlarda asla kullanılmamalıdır. ⓘ