熱伝対を鎖状にしたら

質問

熱電対を鎖状にしたとき、電圧はきっちり出るものでしょうか？

たとえば
＜＝×＝検出器
左端が０度
真ん中が５０度
というとき、検出器には何度が表示されるのでしょうか？（もちろん温度補償があったとして）
個人的には左の熱電対は左なりの電圧、右の熱電対は右なりの電圧が出力されるとおもい、その間の温度や導線の長さの影響は無いと思ったのですが。
実際のところどうなんでしょうか？
長さや抵抗値によって影響があるとするのならば、どの程度でどのぐらいの影響なのかも教えていただければと思います。
ちなみに、使うのはＫ熱電対（クロメルアルメル）です。
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#180098 · ベストアンサー

くさり状と言うのがよく分かりませんが、途中でプラス脚とマイナス脚をショートすると言うことでしょうか？
そう言った状態で質問のように熱電対の末端の温度が零度であれば、ショートした部分の温度が検出器に入力されますので末端の温度がそのまま表示されることはありません。

┌──┬───┐
零度　50℃　　検出器→指示・出力
└──┴───┘
0mV　2.023mV　零接点補償

こうなりますから、2.023mVが温度変換器に入力されると考えられます。
極端な例では、検出器の入力端子をショートすると、熱電対が測定している温度にかかわらず、端子台の温度が検出器に入力されると考えられます。

くさり状と言うのが、ショートではなくツイスト線にすると言うことであれば特に問題はありません。途中の温度は無視できます。

長さの影響とか抵抗値の影響などについては、補償導線のことであれば規格によりますのでJISの規格（JIS C 1610）を参考にすると良いと思います。

お礼

ありがとうございます。
その図の通りで５０度がショートの接続です。
やはり５０度が表示されるのですね。
ありがとうございました。

回答No.5

noname#180098

#1です。
お昼にちょっと時間があったので少しだけ実験してみました。結果、50℃を表示しませんでしたが、近い数字を得ることができました。（48℃ほど）
ただし、ショートする位置の温度を200℃にしたところ、130℃ほどの指示を示していましたので、単純にショートした場所の温度が表示されるわけではないようです。値の検証を兼ねて計算方法を考察しましたが、結局よくわかりませんでした。
また、実際にこのような状態になる事は希でしょう。状況としてはダブルエレメントの検出端がショートしている感じでしょうか。

試した環境はこんな感じです。
┌──┬──┐
0℃　50℃　検出器
0℃ 200℃　検出器
└──┴──┘
端子温度の零接点補償した電圧発生器にて起電力相当の電圧を出力。
同じく端子温度の零接点補償をしたデジタルマルチメータにて測定。
横河電機製ハンディキャリブレータCA150を2台使用し、コンセペーション型の補償導線にて接続。
室温27.1℃

お礼

わざわざ実験していただいてありがとうございます。
俺も今日実験したところ正しい温度を示しました。
検出器は熱電対用ＩＣです。

自分の場合は
┌───┬───┐
26度位　100℃　検出器
└───┴───┘
です。

利用の状況としては真ん中部分の温度を測定したく、オープン状態ではノイズが乗ってしまう為の対策として先端部分をショートしたかったのです。
頭の中ではうまくいくような気がしたのですが、原理的にはどうなのだろう？と思ったので質問しました。

実際は真ん中部分は熱電対ではなく、均一な温度のはずの金属でショートして利用します。

ダブルエレメントとかコンセペーションとか良く分かりませんが、横河製ハンディキャリブレータ（型番忘れました）のみを用いた実験でも成功しましたので、原因は「端子温度の零接点補償した電圧発生器にて起電力相当の電圧を出力」ココではないでしょうか？

なんにしてもうまくいってよかったです。

回答No.4

rnakamra

＜＝×＝検出器
左端が０度
真ん中が５０度

Xと検出器をつなぐ線、コネクタ、そしてXと検出器の温度差の影響を受けます。
このような場合、Xと検出器をつなぐ線には補償導線を使用することになりますが、これはK熱電対と全く同一の起電力を持つわけではないのでわずかながら誤差が出る可能性があります。
(補償導線ではなく普通の導線と使うなどということは問題外です。)

熱電対と補償導線の接続には専用のコネクタを使用します。
異なる種類の金属を接触させると、そこに電位差が発生し測定に誤差が出ます。それを防ぐためその電位差が相殺するように作られた専用のコネクタを使用します。

Xと検出器の温度差も影響します。
極力補償導線の影響を避けるためにはXと検出器の部分の温度差を少なくすることが望ましいです。
実際、Xの部分を暖めたり冷やしたりすることで測定値が変化することを確認しています。(ただ、専用の補償導線、コネクタを使用する限りではその影響は1℃にも満たないものでしたが)

お礼

全長が１ｍ程度なのでコネクタも補償導線も使いません。
ありがとうございました。

回答No.3

ohkinu1972

NO2です。さらに補足です。

抵抗については、通常は計器の方で電流を限りなく0にするようですので、
あまり影響はないでしょう。

途中の温度ですが、市販の素線は十分に均質になるように製造されていますが、わずかながら不均一が存在します。
また、素線が高温で変質するとやはりそこで不均一が生じます。
その部分に温度差があると測定結果に誤差を生じます。
また同材の補償導線であればあまり問題ありませんが、
異材の場合は熱起電力に差がありますので、
補償導線の両端に温度差があればこれも誤差の原因となります。

回答No.2

ohkinu1972

典型的な熱電対の計測異常のひとつかと思われます。

鎖状になるというのがどう言う場合か分かりませんが、
真ん中で素線が入れ替わった場合、真ん中の温度と、
計測器端子の温度差の2倍が誤差となって現れます。
もし真ん中でショートした場合は、
真ん中の温度が計測されます。

熱電対は素線の両端に温度差がある場合に
ゼーベック効果によって発生する電圧が、
物質によって異なることを利用した物です。
このことを頭において、線をばらばらにして電位差を考えれば、
分かると思います。

お礼

真ん中の温度が表示されるんですね。
ありがとうございます。