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熱電対基礎知識

熱電対についての基本情報

一般的なサーモセンサーとして、白金を使用した「測温抵抗体式センサー」、半導体を使用した「サーミスター」、ゼーベック効果を利用した「熱電対」があります。前者2種類は、温度による抵抗値の変化で測定しますが、熱電対は温度による起電力の変化を利用することが特徴です。

熱電対は、測温抵抗体式センサーやサーミスターと比較して感度・精度については一歩劣りますが、それ以外のメリットを非常に多く持っています。特に研究・実験・試作過程の検証に対して、測定物に合った最適な形状のものが製作できることを最大の特徴としており、広く利用されています。

熱電対のメリット


  1. 安価で入手しやすい
  2. 測定方法が簡単で比較的精度が高く、応答速度も速い
  3. 測定温度範囲が広い
  4. 小さな測定物や、狭い場所でも使用できる
  5. 測定物と計器との距離を長く取ることができる
  6. 回路の途中の温度の影響を受けない
  7. 測定物に合った形状の物が、容易に製作できる

熱電対の性能としての要件

要件1

精度（誤差）

測定物の温度をいかに誤差の少ない数値で計測できるか、ということです。構成する材料（合金）の材質による精度の差と、組み合わせによる精度の差があります。一般的には、熱電対線の太さによる精度の差はありません。
※精度は（JIS・C1602・1995により規定）

 

要件2

応答性（追従性）

測定物の温度変化に正確に追従できることです。熱電対が持つ熱容量の大小により時間差が発生します。たとえば同じ容器・同じ火力で容量の違う水を沸騰させると、容量の少ない水は早く沸騰し、多いほうは遅れます。この例で言う「水の容量」のことを「熱容量」と言います。

熱電対は、熱電対測温部の熱容量の小さな細い材料で構成すれば応答性が向上します。しかし、応答性ばかりを向上させても、測定物の温度変化との相乗効果で正確さを欠く場合もあります。

 

要件3

使いやすさ

測定物（特に固体）と熱電対との設置（取り付け）方法が目的に合ってないと、誤差の拡大が生じて精度を阻害する大きな要因となります。

誤差の多い計測を防ぎ精度を保持するために、測定の目的と方法を明らかにして測定物に合った取り付けやすい形状と寸法の熱電対を選定しましょう。