Einführung:

In industriellen Produktionsprozessen ist die Temperatur ein wichtiger Parameter, der gemessen und geregelt werden muss. Thermoelemente finden in der Temperaturmessung breite Anwendung. Sie bieten zahlreiche Vorteile, darunter ein einfacher Aufbau, eine unkomplizierte Herstellung, ein großer Messbereich, hohe Präzision, geringe Trägheit und die einfache Fernübertragung der Ausgangssignale. Da Thermoelemente passive Sensoren sind, benötigen sie während der Messung keine externe Stromversorgung und sind daher sehr benutzerfreundlich. Aus diesem Grund werden sie häufig zur Messung der Temperatur von Gasen oder Flüssigkeiten in Öfen und Rohrleitungen sowie der Oberflächentemperatur von Festkörpern eingesetzt.

Funktionsprinzip:

Wenn zwei unterschiedliche Leiter oder Halbleiter A und B eine Schleife bilden und ihre beiden Enden miteinander verbunden sind, entsteht in der Schleife eine elektromotorische Kraft, solange sich die Temperaturen an den beiden Verbindungsstellen unterscheiden. Die Temperatur des einen Endes beträgt T und wird als Arbeitsende oder heißes Ende bezeichnet, die des anderen Endes T₀ und wird als freies Ende (auch Referenzende oder kaltes Ende genannt) bezeichnet. Richtung und Stärke dieser elektromotorischen Kraft hängen vom Material der Leiter und den Temperaturen der beiden Verbindungsstellen ab. Dieses Phänomen wird als thermoelektrischer Effekt bezeichnet, und die aus zwei Leitern bestehende Schleife heißt Thermoelement.

Die Thermospannung setzt sich aus zwei Teilen zusammen: der Kontaktspannung zweier Leiter und der thermoelektrischen Spannung eines einzelnen Leiters.

Die Größe der Thermospannung in der Thermoelementschleife hängt ausschließlich vom Leitermaterial des Thermoelements und den Temperaturen der beiden Messpunkte ab und ist unabhängig von Form und Größe des Thermoelements. Bei festgelegten Elektrodenmaterialien entspricht die Thermospannung den beiden Messpunkttemperaturen t und t₀.