Di H.L.M. Lee
Aggiornato il 30 agosto 2022
Le termocoppie sono tra i sensori di temperatura più affidabili e versatili nella scienza e nell'industria. Sono costituiti da due fili metallici diversi uniti in un'unica giunzione, generalmente saldati per la massima durata.
Quando la giunzione viene riscaldata, viene prodotta una piccola tensione, un fenomeno noto come effetto Seebeck, descritto per la prima volta dal fisico tedesco Thomas Seebeck nel 1821.
Sebbene due metalli diversi generino una tensione, alcune combinazioni di leghe sono standardizzate perché offrono rendimento, stabilità e resilienza chimica prevedibili. I tipi più comuni di "metalli di base", costituiti da ferro, nichel o varianti legate, sono designati J, K, T, E e N.
Le termocoppie in "metallo nobile", realizzate in platino-rodio e platino puro, sono utilizzate per applicazioni ad alta temperatura e sono etichettate R, S e B. A seconda del tipo, le termocoppie possono misurare temperature da circa –270°C (–454°F) a 1.700°C (3.100°F) e oltre.
La piccola uscita, circa 1 mV a temperatura ambiente, che aumenta con il calore, richiede un'elettronica attenta per una misurazione accurata. Ciascun tipo di termocoppia ha una relazione non lineare tensione-temperatura governata da equazioni complesse, che limitano la precisione pratica a circa ±1°C (±2°F).
Storicamente, la calibrazione prevedeva l'immersione di una seconda termocoppia in un bagno di acqua ghiacciata per stabilire un riferimento di 0°C (32°F). I sistemi moderni utilizzano circuiti elettronici di riferimento del punto di ghiaccio, eliminando la necessità di configurazioni ingombranti e scomode e consentendo l'uso portatile.
Poiché la giunzione dipende da due metalli a contatto, la corrosione può degradare sia la calibrazione che la precisione. Negli ambienti difficili, la giunzione è solitamente protetta all'interno di una guaina di acciaio per proteggerla dall'umidità e dalle sostanze chimiche, ma l'ispezione e la manutenzione regolari rimangono essenziali.
Vantaggi:
Svantaggi:
Le termocoppie trovano impiego negli elettrodomestici di uso quotidiano come i forni, nonché in settori critici come quello aerospaziale, dei veicoli spaziali, delle operazioni satellitari, dei forni, delle autoclavi, delle presse e delle attrezzature per lo stampaggio. Possono essere collegati in serie per formare una termopila, generando una tensione più elevata per i sensori a infrarossi o per la generazione di energia nei generatori termoelettrici a radioisotopi a bordo delle sonde spaziali.
