El termopar se utiliza ampliamente sensor de temperatura en la industria. Cuando dos tipos diferentes de metales se conectan entre sí, se genera un potencial termoeléctrico (a veces llamado CEM termoeléctrico) a través de los dos extremos libres de los metales según la temperatura de la unión. Esto se conoce como el efecto termoeléctrico.
Tales potenciales termoeléctricos son sólo de unos pocos milivoltios de magnitud y por lo tanto el efecto sólo es significativo cuando el típico voltaje Las señales de salida de un sistema de medición son de una magnitud baja similar.
Este efecto termoeléctrico fue descubierto por Thomas Johan Seeback, descubierto en 1821. Este EMF termoeléctrico se genera debido a la combinación del efecto Peltier y el efecto Thomson. El EMF generado puede ser expresado aproximadamente por la relación:
Los valores de las constantes a1, a2, a3etc. dependen de los metales A y B como se muestra en la fig.1.
En esta figura 1, T1 y T2 son las temperaturas que se presentan en los puntos de unión del metal A y B. T1 se representa como unión caliente y T2 se representa como una unión de terrones.
Así que, la T1 debería ser mayor que la T2. Ahora, 
Esto no es más que la diferencia de temperatura de dos temperaturas. En un circuito de termopar, se genera un potencial termoeléctrico a través de los dos extremos libres que es la función de la temperatura de unión. Esto se hace por Efecto Seeback.
En el sensor de temperatura de los termopares, la temperatura de la unión caliente se mide con respecto a la unión fría de la vise-versa. El potencial termoeléctrico se genera en un instrumento de termopar está en el rango de V. Por lo tanto, el voltímetro conectado para medir el potencial termoeléctrico es extremadamente sensible y la temperatura puede ser leída directamente en este voltímetro, si está calibrado correctamente en la escala de temperatura.
Los termopares son el método más utilizado para medir las temperaturas en la industria (seguido de termistores). Las principales razones de la popularidad de la medición de la temperatura de los termopares son:
- Son muy fuertes y las lecturas son uniformes,
- Pueden medir un amplio rango de temperaturas,
- Sus características son casi lineales con una precisión del 0,05 %.
Materiales de los termopares
Los termopares se fabrican a partir de diversas combinaciones de los metales básicos cobre y hierro, las aleaciones de metales básicos de alúmina (Ni/Mn/Al/Si), cromel (Ni/Cr), Constantan (Cu/Ni), nicrosil (Ni/Cr/Si) y nisil (Ni/Si/Mn), los metales nobles platino y tungsteno, y las aleaciones de metales nobles de platino/rodio y tungsteno/renio.
Sólo ciertas combinaciones de éstas se utilizan como termopares y cada combinación estándar se conoce por una letra tipo reconocida internacionalmente, por ejemplo el tipo K es ChromelAlumel. En el siguiente cuadro se muestran algunos de los tipos de materiales y sus características. Las características de temperatura CEM de algunos de estos termopares estándar se muestran en la Fig.3. Estas curvas muestran una razonable linealidad en al menos una parte de sus rangos de medición de temperatura.
Leyes de los termopares
Los efectos de Peltier y Thomson explican el principio termoeléctrico básico. Pero, esto no es suficiente para proporcionar una mejor técnica para medir la voltaje durante las situaciones de medición. Para ello, tenemos tres leyes diferentes de los circuitos termoeléctricos para proporcionar consejos útiles para medir la temperatura. Estas leyes se conocen como, ley de circuito homogéneo, ley de los metales intermedios y ley de las temperaturas intermedias.
La primera ley, circuito homogéneo, establece que en un circuito compuesto de un solo metal homogéneo, no se puede generar un potencial eléctrico mediante la aplicación de una diferencia de temperatura, aunque sea suficiente, entre dos puntos diferentes del circuito.
La segunda ley se conoce también como ley de los termopares de los metales intermediosafirma que el CEM neto en un circuito que consiste en interconexiones de varios metales diferentes, mantenidos a la misma temperatura, es cero. Esto significa que si se insertan otros conductores metálicos en el circuito del termopar y las uniones de estos conductores metálicos interconectados están a la misma temperatura, entonces el EMF de salida no se verá afectado y permanecerá igual que si estuviera hecho de sólo dos metales. La implicación práctica de este principio es que los cables de plomo pueden estar unidos al termopar sin afectar a la precisión de los CEM medidos, siempre que las uniones recién formadas estén a la misma temperatura.
La tercera ley, las temperaturas sucesivas o intermedias, donde el CEM E1 se genera cuando dos metales diferentes se unen a temperaturas T1 y T2 y EMF E2 resultados para las temperaturas T2 y T3. De ello se deduce que un EMF E1 y E2 resultados en los terminales de salida cuando las uniones están a temperaturas T1 y T3. Este principio permite que las curvas de calibración derivadas para una determinada temperatura de unión de referencia se utilicen para determinar las curvas de calibración para otra temperatura de referencia.
