• Ley de las temperaturas sucesivas o intermedias. ,

Dos metales homogéneos diferentes producen una tensión V12, cuando sus uniones están a T1 y T2, y hay una tensión V23 cuando están a temperaturas T2 y T3, Entonces, la tensión que aparecerá cuando las uniones se encuentren a T1 y T3 será la suma de las caídas de tensión V12 + V23 e igual a V13.



entonces;




tenemos,

Efecto de la temperatura ambiente en la unión de referencia de los termopares.

Para aplicar et efecto Seebeck a la medida de temperatura es necesario mantener una de las uniones a una temperatura de referencia. Una solución consiste en disponer la unión de referencia en hielo fundente.

Compensación de la unión de referencia en circuitos de termopares.

Llamamos unión fría a las uniones distintas a la unión que calentamos y que están a temperatura ambiente.
Normalmente no se hallan las dos temperaturas (la de la unión fría y la que se desea medir) por separado, sino que se emplean métodos para medir directamente la tensión correspondiente a la diferencia entre ambas temperaturas. Para llevar a cabo la compensación de temperatura de la unión de referencia (unión fría) se puede
optar por dos soluciones:

A) Compensación por Software: mediante el transductor auxiliar se determina la temperatura del bloque isotérmico y se calcula la tensión equivalente de la unión de referencia Vref. Posteriormente a la tensión medida con el voltímetro (V) se le resta Vref para encontrar la tensión del termopar (V1) y convertirla después en la temperatura equivalente tj1, que es la temperatura que realmente se desea conocer. Esta
solución permite usar un único bloque isotérmico para diferentes termopares.




b)Compensación por Hardware:en este caso, en lugar de determinar la temperatura del bloque isotérmico y posteriormente hallar la tensión equivalente Vref, lo que se hace es insertar directamente una tensión equivalente a ésta en el circuito termoeléctrico de tal manera que ambas se compensen y la medida realizada con el voltímetro (V) sea directamente la tensión correspondiente a la temperatura equivalente tj1. Esta solución es muy rápida pero está restringida a un único termopar. Éste es el método que se utiliza en esta práctica.

Explicación de la tabla estándar de termopares.

Un termopar es un dispositivo formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje (efecto seedbeck),que es función de la diferencia de la temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.
En instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado centígrado son difíciles de obtener.
Según la tabla estándar podemos notar que a medida que disminuye la temperatura, disminuyen los niveles de voltaje entregados, y a medida que aumentan los niveles 1,2,3...6 disminuyen los valores en 50mV por cada nivel.

Sensores Piroelectricos

Esta hecho de un material cristalino que genera una pequeña carga eléctrica cuando es expuesto al calor en forma de radiación infrarroja. Cuando la cantidad de radiación es notable el cristal cambia, la cantidad de carga también cambia y puede entonces ser medida con un sensible dispositivo FET construido dentro del sensor. Los elementos del sensor son sensibles a la radiación en un amplio rango entonces se agrega una ventana que actúa como filtro para limitar la radiación de llegada a un rango de 8 a 14 micras donde es mas sensible a la radiación del cuerpo humano.

Sensores piezoeléctricos

El efecto piezoeléctrico consiste en la aparición de una polarización eléctrica en un material al deformarse bajo la acción de un esfuerzo.
Es un efecto reversible, de modo que al aplicar una diferencia de potencial eléctrico a un material piezoeléctrico, aparece una deformación.
Estos fenómenos fueron descubiertos por Jacques y Pierre Curie en 1880.
La piezoelectricidad está relacionada con la estructura cristalina de los materiales.



Las propiedades piezoeléctricas se manifiestan en 20 de las 32 clases cristalográficas, aunque en la práctica se usan sólo unas pocas.
Entre los materiales piezoeléctricos naturales, los de uso más frecuente son el cuarzo y la turmalina.
En cuanto a las sustancias sintéticas, las que han encontrado más aplicación como materiales piezoeléctricos son las cerámicas.

La aplicación del efecto piezoeléctrico está sujeto a una serie de limitaciones.

a) La resistencia eléctrica que presentan los materiales piezoeléctricos aunque es muy grande no es infinita. De modo que al aplicar un esfuerzo constante se genera inicialmente una carga que inevitablemente es drenada al cabo de un tiempo. Por lo tanto, no tienen respuesta en continua.
b) Estos sensores presentan un pico en la respuesta para la frecuencia de resonancia. Por tanto, es preciso trabajar siempre a frecuencias muy inferiores a la de resonancia mecánica.
c) La sensibilidad presenta derivas con la temperatura. Además, por encima de la temperatura de Curie (específica para cada material) desaparece el efecto piezoeléctrico.
d) La impedancia de salida de estos sensores es muy alta, por lo que para medir la tensión de salida es preciso utilizar amplificadores con una impedancia de entrada enorme. Son los denominados amplificadores electrométricos o de carga.

Entre las ventajas de los sensores piezoeléctricos destacaremos las siguientes:
1) Alta sensibilidad, obtenida muchas veces a bajo coste.
2) Alta rigidez mecánica; las deformaciones experimentadas son inferiores a 1μm. Esta alta impedancia mecánica es conveniente para la medida de variables esfuerzo (fuerza, presión, etc)
3) Pequeño tamaño y posibilidad de obtener dispositivos con sensibilidad unidireccional.
Estas características hacen a este tipo de sensores especialmente adecuados para medir todo tipo de vibraciones. Por ejemplo una aplicación típica es como micrófono. También se utilizan mucho en la detección por ultrasonidos.

Sensores fotoeléctricos

Cuando el efecto fotoeléctrico se produce en la barrera de potencial de una unión PN se denomina efecto fotovoltaico. Si la unión PN, en circuito abierto, se somete a una radiación cuya energía supere la anchura de la banda prohibida, aparecen pares electrón-hueco adicionales que se desplazan bajo la acción del campo eléctrico en la zona de la unión. La llegada de electrones a la zona N y de huecos a la zona P, produce una reducción del potencial de contacto de valor VP, que se puede medir mediante conexiones externas a una resistencia de carga. Esta tensión aumenta al aumentar la intensidad de la radiación incidente hasta llegar a la saturación. Si se cortocircuitan los contactos la corriente es proporcional a la intensidad luminosa recibida en un amplio margen. Un fotodiodo, bajo radiación, genera una corriente en el sentido cátodo-ánodo y una tensión ánodo-cátodo positiva, es decir, se comporta como una fuente de tensión dependiente de la iluminación recibida.
La gama de longitudes de onda a la que es sensible el sensor depende del material semiconductor utilizado. Los sensores fotovoltaicos se emplean tanto en aplicaciones donde se mide la luz como en aplicaciones donde la luz se emplea como medio para detectar otra magnitud.
Se comercializan modelos constituidos por un par emisor-detector adaptados, e incluso conectados a un relé para control.