熱電偶劣化與使用壽命

熱電偶劣化與使用壽命

我們熱電偶的使用壽命與其劣化有關(guān)，所謂熱電偶的劣化，即熱電偶經(jīng)使用后，出現(xiàn)老化變質(zhì)的現(xiàn)象。由金屬或合金構(gòu)成的熱電偶，在高溫下其內(nèi)部晶粒要逐漸長大。同時合金中含有少量雜質(zhì)，其位置或形狀也將發(fā)生變化，而且，對周圍環(huán)境中的還原或氧化性氣體也要發(fā)生反應(yīng)。伴隨上述變化，熱電偶的熱電動勢也將極其敏感的發(fā)生變化。

1、熱電偶的劣化

熱電偶的使用壽命是大家非常關(guān)心的事，否則，心中無數(shù)將十分被動。熱電偶的使用壽命與其劣化有關(guān)，所謂熱電偶的劣化，即熱電偶經(jīng)使用后，出現(xiàn)老化變質(zhì)的現(xiàn)象。由金屬或合金構(gòu)成的熱電偶，在高溫下其內(nèi)部晶粒要逐漸長大。同時合金中含有少量雜質(zhì)，其位置或形狀也將發(fā)生變化，而且，對周圍環(huán)境中的還原或氧化性氣體也要發(fā)生反應(yīng)。伴隨上述變化，熱電偶的熱電動勢也將極其敏感的發(fā)生變化。因此熱電偶的劣化現(xiàn)象是不可避免的。

2、熱電偶的使用壽命

熱電偶的劣化是一個量變過程，對其定量很困難，它將隨熱電偶的種類、直徑、使用溫度、氣氛和時間的不同而變化。熱電偶的使用壽命是指熱電偶劣化發(fā)展到超過允許誤差。

①裝配式熱電偶的壽命

我國標準中僅對熱電偶的穩(wěn)定性有要求，即規(guī)定在某一溫度下經(jīng)200h使用前后熱電動勢的變化范圍。但是，尚未發(fā)現(xiàn)對使用壽命有規(guī)定，只有在計量部門判定不合格時才停止使用。轉(zhuǎn)包生產(chǎn)用的工作用廉金屬熱電偶一般只要求使用一次。在實際使用時，裝配式熱電偶通常有保護管，只有在特殊情況下才裸絲使用。因此，在多數(shù)場合下，保護管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實際使用壽命的判斷，必須是通過長期收集、積累實際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，才有可能給出較準確的結(jié)果。

②鎧裝熱電偶的壽命

由于鎧裝熱電偶有套管保護與外界環(huán)境隔絕，因此套管材質(zhì)對鎧裝熱電偶的壽命影響很大，必須根據(jù)用途選擇熱電偶絲及金屬套管。當材質(zhì)選定后，其壽命又隨著鎧裝熱電偶直徑的增大而增加。鎧裝熱電偶同裝配式熱電偶相比，雖有許多優(yōu)點，但很容易發(fā)生劣化。

熱電偶是在科研、工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度傳感器，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是，使用中不注意仍然會產(chǎn)生較大測量誤差。本文主要通過對使用中容易出現(xiàn)的問題，詳細探討了測溫點的選擇、熱電偶的插入深度、響應(yīng)時間及熱輻射等產(chǎn)生誤差的主要原因，并指出熱電偶不均度、熱電偶使用中應(yīng)注意的問題，對提高測量精度，延長熱電偶使用壽命有一定幫助。

1、熱電阻絲的劣化

用于熱電阻的絲材有鉑、鎳及銅等。為了謀求其特性穩(wěn)定，不僅材質(zhì)本身物理性能應(yīng)穩(wěn)定，而且其化學組成也應(yīng)是高純的，通常的純度為99.99%-99.999%或超高純。如果純度下降，則電阻溫度系數(shù)將發(fā)生變化，致使偏差增大。一般情況下，絲材純度越低，電阻溫度系數(shù)也越小。

用高純鉑絲制作的熱電阻，由于使用氣氛的影響，絲材要發(fā)生劣化，使電阻溫度系數(shù)下降，而且此種劣化速度隨溫度升高呈指數(shù)增加，使用時要注意。氣氛的影響以氫氣，碳氫化合物、金屬蒸氣等尤為嚴重。因此，用于高溫的熱電阻，其絲材、骨架及保護管等均要充分洗凈，并經(jīng)熱處理后再使用。

2、熱電阻保護管的劣化

決定熱電阻壽命的最主要因素是熱電阻保護管的機械強度及抗化學腐蝕的能力，同時熱電阻廠家使用的測溫元件品質(zhì)也影響熱電阻壽命，在文章《選對鉑電阻元件，提高鉑電阻質(zhì)量和使用壽命》中詳細談到這個問題。因此，必須依據(jù)被測介質(zhì)、氣氛等，認真選擇保護管， 否則不能實現(xiàn)連續(xù)測溫。熱電阻保護管選擇方法和熱電偶保護管選擇方法是一樣的