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(shí)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(dòng)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(dòng)。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(shí)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(dòng)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(gè)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(jì)量部門判定不合格時(shí)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(shí)際使用時(shí)，裝配式熱電偶通常有保護(hù)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(hù)管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實(shí)際使用壽命的判斷，必須是通過長期收集、積累實(shí)際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，才有可能給出較準(zhǔn)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(hù)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(dāng)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(diǎn)，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(huì)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(xì)探討了測溫點(diǎn)的選擇、熱電偶的插入深度、響應(yīng)時(shí)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(xué)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(shí)要注意。氣氛的影響以氫氣，碳?xì)浠衔?、金屬蒸氣等尤為?yán)重。因此，用于高溫的熱電阻，其絲材、骨架及保護(hù)管等均要充分洗凈，并經(jīng)熱處理后再使用。

2、熱電阻保護(hù)管的劣化

決定熱電阻壽命的最主要因素是熱電阻保護(hù)管的機(jī)械強(qiáng)度及抗化學(xué)腐蝕的能力，同時(shí)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(xì)談到這個(gè)問題。因此，必須依據(jù)被測介質(zhì)、氣氛等，認(rèn)真選擇保護(hù)管， 否則不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測溫。熱電阻保護(hù)管選擇方法和熱電偶保護(hù)管選擇方法是一樣的