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熱電偶測量不穩(wěn)定因素的主要來源
在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度類傳感器是溫度測量環(huán)節(jié)的核心部分，品種繁多。按測量方式分為接觸式和非接觸式兩大類，按測溫材質(zhì)和信號類型分為電阻式和熱電動勢式兩大類，即我們通常所說的熱電阻和熱電偶。其中，熱電偶是應(yīng)用最廣泛的測溫元件之一，因其價格低廉，測溫區(qū)間較寬，輸出信號穩(wěn)定，耐惡劣環(huán)境等因素，已經(jīng)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。
然而在測量過程中熱電偶會因為測量條件和環(huán)境限制而導(dǎo)致出現(xiàn)測量結(jié)果的不穩(wěn)定性。例如：污染、氧化、還原、物理條件、脆裂、照射就是影響熱電偶測量結(jié)果不穩(wěn)定性的主要來源。今天，我們就一起看一下造成熱電偶不穩(wěn)定因素的主要來源。
熱電偶不穩(wěn)定性主要來源
玷污
玷污會影響熱電偶的塞貝克系數(shù)。熱電偶偶絲材料往往受到環(huán)境氣氛或保護(hù)管雜質(zhì)玷污，不同程度的玷污所產(chǎn)生的附加電勢也不同，這種附加電勢將改變原來的分度特性，這是造成熱電偶示值不穩(wěn)定的一個因素。例如，鉑銠10-鉑熱電偶，當(dāng)使用的陶瓷管中含有鐵的雜質(zhì)，鉑銠絲受鐵玷污后，就影響其熱電特性；當(dāng)在含硅的高溫還原性氣氛中使用時，由于硅被還原成自由硅而與鉑銠絲化合成為鉑硅化合物，使偶絲變脆。檢定標(biāo)準(zhǔn)熱電偶所用的絕緣瓷管都要求用王水清洗，高溫烘烤并規(guī)定正、負(fù)極的穿孔極性。若在常用的管中把熱電極的正、負(fù)極穿錯，原穿鉑銠孔中的鉑，會向鉑極滲透而改變標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電特性。上述種種情況都會影響熱電偶的穩(wěn)定性。
熱電極在高溫下?lián)]發(fā)
熱電偶的偶絲材料多數(shù)是合金材料，由于各組分材料的蒸氣壓不同，所以揮發(fā)的程度也不同，在高溫下使用一定時間后，合金成分比例就有所改變，這將導(dǎo)致熱電勢產(chǎn)生明顯變化。
氧化還原
許多熱電偶的不穩(wěn)定性是由于偶絲氧化造成的。銅-康銅、鐵-康銅、鎳鉻-鎳硅等熱電偶都能發(fā)生氧化反應(yīng)。如果熱電極是均勻氧化，影響可能小一些；若是具有擇優(yōu)氧化，則其影響是很嚴(yán)重的。在低氧分壓中(即缺氧的情況下)，鎳鉻電極中的鉻將產(chǎn)生擇優(yōu)氧化而改變偶絲的組合成分。
脆化
脆化是熱電偶報廢的最普遍因素。熱電偶的熱電極由于玷污、晶粒生長以及發(fā)生氧化還原反應(yīng)和長期在高溫下再結(jié)晶等因素，都是導(dǎo)致熱電極脆化的原因。熱電極用于原子反應(yīng)堆中，受到中子轟擊，其中某種元素蛻變成其他元素，改變了熱電極成分。如鎧裝鉑銠熱電偶的銠會轉(zhuǎn)變?yōu)殁Z，少量的鉑會先變成金，再變成汞，使熱電特性發(fā)生變化，熱電勢變小。而廉金屬熱電偶，有的對中子輻射嬗變不明顯，如鐵、鎳鉻、鎳鋁(硅)。但銅在輻射下嬗變引起很大的成分改變。因此，在有中子輻射的情況下，使用鎳鉻一鎳鋁熱電偶較為適宜，鎳鉻硅一鎳硅(N型)熱電偶更優(yōu)。
受外力作用
劇烈的彎曲或其他任何類型的加工硬化在熱電偶絲中形成的內(nèi)應(yīng)力可能產(chǎn)生物理上的不均勻性，細(xì)心操作可以避免大部分由此引起的不均勻性。裝配好的熱電偶經(jīng)過適當(dāng)?shù)耐嘶鹨部稍谀撤N程度上減少這種不均勻性。
物理科普科學(xué)
然而在測量過程中熱電偶會因為測量條件和環(huán)境限制而導(dǎo)致出現(xiàn)測量結(jié)果的不穩(wěn)定性。例如：污染、氧化、還原、物理條件、脆裂、照射就是影響熱電偶測量結(jié)果不穩(wěn)定性的主要來源。今天，我們就一起看一下造成熱電偶不穩(wěn)定因素的主要來源。
熱電偶不穩(wěn)定性主要來源
玷污
玷污會影響熱電偶的塞貝克系數(shù)。熱電偶偶絲材料往往受到環(huán)境氣氛或保護(hù)管雜質(zhì)玷污，不同程度的玷污所產(chǎn)生的附加電勢也不同，這種附加電勢將改變原來的分度特性，這是造成熱電偶示值不穩(wěn)定的一個因素。例如，鉑銠10-鉑熱電偶，當(dāng)使用的陶瓷管中含有鐵的雜質(zhì)，鉑銠絲受鐵玷污后，就影響其熱電特性；當(dāng)在含硅的高溫還原性氣氛中使用時，由于硅被還原成自由硅而與鉑銠絲化合成為鉑硅化合物，使偶絲變脆。檢定標(biāo)準(zhǔn)熱電偶所用的絕緣瓷管都要求用王水清洗，高溫烘烤并規(guī)定正、負(fù)極的穿孔極性。若在常用的管中把熱電極的正、負(fù)極穿錯，原穿鉑銠孔中的鉑，會向鉑極滲透而改變標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電特性。上述種種情況都會影響熱電偶的穩(wěn)定性。
熱電極在高溫下?lián)]發(fā)
熱電偶的偶絲材料多數(shù)是合金材料，由于各組分材料的蒸氣壓不同，所以揮發(fā)的程度也不同，在高溫下使用一定時間后，合金成分比例就有所改變，這將導(dǎo)致熱電勢產(chǎn)生明顯變化。
氧化還原
許多熱電偶的不穩(wěn)定性是由于偶絲氧化造成的。銅-康銅、鐵-康銅、鎳鉻-鎳硅等熱電偶都能發(fā)生氧化反應(yīng)。如果熱電極是均勻氧化，影響可能小一些；若是具有擇優(yōu)氧化，則其影響是很嚴(yán)重的。在低氧分壓中(即缺氧的情況下)，鎳鉻電極中的鉻將產(chǎn)生擇優(yōu)氧化而改變偶絲的組合成分。
脆化
脆化是熱電偶報廢的最普遍因素。熱電偶的熱電極由于玷污、晶粒生長以及發(fā)生氧化還原反應(yīng)和長期在高溫下再結(jié)晶等因素，都是導(dǎo)致熱電極脆化的原因。熱電極用于原子反應(yīng)堆中，受到中子轟擊，其中某種元素蛻變成其他元素，改變了熱電極成分。如鎧裝鉑銠熱電偶的銠會轉(zhuǎn)變?yōu)殁Z，少量的鉑會先變成金，再變成汞，使熱電特性發(fā)生變化，熱電勢變小。而廉金屬熱電偶，有的對中子輻射嬗變不明顯，如鐵、鎳鉻、鎳鋁(硅)。但銅在輻射下嬗變引起很大的成分改變。因此，在有中子輻射的情況下，使用鎳鉻一鎳鋁熱電偶較為適宜，鎳鉻硅一鎳硅(N型)熱電偶更優(yōu)。
受外力作用
劇烈的彎曲或其他任何類型的加工硬化在熱電偶絲中形成的內(nèi)應(yīng)力可能產(chǎn)生物理上的不均勻性，細(xì)心操作可以避免大部分由此引起的不均勻性。裝配好的熱電偶經(jīng)過適當(dāng)?shù)耐嘶鹨部稍谀撤N程度上減少這種不均勻性。
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