熱電偶是測(cè)溫中應(yīng)用廣泛的溫度器件,其主要特點(diǎn)是測(cè)量范圍寬、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好??蛇h(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào),便于自動(dòng)控制和集中控制。
溫度測(cè)量的原理是基于熱電效應(yīng)。當(dāng)兩個(gè)不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成一個(gè)閉合回路時(shí),當(dāng)兩個(gè)觸點(diǎn)處的溫度不同時(shí),就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),也稱為塞貝克效應(yīng)。閉合電路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種電勢(shì)組成;熱電勢(shì)和接觸電勢(shì)。熱電勢(shì)是指同一導(dǎo)體兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)。不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度,因此它們會(huì)產(chǎn)生不同的電位。顧名思義,接觸電位是指兩個(gè)不同的導(dǎo)體接觸時(shí)形成的電位,由于它們的電子密度不同,會(huì)產(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散。當(dāng)它們達(dá)到一定的平衡時(shí),接觸電位的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料特性和它們接觸點(diǎn)的溫度。
這幾點(diǎn)因素會(huì)讓熱電偶的表現(xiàn)不穩(wěn)定:
1、污染
污染影響塞貝克系數(shù)。熱電偶線材經(jīng)常受到環(huán)境大氣或保護(hù)管內(nèi)雜質(zhì)的污染,不同程度的污染所產(chǎn)生的附加電位也不同。這種額外的電位會(huì)改變?cè)械姆侄忍匦?,這是造成示值不穩(wěn)定的一個(gè)因素。
2、熱電極在高溫下?lián)]發(fā)
偶線材料多為合金材料。由于各成分材料的蒸氣壓不同,揮發(fā)程度也不同。在高溫下使用一定時(shí)間后,合金成分的比例會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致熱電勢(shì)發(fā)生明顯變化。
3、氧化還原
許多不穩(wěn)定性是由均勻的導(dǎo)線氧化引起的??点~、康銅和鎳鉻鎳硅可發(fā)生氧化反應(yīng)。如果熱電極被均勻氧化,影響可能會(huì)更?。蝗绻袃?yōu)先氧化,它的影響是很嚴(yán)重的。在氧分壓低(即缺氧)的情況下,鎳鉻電極中的鉻會(huì)產(chǎn)生優(yōu)先氧化,改變偶絲的結(jié)合成分。
4、脆化
脆化是報(bào)廢的常見(jiàn)因素。熱電極的脆化是由污染、晶粒長(zhǎng)大、氧化還原反應(yīng)和在高溫下長(zhǎng)期再結(jié)晶引起的。熱電電極用于原子反應(yīng)堆并受到中子的轟擊,其中一些元素退化為其他元素,從而改變了熱電電極的成分。
5、外力作用下
熱電偶導(dǎo)線因嚴(yán)重彎曲或任何其他類型的加工硬化而形成的內(nèi)應(yīng)力可能會(huì)產(chǎn)生物理不均勻性,小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(guò)適當(dāng)?shù)耐嘶鹨部稍谀撤N程度上減少這種不均勻性。