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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，已經廣泛用于工業(yè)生產中。

然而在測量過程中熱電偶會因為測量條件和環(huán)境限制而導致出現測量結果的不穩(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。熱電偶偶絲材料往往受到環(huán)境氣氛或保護管雜質玷污，不同程度的玷污所產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，當使用的陶瓷管中含有鐵的雜質，鉑銠絲受鐵玷污后，就影響其熱電特性；當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。檢定標準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、負極的穿孔極性。若在常用的管中把熱電極的正、負極穿錯，原穿鉑銠孔中的鉑，會向鉑極滲透而改變標準熱電偶的熱電特性。上述種種情況都會影響熱電偶的穩(wěn)定性。

熱電極在高溫下揮發(fā)

熱電偶的偶絲材料多數是合金材料，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，這將導致熱電勢產生明顯變化。

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。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，則其影響是很嚴重的。在低氧分壓中(即缺氧的情況下)，鎳鉻電極中的鉻將產生擇優(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)生氧化還原反應和長期在高溫下再結晶等因素，都是導致熱電極脆化的原因。熱電極用于原子反應堆中，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應力可能產生物理上的不均勻性，細心操作可以避免大部分由此引起的不均勻性。裝配好的熱電偶經過適當的退火也可在某種程度上減少這種不均勻性。

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