熱電偶產生誤差及損壞原因的分析

摘要:分析熱電偶的測量誤差和損壞的原因,提出避免熱電偶產生測量誤差的方法。
1前言
　　熱電偶是用兩種不同成分的金屬導體首尾相聯組成閉合回路,當兩端溫度不同時,在回路中就會產生熱電勢,形成熱電流。工廠熱加工過程中溫度測量是由熱電偶來完成的,只有熱電偶正確、穩定可靠,才能保證溫度測量的正確可靠,保證熱加T.工藝要求。下面從幾個方而對熱電偶產生誤差的因素進行分析。
2熱電偶的退火
　　在熱電偶生產過程中，偶絲不可避免地要受到機械的拉伸,偶絲的表面總是受到機械振動,這樣必然有應力產生而造成金屬晶格的不均勻性。這些物理狀態的不--致性，必然導致熱電偶的塞貝克系數的變化。塞貝克系數只與熱電偶的化學性質和物理特性有關，由此所造成的溫度差在幾分之一度到幾十度不等，所以一支退火不完善或不合格的熱電偶不可能達到測溫正確。退火的方法可以消除大部分的內應力。
3熱電偶的雜質及不均勻性
　　熱電偶的偶絲中的雜質與偶絲的熱電性能不均勻性是緊密相關的，,即使有微量的雜質,也可以使熱電偶的熱電動勢有明顯的變化，而影響到測量結果的復現性。除雜質外導體中還叮能有結構上的缺陷，如點缺陷、金屬晶粒邊界錯位等。通常雜質和結構缺陷是不均分布的,這些缺陷在導體中可形成微小的熱電偶節。當這些熱電偶節處于溫度梯度中,將會影響熱電勢值的大小，尤其是當熱電偶的偶絲中溫度分布有變化時，熱電勢也隨之變化，使熱電偶示值明顯變化,熱電偶材料的不均勻性及晶格的改變是反映熱電偶質量的重要指標。
4熱電偶的不穩定性
　　熱電偶的不穩定性就是熱電偶的分度值隨使用時間和使用條件的不同而引起變化。下面分幾個方面對不穩定的原因進行分析。
4.1熱電偶的沾污
　　當熱電偶受到沾污后，熱電偶在測溫中就會影響到熱電偶的塞貝克系數。由于塞貝克系數的改變,就直接影響了熱電偶分度值的正確性。當沾污程度不同時,分度值的變化也是不一樣的。對鉑銠一鉑熱電偶來說，如果所用絕緣陶瓷管中含有鐵及其它成分的金屬雜質,鉑絲被沾污后,影響了鉑絲的熱電性能。又如,在含有硅的高溫還原性氣氛中使用鉑銠-鉑熱電偶測溫時，硅被還原成自由硅而與鉑絲化合成鉑硅化合物,使鉑絲發脆,如在高溫鹽爐測溫中使用鉑銠一鉑熱電偶，使用一段時間后發現鉑銠一鉑熱電偶的偶絲受熱部分顏色發灰亮，并且表面粗糙發脆極易折斷。又如鉑銠-鉑熱電偶在裝配過程中會直接接觸偶絲,在偶絲表面形成油膜,造成沾污,這也是熱電偶分度不均造成測溫不準的原因之一。
4.2熱電偶成分的揮發性
　　在合金偶絲中，各種金屬成分的比例是嚴格控制的，在高溫狀態下，各金屬成分的揮發性不同，用一段時間后熱電偶中金屬成分比例發生改變,造成測溫誤差。
4.3熱電偶的氧化和還原
　　許多熱電偶不穩定,產生較大的誤差,這是由于熱電偶絲的氧化造成的。如鎳鉻--鎳硅熱電偶在使用一段時間后，在熱電偶表面形成了一層氧化皮,并且隨著使用時間增長及溫度增高.表面氧化深度不斷加厚,使熱電偶逐漸變細,表面粗糙,造成了高溫下熱電勢發生變化。
4.4熱電偶的脆化
　　脆化是熱電偶報廢最普遍的原因之--因為沾污、氧化、高溫下熱電偶金屬成分結構發生變化,使偶絲晶格拉長;或在高溫下引起的再結晶，都是熱電偶偶絲產生脆化的原因，如鎳鉻--鎳硅熱電偶在使用一.段時間后，受熱部分偶絲外部發灰白,表面粗糙,用手一折即斷,而斷面處粗糙,晶格發生變化，晶粒變大，沒有強度而斷裂,造成熱電勢變化而報廢。
5結束語
　　以上對熱電偶產生誤差的原因進行了分析，解決產生誤差的方法從以下幾個方面著手。
(1)對于已購人熱偶,要求以充分的退火處理消除加工過程中的拉伸,改善細化組織,達到穩定正確測溫目的,對于退火溫度及時間,要求鎳鉻一鎳硅熱電偶在測溫上限1300℃處，退火時間在4h以上。對于貴金屬鉑銠一鉑熱電偶,-般退火溫度為1450℃,退火時間在45~60min。
(2)使用中的熱電偶要定期清洗。鎳鉻--鎳硅等熱電偶表面清除氧化皮，更換使用過的沾污瓷管;對于鉑銠-鉑熱電偶,使用后檢定前要定期清洗熱電偶，消除沾污,并且偶絲相互絕緣,具體清洗方法按檢定規程中要求部分進行。
(3)及時清理檢查熱電偶外保護管,清除熱電偶保護管內的金屬氧化皮、氧化物及碎瓷管粉沫，消除熱電偶絲的沾污源。
(4)在氧化性氣體及還原性氣氛中使用的熱電偶,要經常檢查外保護管,預防有害氣體滲透，防止熱電偶管燒裂氣氛直接進入而造成嚴重損壞。