熱電偶隨著社會(huì)的發(fā)展而占據(jù)不小的位置，熱電偶已成為目前溫度測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用zui廣泛的感溫元件。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、陶瓷、科學(xué)研究等領(lǐng)域。
在工業(yè)生產(chǎn)中,熱電偶是溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)中*的傳感器。我們常用的熱電偶按材質(zhì)可分為廉金屬熱電偶和貴金屬熱電偶。顧名思義,廉金屬熱電偶使用的材料一般為鎳、鉻、硅、鐵、銅等容易獲得的廉價(jià)材料的合金,而貴金屬熱電偶使用的材料則是鉑、鍺、銥等貴重金屬的合金。常用的廉金屬熱電偶有E、J、K、T等型號(hào)熱電偶,常用的貴金屬熱電偶有B、S等型號(hào)的熱電偶。1傳統(tǒng)廉金屬熱電偶的缺點(diǎn) 傳統(tǒng)廉金屬熱電偶E、J、K和T等型號(hào)熱電偶雖然造價(jià)低廉,運(yùn)行與維護(hù)成本相對(duì)較低,但其本身具有不可克服的兩大缺點(diǎn): *,測(cè)量范圍的局限性。這幾種熱電偶中只有K型熱電偶測(cè)量溫度上限zui高,短時(shí)間可達(dá)1300℃。但實(shí)際使用中一般在1200℃以上只能持續(xù)使用較短時(shí)間(約半小時(shí)左右),超過(guò)一定時(shí)限熱電偶即要損壞。而一般的鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中,熱電偶使用zui多的地方是各種爐、窯,其加熱溫度往往在1200℃一1250℃之間,短時(shí)間甚至達(dá)到1300℃左右。因此,為了適應(yīng)生產(chǎn)需要,保證熱電偶的使用安全,貴金屬熱電偶如B或S型熱電偶在爐、窯上應(yīng)用較為普遍,從而造成生產(chǎn)運(yùn)行與維護(hù)成本的上升。
熱電偶實(shí)際使用時(shí),裝配式熱電偶通常帶有保護(hù)管,只有在特殊情況下才裸絲使用。因此,在多數(shù)場(chǎng)合下,保護(hù)管的壽命決定了熱電偶?jí)勖?duì)熱電偶的實(shí)際使用壽命的判斷,必須是通過(guò)長(zhǎng)期征集、積累實(shí)際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù),才有可能給出準(zhǔn)確的結(jié)果。
正確使用熱電偶能夠保證我們測(cè)得準(zhǔn)確的溫度,反之,則容易對(duì)溫度的測(cè)量產(chǎn)生不良的影響。熱電偶的工作原理是基于賽貝克效應(yīng),即:如果A、B是由兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度(T,T0)時(shí),回路中就有電流通過(guò),那么兩端之間就存在賽貝克電勢(shì)——熱電勢(shì),記為EAB(T,T0)。其值與組成熱電偶的金屬材料性質(zhì)、熱端與冷端的溫度差的大小有關(guān),而與熱電極的長(zhǎng)短、直徑大小無(wú)關(guān)。此不同導(dǎo)體的組合稱(chēng)熱電偶,T端稱(chēng)工作端(熱端);T0稱(chēng)為參考端(冷端)。熱電偶作為測(cè)溫的一次元件,因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快和測(cè)溫范圍廣以及可遠(yuǎn)距離測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用,
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(zhǎng)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,同周?chē)h(huán)境中的氣體也要發(fā)生反應(yīng)。伴隨上述變化,熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)也將極其敏感地發(fā)生變化。因此熱電偶的劣化是不可避免的。熱電偶的劣化是一個(gè)量變過(guò)程,對(duì)其定量很困難,將隨熱電偶的種類(lèi)、直徑、使用溫度、氣氛、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(guò)允許誤差,甚至斷線不能使用的時(shí)間。有關(guān)熱電偶使用壽命的判斷,日本是依據(jù)JIS(C-1602-1995)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的熱電偶連續(xù)使用時(shí)間。對(duì)B、R、S型熱電偶而言為2 000 h,K、E、J、T型熱電偶為10 000h。
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