熱電偶是應(yīng)用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。
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?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?shù)耐嘶鹨部稍谀撤N程度上減少這種不均勻性。