热电偶产生误差及损坏原因的分析

摘要:分析热电偶的测量误差和损坏的原因,提出避免热电偶产生测量误差的方法。
1前言
　　热电偶是用两种不同成分的金属导体首尾相联组成闭合回路,当两端温度不同时,在回路中就会产生热电势,形成热电流。工厂热加工过程中温度测量是由热电偶来完成的,只有热电偶正确、稳定可靠,才能保证温度测量的正确可靠,保证热加T.工艺要求。下面从几个方而对热电偶产生误差的因素进行分析。
2热电偶的退火
　　在热电偶生产过程中，偶丝不可避免地要受到机械的拉伸,偶丝的表面总是受到机械振动,这样必然有应力产生而造成金属晶格的不均匀性。这些物理状态的不--致性，必然导致热电偶的塞贝克系数的变化。塞贝克系数只与热电偶的化学性质和物理特性有关，由此所造成的温度差在几分之一度到几十度不等，所以一支退火不完善或不合格的热电偶不可能达到测温正确。退火的方法可以消除大部分的内应力。
3热电偶的杂质及不均匀性
　　热电偶的偶丝中的杂质与偶丝的热电性能不均匀性是紧密相关的，,即使有微量的杂质,也可以使热电偶的热电动势有明显的变化，而影响到测量结果的复现性。除杂质外导体中还叮能有结构上的缺陷，如点缺陷、金属晶粒边界错位等。通常杂质和结构缺陷是不均分布的,这些缺陷在导体中可形成微小的热电偶节。当这些热电偶节处于温度梯度中,将会影响热电势值的大小，尤其是当热电偶的偶丝中温度分布有变化时，热电势也随之变化，使热电偶示值明显变化,热电偶材料的不均匀性及晶格的改变是反映热电偶质量的重要指标。
4热电偶的不稳定性
　　热电偶的不稳定性就是热电偶的分度值随使用时间和使用条件的不同而引起变化。下面分几个方面对不稳定的原因进行分析。
4.1热电偶的沾污
　　当热电偶受到沾污后，热电偶在测温中就会影响到热电偶的塞贝克系数。由于塞贝克系数的改变,就直接影响了热电偶分度值的正确性。当沾污程度不同时,分度值的变化也是不一样的。对铂铑一铂热电偶来说，如果所用绝缘陶瓷管中含有铁及其它成分的金属杂质,铂丝被沾污后,影响了铂丝的热电性能。又如,在含有硅的高温还原性气氛中使用铂铑-铂热电偶测温时，硅被还原成自由硅而与铂丝化合成铂硅化合物,使铂丝发脆,如在高温盐炉测温中使用铂铑一铂热电偶，使用一段时间后发现铂铑一铂热电偶的偶丝受热部分颜色发灰亮，并且表面粗糙发脆极易折断。又如铂铑-铂热电偶在装配过程中会直接接触偶丝,在偶丝表面形成油膜,造成沾污,这也是热电偶分度不均造成测温不准的原因之一。
4.2热电偶成分的挥发性
　　在合金偶丝中，各种金属成分的比例是严格控制的，在高温状态下，各金属成分的挥发性不同，用一段时间后热电偶中金属成分比例发生改变,造成测温误差。
4.3热电偶的氧化和还原
　　许多热电偶不稳定,产生较大的误差,这是由于热电偶丝的氧化造成的。如镍铬--镍硅热电偶在使用一段时间后，在热电偶表面形成了一层氧化皮,并且随着使用时间增长及温度增高.表面氧化深度不断加厚,使热电偶逐渐变细,表面粗糙,造成了高温下热电势发生变化。
4.4热电偶的脆化
　　脆化是热电偶报废最普遍的原因之--因为沾污、氧化、高温下热电偶金属成分结构发生变化,使偶丝晶格拉长;或在高温下引起的再结晶，都是热电偶偶丝产生脆化的原因，如镍铬--镍硅热电偶在使用一.段时间后，受热部分偶丝外部发灰白,表面粗糙,用手一折即断,而断面处粗糙,晶格发生变化，晶粒变大，没有强度而断裂,造成热电势变化而报废。
5结束语
　　以上对热电偶产生误差的原因进行了分析，解决产生误差的方法从以下几个方面着手。
(1)对于已购人热偶,要求以充分的退火处理消除加工过程中的拉伸,改善细化组织,达到稳定正确测温目的,对于退火温度及时间,要求镍铬一镍硅热电偶在测温上限1300℃处，退火时间在4h以上。对于贵金属铂铑一铂热电偶,-般退火温度为1450℃,退火时间在45~60min。
(2)使用中的热电偶要定期清洗。镍铬--镍硅等热电偶表面清除氧化皮，更换使用过的沾污瓷管;对于铂铑-铂热电偶,使用后检定前要定期清洗热电偶，消除沾污,并且偶丝相互绝缘,具体清洗方法按检定规程中要求部分进行。
(3)及时清理检查热电偶外保护管,清除热电偶保护管内的金属氧化皮、氧化物及碎瓷管粉沫，消除热电偶丝的沾污源。
(4)在氧化性气体及还原性气氛中使用的热电偶,要经常检查外保护管,预防有害气体渗透，防止热电偶管烧裂气氛直接进入而造成严重损坏。