为增进大家对热电偶的认识,本文将对热电偶的选择以及热电偶的使用寿命予以介绍。如果你对热电偶具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。
一、热电偶的选择
热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。
1、测量精度和温度测量范围的选择
使用温度在1300~1800℃,要求精度又比较高时,一般选用b型热电偶;要求精度不高,气氛又允许可用钨铼热电偶,高于1800℃一般选用钨铼热电偶;使用温度在1000~1300℃要求精度又比较高可用s型热电偶和n型热电偶;在1000℃以下一般用k型热电偶和n型热电偶,低于400℃一般用e型热电偶;250℃下以及负温测量一般用t型电偶,在低温时t型热电偶稳定而且精度高。
2、使用气氛的选择
s型、b型、k型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用,j型和t型热电偶适合于弱氧化和还原气氛,若使用气密性比较好的保护管,对气氛的要求就不太严格。
3、耐久性及热响应性的选择
线径大的热电偶耐久性好,但响应较慢一些,对于热容量大的热电偶,响应就慢,测量梯度大的温度时,在温度控制的情况下,控温就差。要求响应时间快又要求有一定的耐久性,选择铠装偶比较合适。
4、测量对象的性质和状态对热电偶的选择
运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高,有化学污染的气氛要求有保护管,有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。
5、注意事项
◆热电偶公称压力:一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。
◆热电偶最小插入深度:应不小于其保护套管外径的8-10倍(特列产品例外)
◆绝缘电阻:当周围空气温度为15-35℃,相对湿度《80%时绝缘电阻≥5兆欧(电压100v)。具有防溅式接线盒的热电偶,当相对温度为93± 3℃ 时,绝缘电阻≥0.5兆欧(电压100v)
◆高温下的绝缘电阻:热电偶在高温下,其热电极(包括双支式)与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻(按每米计)应大于下表规定的值。
二、热电偶的使用寿命
热电偶的劣化是一个量变过程,对其定量很困难,它将随热电偶的种类、直径、使用温度、气氛和时间的不同而变化。热电偶的使用寿命是指热电偶劣化发展到超过允许误差。
①装配式热电偶的寿命
我国标准中仅对热电偶的稳定性有要求,即规定在某一温度下经200h使用前后热电动势的变化范围。但是,尚未发现对使用寿命有规定,只有在计量部门判定不合格时才停止使用。转包生产用的工作用廉金属热电偶一般只要求使用一次。在实际使用时,装配式热电偶通常有保护管,只有在特殊情况下才裸丝使用。因此,在多数场合下,保护管的寿命决定了热电偶寿命。对热电偶的实际使用寿命的判断,必须是通过长期收集、积累实际使用状态下的数据,才有可能给出较准确的结果。
②铠装热电偶的寿命
由于铠装热电偶有套管保护与外界环境隔绝,因此套管材质对铠装热电偶的寿命影响很大,必须根据用途选择热电偶丝及金属套管。当材质选定后,其寿命又随着铠装热电偶直径的增大而增加。铠装热电偶同装配式热电偶相比,虽有许多优点,但很容易发生劣化。
热电偶是在科研、工业生产中最常用的温度传感器,虽然结构简单,但是,使用中不注意仍然会产生较大测量误差。本文主要通过对使用中容易出现的问题,详细探讨了测温点的选择、热电偶的插入深度、响应时间及热辐射等产生误差的主要原因,并指出热电偶不均度、热电偶使用中应注意的问题,对提高测量精度,延长热电偶使用寿命有一定帮助。
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