熱電偶隨著社會的發(fā)展而占據(jù)不小的位置，熱電偶已成為目前溫度測量領域中應用zui廣泛的感溫元件。它廣泛應用于機械、化工、陶瓷、科學研究等領域。
在工業(yè)生產(chǎn)中,熱電偶是溫度檢測與控制系統(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等型號熱電偶,常用的貴金屬熱電偶有B、S等型號的熱電偶。1傳統(tǒng)廉金屬熱電偶的缺點 傳統(tǒng)廉金屬熱電偶E、J、K和T等型號熱電偶雖然造價低廉,運行與維護成本相對較低,但其本身具有不可克服的兩大缺點: *,測量范圍的局限性。這幾種熱電偶中只有K型熱電偶測量溫度上限zui高,短時間可達1300℃。但實際使用中一般在1200℃以上只能持續(xù)使用較短時間(約半小時左右),超過一定時限熱電偶即要損壞。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,短時間甚至達到1300℃左右。因此,為了適應生產(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、窯上應用較為普遍,從而造成生產(chǎn)運行與維護成本的上升。
熱電偶實際使用時,裝配式熱電偶通常帶有保護管,只有在特殊情況下才裸絲使用。因此,在多數(shù)場合下,保護管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實際使用壽命的判斷,必須是通過長期征集、積累實際使用狀態(tài)下的數(shù)據(jù),才有可能給出準確的結(jié)果。
正確使用熱電偶能夠保證我們測得準確的溫度,反之,則容易對溫度的測量產(chǎn)生不良的影響。熱電偶的工作原理是基于賽貝克效應,即:如果A、B是由兩種不同成分的均質(zhì)導體組成的閉合回路,當兩端存在溫度梯度(T,T0)時,回路中就有電流通過,那么兩端之間就存在賽貝克電勢——熱電勢,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,而與熱電極的長短、直徑大小無關。此不同導體的組合稱熱電偶,T端稱工作端(熱端);T0稱為參考端(冷端)。熱電偶作為測溫的一次元件,因其結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、動態(tài)響應快和測溫范圍廣以及可遠距離測量等優(yōu)點而得到廣泛應用,
熱電偶的使用壽命與其劣化有關,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)部晶粒要逐漸長大,同時,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,同周圍環(huán)境中的氣體也要發(fā)生反應。伴隨上述變化,熱電偶的熱電動勢也將極其敏感地發(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量變過程,對其定量很困難,將隨熱電偶的種類、直徑、使用溫度、氣氛、時間的不同而變化。熱電偶的使用壽命是指熱電偶劣化發(fā)展到超過允許誤差,甚至斷線不能使用的時間。有關熱電偶使用壽命的判斷,日本是依據(jù)JIS(C-1602-1995)標準中規(guī)定的熱電偶連續(xù)使用時間。對B、R、S型熱電偶而言為2 000 h,K、E、J、T型熱電偶為10 000h。
