1、熱電偶的正確使用及測(cè)量誤差東北大學(xué) （沈陽(yáng)）王魁漢東大三建 （沈陽(yáng)）王楠東大三建 （沈陽(yáng)）王柏忠摘要：熱電偶是一種最簡(jiǎn)單最普通的溫度傳感器。在使用時(shí)不注意，也會(huì)引起較大測(cè)量誤差。針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題，詳細(xì)探討影響測(cè)量誤差的主要因素：熱電偶插入深度響應(yīng)時(shí)間熱輻射及熱阻抗等，指出熱電偶絲不均質(zhì)鎧裝熱電偶分流誤差K型熱電偶的選擇性氧化K狀態(tài)使用氣氛絕緣電阻及熱電偶劣化等在使用中應(yīng)注意事項(xiàng)。對(duì)提高測(cè)量精度，延長(zhǎng)熱電偶?jí)勖幸欢◣椭?。關(guān)鍵詞：響應(yīng)時(shí)間； 熱輻射； 分流誤差； K狀態(tài)； 熱電偶劣化1. 前言在現(xiàn)有的測(cè)溫系統(tǒng)中，最常用的溫度傳感器熱電偶，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往被誤認(rèn)為“熱電偶兩根線，接上就完事”

2、，其實(shí)并非如此。熱電偶的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但在使用中仍然會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。例如：安裝或使用方法不當(dāng)，將會(huì)引起較大的測(cè)量誤差，甚至檢定合格的熱電偶也會(huì)因操作不當(dāng)，在使用時(shí)不合格，在滲碳等還原性氣氛中，如果不注意，K型熱電偶也會(huì)因選擇性氧化而超差。為了提高測(cè)量精度，減少測(cè)量誤差，延長(zhǎng)熱電偶使用壽命，要求使用者不僅應(yīng)具備儀表方面的操作技能，而且還應(yīng)具有物理、化學(xué)及材料等多方面知識(shí)。作者根據(jù)多年實(shí)踐，并參閱有關(guān)資料較詳細(xì)地介紹熱電偶的正確使用及測(cè)量誤差。2測(cè)量誤差的主要影響因素1）插入深度的影響 測(cè)溫點(diǎn)的選擇。熱電偶的安裝位置，即測(cè)溫點(diǎn)的選擇是最重要的。測(cè)溫點(diǎn)的位置，對(duì)于生產(chǎn)工藝過(guò)程而言，一定要具有典型性、

3、代表性，否則將失去測(cè)量與控制的意義。 插入深度。 熱電偶插入被測(cè)場(chǎng)所時(shí)，沿著傳感器的長(zhǎng)度方向?qū)a(chǎn)生熱流。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)就會(huì)有熱損失。致使熱電偶與被測(cè)對(duì)象的溫度不一致而產(chǎn)生測(cè)溫誤差?？傊?，由熱傳導(dǎo)而引起的誤差，與插入深度有關(guān)。而插入深度又與保護(hù)管材質(zhì)有關(guān)。金屬保護(hù)管因其導(dǎo)熱性能好，其插入深度應(yīng)該深一些（約為直徑的1520倍），陶瓷材料絕熱性能好，可插入淺一些（約為直徑的10-15倍）。對(duì)于工程測(cè)溫，其插入深度還與測(cè)量對(duì)象是靜止或流動(dòng)等狀態(tài)有關(guān)，如流動(dòng)的液體或高速氣流溫度的測(cè)量，將不受上述限制，插入深度可以淺一些，具體數(shù)值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。 響應(yīng)時(shí)間的影響 接觸法測(cè)溫的基本原理是測(cè)溫元件要與被測(cè)對(duì)象達(dá)

4、到熱平衡。因此，在測(cè)溫時(shí)需要保持一定時(shí)間，才能使兩者達(dá)到熱平衡。而保持時(shí)間的長(zhǎng)短，同測(cè)溫元件的熱響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。而熱響應(yīng)時(shí)間主要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量條件，差別極大。對(duì)于氣體介質(zhì)，尤其是靜止氣體，至少應(yīng)保持30min以上才能達(dá)到平衡；對(duì)于液體而言，最快也要在5min以上。對(duì)于溫度不斷變化的被測(cè)場(chǎng)所，尤其是瞬間變化過(guò)程，全過(guò)程僅1秒鐘，則要求傳感器的響應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)。因此，普通的溫度傳感器不僅跟不上被測(cè)對(duì)象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后，而且也會(huì)因達(dá)不到熱平衡而產(chǎn)生測(cè)量誤差。最好選擇響應(yīng)快的傳感器。對(duì)熱電偶而言除保護(hù)管影響外，熱電偶的測(cè)量端直徑也是其主要因素，即偶絲越細(xì)，測(cè)量端直徑越小，其熱響應(yīng)時(shí)間越短

5、。測(cè)溫元件熱響應(yīng)誤差可通過(guò)下式確定1。=0exp（-t/）（21）式中 t測(cè)量時(shí)間S，在 t時(shí)刻，測(cè)溫元件引起的誤差，K或0“t=0” 時(shí)刻，測(cè)溫元件引起的誤差，K或時(shí)間常數(shù)Se 自然對(duì)數(shù)的底（2.718）因此，當(dāng)t=時(shí)，則=0/e即為0.368，如果當(dāng)t=2時(shí),則=0/e2即為0.135。當(dāng)被測(cè)對(duì)象的溫度,以一定的速度(k/s或/s)上升或下降時(shí),經(jīng)過(guò)足夠的時(shí)間后,所產(chǎn)生的響應(yīng)誤差可用下式表示：=-（22）式中經(jīng)過(guò)足夠時(shí)間后，測(cè)溫元件引起的誤差。由式（22）可以看出，響應(yīng)誤差與時(shí)間常數(shù)（）成正比，表1，2給出裝配式與鎧裝式熱電偶響應(yīng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可供參考1。為了提高檢定效率許多企業(yè)采用自動(dòng)

6、檢定裝置，對(duì)入廠熱電偶進(jìn)行檢定，但是，該裝置也并非十分完善。二汽變速箱廠熱處理車(chē)間就發(fā)現(xiàn)如果在400點(diǎn)的恒溫時(shí)間不夠，達(dá)不到熱平衡，就容易發(fā)生誤判。表1K型熱電偶響應(yīng)時(shí)間熱電偶絲直徑（mm）保護(hù)管響應(yīng)時(shí)間（）溫度變化范圍（C）外部條件材質(zhì)規(guī)格（mm）3.2SUS304外徑226 分55 秒常溫 600燃?xì)鉅t中內(nèi)徑162 分52 秒600 常溫靜止冷水1.6SUS304外徑153 分32 秒常溫 600燃?xì)鉅t中內(nèi)徑1140 秒1000 常溫靜止冷水1.0SUS304外徑121 分14 秒常溫 950燃?xì)鉅t中內(nèi)徑82 分28 秒950 常溫自然空冷3.2只有絕緣管無(wú)外保護(hù)管49 秒常溫 950燃?xì)?/p>

7、爐中1 分32 秒900 常溫自然空冷1.6只有絕緣管無(wú)外保護(hù)管27 秒常溫 900燃?xì)鉅t中52 秒900 常溫自然空冷表2鎧裝熱電偶響應(yīng)時(shí)間鎧裝熱電偶外徑（mm）響應(yīng)時(shí)間()溫度變化范圍()外部條件接殼型絕緣型0.250.007秒0.012秒常溫100沸騰水中0.50.027秒0.031秒常溫100沸騰水中0.03秒0.05秒常溫100沸騰水中1.00.077秒0.117秒常溫100沸騰水中0.7秒0.12秒常溫100沸騰水中1.60.15秒0.2秒0100沸騰水中0.18秒0.26秒常溫100沸騰水中2.30.26秒0.41秒常溫100沸騰水中3.20.4秒0.5秒0100沸騰水中0.46

8、秒0.9秒常溫100沸騰水中4.80.73秒1.2秒0100沸騰水中1.6秒2.4秒常溫100沸騰水中6.41.2秒2.4秒0100沸騰水中2.2秒3.7秒常溫100沸騰水中8.02.1秒3.9秒0100沸騰水中4.0秒5.8秒常溫100沸騰水中 熱輻射的影響 插入爐內(nèi)用于測(cè)溫的熱電偶，將被高溫物體發(fā)出的熱輻射加熱。假定爐內(nèi)氣體是透明的，而且，熱電偶與爐壁的溫差較大時(shí)，將因能量交換而產(chǎn)生測(cè)溫誤差。在單位時(shí)間內(nèi)，兩者交換的輻射能為P，可用下式表示：P=（Tw4 - Tt4 ）（23）式中斯忒藩波爾茲常數(shù)發(fā)射率Tt熱電偶的溫度 , KTw爐壁的溫度 ,K在單位時(shí)間內(nèi),熱電偶同周?chē)臍怏w（溫度為T(mén)）

9、,通過(guò)對(duì)流及熱傳導(dǎo)也將發(fā)生熱量交換的能量為PP=A（T-Tt）（24）式中 熱導(dǎo)率A 熱電偶的表面積在正常狀態(tài)下，P= P，其誤差為：Tt-T=（Tt4-Tw4）/（25）對(duì)于單位面積而言其誤差為T(mén)t-T=（Tt4-Tw4）/（26）因此，為了減少熱輻射誤差，應(yīng)增大熱傳導(dǎo)，并使?fàn)t壁溫度Tw ，盡可能接近熱電偶的溫度Tt。另外，在安裝時(shí)還應(yīng)注意： 熱電偶安裝位置，應(yīng)盡可能避開(kāi)從固體發(fā)出的熱輻射，使其不能輻射到熱電偶表面； 熱電偶最好帶有熱輻射遮蔽套。 熱阻抗增加的影響 在高溫下使用的熱電偶，如果被測(cè)介質(zhì)為氣態(tài)，那么保護(hù)管表面沉積的灰塵等將燒熔在表面上，使保護(hù)管的熱阻抗增大；如果被測(cè)介質(zhì)是熔體，在

10、使用過(guò)程中將有爐渣沉積，不僅增加了熱電偶的響應(yīng)時(shí)間，而且還使指示溫度偏低。因此，除了定期檢定外，為了減少誤差，經(jīng)常抽檢也是必要的。例如，進(jìn)口銅熔煉爐，不僅安裝有連續(xù)測(cè)溫?zé)犭娕?，還配備消耗型熱電偶測(cè)溫裝置，用于及時(shí)校準(zhǔn)連續(xù)測(cè)溫用熱電偶的準(zhǔn)確度。3熱電偶測(cè)溫應(yīng)注意的事項(xiàng)31 熱電偶絲不均質(zhì)影響 熱電偶材質(zhì)本身不均質(zhì) 熱電偶在計(jì)量室檢定時(shí)，按規(guī)程要求，插入檢定爐內(nèi)的深度只有300mm。因此每支熱電偶的檢定結(jié)果，確切的說(shuō)只能體現(xiàn)或主要體現(xiàn)出從測(cè)量端開(kāi)始300mm長(zhǎng)偶絲的熱電行為，然而，當(dāng)熱電偶的長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，則大部分偶絲處于高溫區(qū)，如果熱電偶絲是均質(zhì)的，那么依據(jù)均質(zhì)回路定則，測(cè)量結(jié)果與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。然而，熱

11、電偶絲并非均質(zhì)，尤其是廉金屬熱電偶絲其均質(zhì)性較差，又處于具有溫度梯度的場(chǎng)合，那么其局部將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)稱為寄生電勢(shì)。由寄生電勢(shì)引起的誤差稱為不均質(zhì)誤差。在現(xiàn)有的貴金屬、廉金屬熱電偶檢定規(guī)程中，對(duì)熱電偶的不均質(zhì)尚未作出規(guī)定，只有在熱電偶絲材標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)熱電偶絲的不均勻性有一定要求。對(duì)廉金屬熱電偶采用首尾檢定法求出不均勻熱電動(dòng)勢(shì)。正規(guī)熱電偶絲材生產(chǎn)廠，均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)出不均勻熱電動(dòng)勢(shì)符合要求的產(chǎn)品。 熱電偶絲經(jīng)使用后產(chǎn)生的不均質(zhì) 對(duì)于新制的熱電偶，即使是不均勻熱電動(dòng)勢(shì)能滿足要求，但是，反復(fù)加工、彎曲致使熱電偶產(chǎn)生加工畸變，也將失去均質(zhì)性，而且使用中熱電偶長(zhǎng)期處于高溫下也會(huì)因偶絲的劣化而

12、引起熱電動(dòng)勢(shì)變化，例如：插入工業(yè)爐中的熱電偶，將沿偶絲長(zhǎng)度方向發(fā)生劣化，并隨溫度增高，劣化增強(qiáng)，當(dāng)劣化的部分處于具有溫度梯度的場(chǎng)所，也將產(chǎn)生寄生電動(dòng)勢(shì)疊加在總熱電動(dòng)勢(shì)中而出現(xiàn)測(cè)量誤差。作者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有的熱電偶經(jīng)計(jì)量部門(mén)檢定合格的產(chǎn)品（多為廉金屬熱電偶）到現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)卻不合格。再返回到計(jì)量部門(mén)檢定仍然合格，其中主要原因就是偶絲不均質(zhì)引起的。生產(chǎn)熱電偶的技術(shù)人員都切身體會(huì)到，熱電偶的不合格率也隨其長(zhǎng)度的增加而增加。皆是受熱電偶絲材不均質(zhì)的影響?？傊?，由不均質(zhì)即寄生電動(dòng)勢(shì)引起的誤差，取決于熱電偶絲自身的不均質(zhì)程度及溫度梯度的大小，對(duì)其定量極其困難。3.2 鎧裝熱電偶的分流誤差 分流誤差 瓦軸集團(tuán)滲碳

13、爐用鎧裝熱電偶，僅使用一周就不準(zhǔn)了。為探討原因，作者曾到現(xiàn)場(chǎng)考察，但未發(fā)現(xiàn)異常，只好從爐子上取下來(lái)經(jīng)計(jì)量室檢定結(jié)果合格。那么問(wèn)題何在呢？最后，根據(jù)該支熱電偶的現(xiàn)場(chǎng)安裝特點(diǎn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，上述問(wèn)題是鎧裝熱電偶的分流誤差造成的。所謂分流誤差即用鎧裝熱電偶測(cè)量爐溫時(shí)，當(dāng)熱電偶中間部位有超過(guò)800C的溫度分布存在時(shí),因其絕緣電阻下降，熱電偶示值出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，稱為分流誤差。依據(jù)均質(zhì)回路定則，用熱電偶測(cè)溫只與測(cè)量端與參考端兩端溫度有關(guān)，與中間溫度分布無(wú)關(guān)。可是由于鎧裝熱電偶的絕緣物是粉末狀MgO，溫度每升高100C，其絕緣電阻下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)中間部位溫度較高時(shí)，必定有漏電流產(chǎn)生，致使在熱電偶輸出電勢(shì)中有

14、分流誤差出現(xiàn)。 分流誤差產(chǎn)生的條件 將鎧裝熱電偶（如圖1）所示，水平插入爐內(nèi)，其規(guī)格及實(shí)驗(yàn)條件為：直徑4.8mm,長(zhǎng)度為25m,中間部位加熱帶的長(zhǎng)度為20m，溫度為1000。本次實(shí)驗(yàn)中，熱電偶的測(cè)量端與中間部位的溫差為200。如果測(cè)量端溫度高于中間部位，則產(chǎn)生負(fù)誤差；相反，則產(chǎn)生正誤差。如果兩者的溫差為200，那么，分流誤差約為100。這是絕對(duì)不能忽視的，分流誤差的產(chǎn)生條件與鎧裝熱電偶種類和直徑等因素有關(guān)2（見(jiàn)表3）。圖1典型的分流誤差舉例（實(shí)驗(yàn)值）圖2 K型熱電偶短程有序結(jié)構(gòu)變化影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表3鎧裝熱電偶產(chǎn)生分流誤差的條件影響因素條件鎧裝熱電偶的直徑直徑越細(xì),越容易產(chǎn)生誤差。中間部位的溫度

15、中間部位的溫度超過(guò)800,容易產(chǎn)生分流誤差。中間部位加熱帶長(zhǎng)度中間部位加熱帶長(zhǎng)度越長(zhǎng),越容易產(chǎn)生分流誤差。中間部位加熱帶位置中間部位加熱帶位置距測(cè)量端越遠(yuǎn),越容易產(chǎn)生分流誤差絕緣電阻絕緣電阻越低,越容易產(chǎn)生分流誤差。熱電偶絲電阻K型與S型相比，K型熱電偶絲電阻比S型電阻大，故更容易產(chǎn)生分流誤差。外徑相同的鎧裝熱電偶，熱電偶絲越細(xì)，越容易產(chǎn)生分流誤差。3.3分流誤差的影響因素及對(duì)策高溫下鎧裝熱電偶產(chǎn)生分流誤差的現(xiàn)象，正在引起人們的重視，因此有必要了解分流誤差的影響因素，并采取適當(dāng)對(duì)策以減少或消除分流誤差的影響。 鎧裝熱電偶直徑 對(duì)于長(zhǎng)度為9米的K型鎧裝熱電偶（MgO絕緣），只將熱電偶中間部位加熱

16、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：分流誤差的大小與其直徑的平方根成反比（直徑過(guò)細(xì)，不遵守此規(guī)律），即直徑越細(xì)，分流誤差越大。當(dāng)中間部位溫度高于800時(shí)，對(duì)于3.2mm鎧裝熱電偶將產(chǎn)生分流誤差。但對(duì)于6.4mm及8mm鎧裝熱電偶，當(dāng)中間部位的溫度為900時(shí)，仍未發(fā)現(xiàn)分流誤差。對(duì)于6.4mm(熱電極絲直徑為1.4mm)與8mm（熱電極絲直徑為2.0mm）的鎧裝熱電偶，當(dāng)中間部位溫度為1100時(shí)，直徑為8mm的鎧裝熱電偶產(chǎn)生的分流誤差僅為6.4mm的一半。此數(shù)值（50%）近視于兩種鎧裝熱電偶電極絲直徑的平方比（1.42/2.02） ,而電極絲直徑平方比,即為電極絲的電阻比。因此，為了減少分流誤差，應(yīng)盡可能選用粗直徑的

17、鎧裝熱電偶。 中間部位的溫度 如果中間部位的溫度超過(guò)800，有可能產(chǎn)生分流誤差，其大小將隨溫度的升高，呈指數(shù)關(guān)系增大。因此，除測(cè)量端外，其它部位應(yīng)盡可能避免超過(guò)800。中間部位加熱帶長(zhǎng)度及位置當(dāng)中間部位加熱帶溫度高于800時(shí)，其加熱帶的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，距離測(cè)量端越遠(yuǎn)，分流誤差越大。因此，應(yīng)盡可能縮短加熱帶長(zhǎng)度，并且，不要在遠(yuǎn)離測(cè)量端處加熱，以減少分流誤差。 熱電偶絲的電阻 當(dāng)鎧裝熱電偶的直徑相同時(shí)，分流誤差將隨熱電偶絲的電阻增大而增加。因此，采用電阻小的熱電偶絲更好。例如：直徑相同的S型鎧裝熱電偶同K型熱電偶相比，其分流誤差減少40%。因此，可采用S型熱電偶測(cè)量爐內(nèi)溫場(chǎng)分布，費(fèi)用雖高，但較準(zhǔn)確。(5

18、) 絕緣電阻高溫下氧化物的電阻率將隨溫度的升高呈指數(shù)降低,分流誤差的大小主要取決于高溫部分的絕緣性能,絕緣電阻越低,越容易產(chǎn)生分流誤差。當(dāng)絕緣電阻增加10倍或減少至1/10時(shí)，其分流誤差也隨之減少至1/10或增大10倍。為了減少分流誤差，應(yīng)盡可能采用直徑粗的鎧裝熱電偶，增加絕緣層厚度。如果上述措施無(wú)效時(shí)，只好采用裝配式熱電偶。3.3 短程有序結(jié)構(gòu)變化（K狀態(tài)）的影響K型熱電偶在250600溫度范圍內(nèi)使用時(shí)，由于其顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成短程有序結(jié)構(gòu)，因此將影響熱電勢(shì)值而產(chǎn)生誤差，這就是所謂的K狀態(tài)3。它是NiCr合金特有的晶格變化，當(dāng)Cr含量在530%范圍內(nèi)存在著原子晶格的有序無(wú)序轉(zhuǎn)變。由此而引

19、起的誤差，因Cr含量及溫度的不同而變化。該現(xiàn)象如圖2所示。 圖中數(shù)據(jù)是通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)獲得1：將K型熱電偶從300加熱至800，每50取一點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)電勢(shì)。由圖可以看出在450時(shí)偏差最大可達(dá)4，在350600范圍內(nèi)，均為正偏差。發(fā)生上述異?，F(xiàn)象的熱電偶，在800以上經(jīng)短時(shí)間熱處理，其熱電特性即可恢復(fù)。由于K狀態(tài)的存在，使K型熱電偶在升溫或降溫檢定結(jié)果不一致，故在廉金屬熱電偶檢定規(guī)程中明文規(guī)定檢定順序：由低溫向高溫逐點(diǎn)升溫檢定。而且在400檢定點(diǎn)，不僅傳熱效果不佳，難以達(dá)到熱平衡，而且，又恰好處于K狀態(tài)誤差最大范圍。因此，對(duì)該點(diǎn)判定合格與否時(shí)應(yīng)很慎重。NiCr合金短程有序結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象，不僅存在于K

20、型，而且，在E型熱電偶正極中也有此現(xiàn)象。但是，作為變化量E型熱電偶僅為K型的2/3?？傊?，K狀態(tài)與溫度、時(shí)間有關(guān)，當(dāng)溫度分布或熱電偶位置變化時(shí)，其偏差也會(huì)發(fā)生很大變化。故難以對(duì)偏差大小作出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。3.4使用氣氛的影響 選擇性氧化 對(duì)于含F(xiàn)e的NiCr合金，如果氧分壓低于特定值，那么同O2親和力大的Cr，將發(fā)生選擇性氧化，這是NiCr合金特有的晶界氧化。如用顯微鏡觀察外表面氧化層，就可以看到綠色析出物，這種現(xiàn)象通常稱為“綠蝕”。尤其是當(dāng)溫度在8001050范圍內(nèi)，體系內(nèi)又含有CO，H2等還原性氣體時(shí)，K型熱電偶的正極，更容易發(fā)生選擇性氧化。這種因Cr含量降低而引起的熱電勢(shì)偏低，已成為K型熱電偶

21、在熱處理行業(yè)長(zhǎng)期使用的限制因素。如果采用的氣體很純，并且系統(tǒng)中不含氧，可以延長(zhǎng)熱電偶使用壽命?？墒?，如果熱電偶絲表面有氧化層時(shí)，仍可為Cr的選擇性氧化提供足夠的氧。因此，在非氧化性氣氛中使用時(shí)，應(yīng)采用干凈、拋光的偶絲。同時(shí)，應(yīng)盡可能避免在帶有微量氧的惰性氣體或氧分壓很低的空氣中使用。當(dāng)保護(hù)管長(zhǎng)徑比較大時(shí)（即保護(hù)管很細(xì)），由于空氣循環(huán)不良，形成缺氧狀態(tài)，其殘余的少量氧仍可為Cr的選擇性氧化提供條件。 選擇性氧化的判斷 K型熱電偶發(fā)生選擇性氧化，可通過(guò)如下現(xiàn)象判斷： 正常的K型熱電偶絲，應(yīng)為銀灰色，并帶有金屬光澤，如發(fā)生選擇性氧化，則在偶絲表面或表層下，將有綠色脆性鱗狀物生成。 如將偶絲彎曲，選擇

22、性氧化部分將因其脆化使偶絲表面有裂紋產(chǎn)生。 K型偶正極通常不親磁，但氧化后帶有磁性。 在較短時(shí)間內(nèi)熱電動(dòng)勢(shì)將產(chǎn)生較大的負(fù)偏差。 選擇性氧化的對(duì)策 為了防止或減緩K型熱電偶因選擇性氧化而引起劣化，除了在材質(zhì)方面加以改善外，還應(yīng)在熱電偶結(jié)構(gòu)上采取相應(yīng)對(duì)策： 選擇對(duì)氧親和力較Cr更強(qiáng)的金屬作為吸氣劑，封入保護(hù)管內(nèi)，防止Cr發(fā)生選擇性氧化，也可以采用增加保護(hù)管直徑或吹氣的方法增加氧含量。 裝配式熱電偶實(shí)體化。作者開(kāi)發(fā)的專利產(chǎn)品實(shí)體型滲碳爐用熱電偶，即開(kāi)發(fā)出具有密封結(jié)構(gòu)的裝配式熱電偶，可防止Cr發(fā)生選擇性氧化，經(jīng)瓦軸集團(tuán)，一汽，二汽，易普森工業(yè)爐，沈重，沈齒，錢(qián)江摩托等十幾家企業(yè)多年使用證明，此方案有效

23、。使用壽命在12個(gè)月以上，用戶很滿意4。 使用氣氛的影響 熱電偶的穩(wěn)定性，因使用溫度，氣氛不同各異，對(duì)同一種傳感器，如K型熱電偶的最高使用溫度也因直徑不同而變化，直徑相同的K型熱電偶也因結(jié)構(gòu)的不同，其穩(wěn)定性也有很大差異。在選擇熱電偶時(shí)，必須針對(duì)使用條件考慮如下幾點(diǎn)： 常用溫度及最高使用溫度 氧化還原等使用氣氛 抗振動(dòng)性能 對(duì)于裝配式熱電偶而言，氣氛的影響，首先取決于保護(hù)管材質(zhì)及熱電偶結(jié)構(gòu)，因此，熟悉、掌握各種保護(hù)管材料的物理、化學(xué)性能是很必要的。例如：在粉末冶金行業(yè)中，常用鉬管作為熱電偶保護(hù)管。在1600的H2氣氛下，使用效果較好。然而，鉬管在氧化性氣氛下，很短時(shí)間就因氧化而蝕損。其次，應(yīng)根據(jù)

24、使用氣氛，選擇合適的熱電偶，在1300以上的氧化性氣氛中，選擇鉑銠熱電偶，在還原性、真空條件下采用鎢錸熱電偶較好。對(duì)于K型熱電偶，適于在空氣、O2等氣氛中工作，但在H2中使用時(shí)，其表面被H2還原，短時(shí)間無(wú)影響，如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在H2中，在加速還原的同時(shí)，將使偶絲發(fā)生晶粒長(zhǎng)大而斷線；在CO或煤氣等還原性氣氛中，其劣化將顯著加快而超差。對(duì)于鎧裝熱電偶，氫的原子半徑很小，容易透過(guò)外套進(jìn)入其內(nèi)部，同樣也將加速劣化，致使熱電勢(shì)值大幅度降低。（5）絕緣電阻的影響熱電偶用絕緣物，在高溫下，其絕緣電阻隨溫度升高而急驟降低，因此，將有漏電流產(chǎn)生，該電流通過(guò)絕緣電阻已經(jīng)下降的絕緣物流入儀表，使儀表指示不穩(wěn)或產(chǎn)生測(cè)量誤差，也可能發(fā)生記錄儀亂打點(diǎn)的現(xiàn)象。4熱電偶劣化與使用壽命4.1熱電偶的劣化凡從事溫度檢測(cè)的工程技術(shù)人員皆關(guān)心熱電偶使用壽命，這是很自然的，否則，心中無(wú)數(shù)將十分被動(dòng)。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，對(duì)周?chē)h(huán)境中的還原或氧化性氣體也要發(fā)生反應(yīng)。伴隨上述變化，熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)也將極其敏感的發(fā)生變化。因此熱電偶的劣化現(xiàn)象是不可避免的。4.2熱電偶的使用壽命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