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热电偶不稳定因素的主要来源

在工业生产中，温度类传感器是温度测量环节的核心部分，品种繁多。按

测量方式分为接触式和非接触式两大类，按测温材质和信号类型分为电阻式和

热电动势式两大类，即我们通常所说的热电阻和热电偶。其中，热电偶是应用

最广泛的测温元件之一，因其价格低廉，测温区间较宽，输出信号稳定，耐恶

劣环境等因素，已经广泛用于工业生产中。然而在测量过程中热电偶会因为测

量条件和环境限制而导致出现测量结果的不稳定性。例如：污染、氧化、还

原、物理条件、脆裂、照射就是影响热电偶测量结果不稳定性的主要来源。今

天，我们就一起看一下造成热电偶不稳定因素的主要来源。热电偶不稳定性主

要来源玷污玷污会影响热电偶的塞贝克系数。热电偶偶丝材料往往受到环境气

氛或保护管杂质玷污，不同程度的玷污所产生的附加电势也不同，这种附加电

势将改变原来的分度特性，这是造成热电偶示值不稳定的一个因素。例如，铂

铑10-铂热电偶，当使用的陶瓷管中含有铁的杂质，铂铑丝受铁玷污后，就影

响其热电特性；当在含硅的高温还原性气氛中使用时，由于硅被还原成自由硅

而与铂铑丝化合成为铂硅化合物，使偶丝变脆。检定标准热电偶所用的绝缘瓷

管都要求用王水清洗，高温烘烤并规定正、负极的穿孔极性。若在常用的管中

把热电极的正、负极穿错，原穿铂铑孔中的铂，会向铂极渗透而改变标准热电

偶的热电特性。上述种种情况都会影响热电偶的稳定性。热电极在高温下挥发

热电偶的偶丝材料多数是合金材料，由于各组分材料的蒸气压不同，所以挥发

的程度也不同，在高温下使用一定时间后，合金成分比例就有所改变，这将导

致热电势产生明显变化。氧化还原许多热电偶的不稳定性是由于偶丝氧化造成

的。铜-康铜、铁-康铜、镍铬-镍硅等热电偶都能发生氧化反应。如果热电极是

均匀氧化，影响可能小一些；若是具有择优氧化，则其影响是很严重的。在低

氧分压中(即缺氧的情况下)，镍铬电极中的铬将产生择优氧化而改变偶丝的组

合成分。脆化脆化是热电偶报废的最普遍因素。热电偶的热电极由于玷污、晶

粒生长以及发生氧化还原反应和长期在高温下再结晶等因素，都是导致热电极

脆化的原因。热电极用于原子反应堆中，受到中子轰击，其中某种元素蜕变成

其他元素，改变了热电极成分。如铠装铂铑热电偶的铑会转变为钯，少量的铂

会先变成金，再变成汞，使热电特性发生变化，热电势变小。而廉金属热电

偶，有的对中子辐射嬗变不明显，如铁、镍铬、镍铝(硅)。但铜在辐射下嬗变

引起很大的成分改变。因此，在有中子辐射的情况下，使用镍铬一镍铝热电偶

较为适宜，镍铬硅一镍硅(N型)热电偶更优。受外力作用剧烈的弯曲或其他任

何类型的加工硬化在热电偶丝中形成的内应力可能产生物理上的不均匀性，细

心操作可以避免大部分由此引起的不均匀性。装配好的热电偶经过适当的退火

也可在某种程度上减少这种不均匀性。

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