Термопары, являясь датчиками температуры контактного типа, могут преобразовывать разность температур в сигналы напряжения и широко используются для измерения температуры в промышленности в диапазоне от -200℃ до 2300℃. Благодаря простой конструкции, высокой термостойкости, быстрому отклику и отсутствию необходимости во внешнем источнике питания, они являются основным выбором для измерения температуры в промышленности.
1. Общие сведения о термопаре GWL-B Double Platinum-Rhodium (Platinum-Rhodium 30 - Platinum-Rhodium 6)
Термоэлектрический потенциал этой термопары чрезвычайно мал при комнатной температуре (-2 мВ при 25℃ и 3 мВ при 50℃). Поэтому во время измерений компенсационные провода, как правило, не требуются, а влияние изменений температуры на эталонном конце можно игнорировать. Долгосрочная температура эксплуатации составляет 1600℃, а краткосрочная - 1800℃. Температура плавления сплава платины и родия 6 составляет 1820℃, что ограничивает верхний предел температуры эксплуатации. Электродвижущая сила двойной платино-родиевой термопары мала, поэтому она должна быть оснащена прибором с высокой чувствительностью.
Термопары типа B подходят для использования в окислительной или нейтральной атмосфере, а также могут быть использованы в вакууме в течение короткого времени. Даже при использовании в восстановительной атмосфере срок их службы в 10-20 раз превышает срок службы термопар типов R и S. Поскольку в термопарах типа R и S при высоких температурах наблюдается явление диффузии платино-родиевого положительного электрода к отрицательному электроду, что приводит к деградации термопары. Чтобы предотвратить это явление, родий добавляют к платине для получения платиново-родиевых сплавов, что не только улучшает термостойкость, но и увеличивает термоэлектрический потенциал сплава по отношению к платине. При содержании родия менее 20% термоэлектрический потенциал сплава платины и родия по отношению к платине резко возрастает, но за пределами этого значения с увеличением содержания родия изменения становятся незначительными, и сплав значительно упрочняется, что затрудняет его обработку. Поэтому содержание родия в таких сплавах не может превышать 40% (по весу).
Платино-родиевые сплавы имеют меньшую тенденцию к росту зерна, чем чистая платина, и эта тенденция уменьшается с увеличением содержания родия, что может сделать термоэлектрические характеристики более стабильными, а механическую прочность более высокой.
Поэтому двойные платино-родиевые термопары широко используются в высокотемпературных измерениях при 1800℃. Номер двойной платино-родиевой термопары раньше был LL-2, а теперь B.
2. Общие сведения об одинарной платино-родиевой (платино-родиевой 10-платиновой) термопаре GWL-S
Этот тип термопары характеризуется стабильными термоэлектрическими характеристиками и сильной устойчивостью к окислению, и подходит для постоянного использования в окислительной и инертной атмосфере. Долгосрочная температура эксплуатации составляет 1400℃. При превышении этой температуры, даже на воздухе, чистая платиновая проволока будет иметь крупные зерна из-за рекристаллизации. Поэтому долгосрочная температура эксплуатации ограничивается температурой ниже 1400℃, а краткосрочная температура эксплуатации составляет 1600℃. Среди всех термопар она имеет самый высокий класс точности и обычно используется в качестве стандарта или термопары для измерения высоких температур. Она имеет широкий температурный диапазон, хорошую однородность и взаимозаменяемость.
3. Общие сведения о термопаре GWL-K никель-хром - никель-кремний (никель-алюминий)
Положительный электрод этой термопары представляет собой сплав никель-хром, содержащий 10% хрома (KP), а отрицательный электрод - сплав никель-кремний, содержащий 3% кремния (KN). Его отрицательный электрод магнитофилен, и на основании этой характеристики можно использовать магнит, чтобы легко определить положительный и отрицательный электроды термопары. Она характеризуется широким температурным диапазоном, стабильной работой при высоких температурах, примерно линейной зависимостью термоэлектрического потенциала от температуры и низкой ценой. Поэтому в настоящее время это наиболее широко используемая термопара.
Термопары типа K подходят для непрерывного использования в окислительной и инертной атмосфере. Кратковременная рабочая температура составляет 1200℃, а долгосрочная - 1000℃.
В Китае термопары никель-хром - никель-кремний в основном заменили термопары никель-хром - никель-алюминий. За рубежом по-прежнему используются термопары никель-хром-никель-алюминий. Хотя химический состав этих двух термопар различен, их термоэлектрические характеристики одинаковы, и используется одна и та же таблица.
Термопары типа K - это термопары из основного металла с сильной устойчивостью к окислению. Они не подходят для использования в вакууме, углеродсодержащей, серосодержащей атмосфере, а также в атмосфере с чередованием окислительных и восстановительных процессов. При низком парциальном давлении кислорода хром в никель-хромовом электроде будет преимущественно окисляться (также называемая зеленой коррозией), вызывая значительные изменения термоэлектрического потенциала. Однако металлические газы оказывают на него незначительное влияние. Поэтому чаще всего используются металлические защитные трубки термопар.
Термопары типа К имеют следующие недостатки:
Высокотемпературная стабильность термоэлектрического потенциала хуже, чем у термопар из драгоценных металлов. При высоких температурах они часто повреждаются из-за окисления. В окислительной атмосфере термопара K-типа диаметром 3,2 мм превысит допустимую погрешность класса 0,75 примерно через 650 часов работы при температурах 1100℃ и 1200℃.
Кратковременная стабильность теплового цикла в диапазоне 250-550℃ плохая. Даже в одной и той же температурной точке значения термоэлектрического потенциала при нагревании и охлаждении отличаются, и разница может достигать 2-5℃.
Отрицательный электрод термопары K-типа подвергается магнитной трансформации в диапазоне 150-200℃, в результате чего значение 分度 часто отклоняется от таблицы 分度 в диапазоне от комнатной температуры до 230℃, особенно при использовании в магнитном поле, часто возникают независимые от времени помехи термоэлектрического потенциала.
При длительном использовании в среде с высоким потоком нейтронного облучения из-за распада таких элементов, как Mn и Co в отрицательном электроде, его стабильность оказывается низкой, что приводит к большим изменениям термоэлектрического потенциала.
