ما هو ثيرموبيل البلاتين الروديوم؟

مزدوجة حرارية من البلاتين والروديوم هي مستشعر درجة حرارة تكون ساقاها من سبائك البلاتين والروديوم، ويتم شراؤها لسبب واحد يفصلها عن أي زوج معدني أساسي: إنها الأداة التي يتم فحص الأدوات الأخرى مقابلها. القياس دقيق، والإخراج مستقر لفترات طويلة في درجات الحرارة العالية، والسعر الذي يأتي مع هاتين الخاصيتين هو إشارة صغيرة جدًا، واختيار محدود للسبائك، ومادة تفقد معايرتها عندما يتعرض سطحها للهجوم.

تغطي الصفحة أدناه الأنواع الثلاثة من المعادن النبيلة وما هي سيقانها، والدقة التي تسمح بها المعايير، وماذا تعني الإشارة الصغيرة للأداة التي يتم توصيل الزوج بها، وما الذي يحد فعليًا من عمر أحد هذه المستشعرات، والشكل المدرع الذي يتم شراء معظمها به.

يحدد الحرف زوج السبائك ولا شيء آخر. هناك ثلاثة أنواع من المعادن النبيلة قيد الاستخدام العام، والفرق بينها هو محتوى الروديوم في السيقان، وهو ما يحدد الإخراج والنطاق والسلوك في فرن ملوث.

تجدر الإشارة إلى نقطة النوع B بالكامل، لأنها سبب اختيار المشتري لها. مع البلاتين والروديوم على كلا الساقين، لا توجد ساق بلاتين نقية ليقوم الملوث بمهاجمتها ولا ساق بلاتين نقية ليقوم أكسيد مترسب بتغييرها، والمواد المنشورة حول اختيار المزدوجات الحرارية تعطي ذلك كسبب لتحمل النوع B للأجواء الملوثة بشكل أفضل من النوعين الآخرين من المعادن النبيلة. المقايضة هي الإخراج: نفس زوج السبائك ينتج قوة دافعة كهربائية أصغر من النوع S أو النوع R عند نفس درجة الحرارة، ولا يستخدم عادةً أقل من 600 درجة مئوية لهذا السبب.

يتم نشر تحمل زوج المعادن النبيلة كفئة دقة، والفئة هي نطاق على منحنى القوة الدافعة الكهربائية وليس سبيكة مختلفة. الشهادة التي تسمي فئة ما تشير إلى الانحراف الذي يتم قبول الدفعة ضمنه، والفئة الأكثر إحكامًا هي نطاق قبول أضيق على نفس المنحنى.

هناك مؤهلان ينطبقان على الجدول. المكافئات ASTM لهذه الفئات هي الحدود الخاصة والعادية للخطأ، لذلك قد تسمي الشهادة أي نظام، وهما ليسا رقمين متطابقين. والفئة تصف الزوج، وليس القياس: الوصلة الباردة وكابل التمديد وجهاز الإرسال يضيف كل منها إلى الانحراف، لذا فإن الدقة المقدمة في نظام التحكم تكون أضعف من الفئة الموجودة على شهادة السلك.

ينتج زوج المعادن النبيلة جزءًا صغيرًا من إخراج زوج المعادن الأساسية، وكل شيء عن كيفية توصيله يتبع من ذلك. هناك نتيجتان جديرتان بالذكر قبل طلب المستشعر.

الأولى هي الوصلة الباردة. تقيس المزدوجة الحرارية الفرق، لذا يجب معرفة درجة حرارة الأطراف وتعويضها، ومع إشارة صغيرة، يكون خطأ التعويض حصة أكبر من الإجمالي. الثانية هي الكابل بين الزوج والأداة، وهناك خياران بمعانٍ مختلفة. كابل التمديد مصنوع من نفس سبائك الزوج، لذا يتم ببساطة تمديد الزوج إلى الأداة. يستخدم كابل التعويض سبائك مختلفة مختارة لتعطي نفس الإخراج على مدى درجة حرارة محدودة، وهو الخيار الأرخص حيث يكون المسار قصيرًا وباردًا. في كلتا الحالتين، الكابل جزء من الدائرة وسبائكه الخاصة تحدد ما إذا كانت القراءة ستنجو من الرحلة.

يحمل النوع B ميزة عملية واحدة لا يمتلكها النوعان الآخران، وتذكر بيانات النوع المنشورة ذلك بوضوح: نظرًا لأن إخراج الزوج ضئيل على مدى يتراوح من 0 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية، فلا يلزم عادةً تعويض الوصلة الباردة. في مصنع حيث توجد الأطراف في خزانة تحكم عادية، هذا يزيل رابطًا كاملاً من سلسلة القياس.

لا يفشل زوج البلاتين والروديوم بالذوبان. يفشل إما ميكانيكيًا أو بفقدان معايرته، والآليتان منشورتان ومنفصلتان. كلاهما يؤثر على المعدن، ويمكن للغلاف والحشو المحيط به إبطاء إحداهما ولا يمكنهما لمس الأخرى.

حد الانجراف هو الذي يمسك بمستخدمي المجسات المغلفة، والتمييز يستحق الذكر مرة واحدة. يحمي الغلاف الزوج من التلف الميكانيكي ومن ملامسة الملوثات. لا يحمي السلك من فقدان الروديوم على سطحه الخاص، لأن الزوج لا يزال يصل إلى درجة حرارة الفرن، ولذلك فإن المسبار المغلف الذي كان في فرن ساخن مؤكسد لفترة طويلة ينحرف في نفس اتجاه المسبار العاري.

المزدوجة الحرارية المدرعة، وتسمى أيضًا المزدوجة الحرارية المعزولة معدنيًا أو MI، ليست زوجًا مجمعًا من أجزاء سائبة داخل أنبوب حماية. الأسلاك والعزل والغلاف مبنية ككابل واحد، يتم سحبه عبر قوالب حتى يتم ضغط مسحوق السيراميك بالداخل حول الأسلاك ويصبح التجميع بأكمله صلبًا ومرنًا. هذا البناء هو مصدر خصائص المنتج، وكل جزء من الأجزاء الثلاثة يحمل قرارًا.

تتبع أربعة أشياء من هذا البناء، وتذكر الأدلة المنشورة حول البناء ذلك بهذه المصطلحات. يملأ المسحوق المضغوط المساحة حول الأسلاك ويحميها من الرطوبة والغازات والتلوث بشكل أفضل بكثير من العوازل الخزفية السائبة داخل أنبوب، وهو أحد المسارات التي يبطئ بها الانجراف. يقاوم التجميع الصلب الاهتزاز والصدمات والسحق بشكل أفضل بكثير من المسبار المجمع، وهو الإجابة الميكانيكية للساق الهشة الموصوفة أعلاه. يمكن ثني الكابل وتوجيهه حول العوائق، وهو ما لا يمكن لأنبوب سيراميك صلب فعله، ويمكن سحبه في أقطار صغيرة جدًا، لذا فإن مسبار MI يناسب حيث لا يناسب المسبار التقليدي. يتبع وقت الاستجابة قطر الغلاف، لأن الغلاف الرقيق له كتلة حرارية قليلة، والمسحوق المضغوط ينقل الحرارة إلى الوصلة بكفاءة.

يعتمد نطاق العمل المنشور للبناء على الغلاف والعزل معًا. يتم نشر المجسات المعزولة بأكسيد المغنيسيوم للاستخدام حتى 2400 درجة فهرنهايت، وهي 1316 درجة مئوية، وتوصف المزدوجات الحرارية MI بشكل عام بأنها تخدم من درجات الحرارة المبردة إلى نطاق 1000 إلى 1200 درجة مئوية وما فوق حيث تستخدم سبائك وتصاميم خاصة. بالنسبة لزوج البلاتين والروديوم، يتم تحديد السقف العملي في الهواء عن طريق الانجراف الموصوف أعلاه وليس عن طريق الكابل، وينطبق نفس التمييز هنا كما في أي مكان آخر في هذه المادة.

هناك أربعة قيود تنتمي إلى نفس المستند مثل المزايا، لأن جميعها قرارات يجب على المشتري اتخاذها وليست عيوبًا يجب تجنبها.

الصف الرابع هو الذي يتم تفويته عادةً. الادعاء بأن الأسلاك تجلس في حالة عازلة محكمة الغلق بالغاز يصف نية التصميم للبناء ويجب التحقق من حالة درجة حرارة التشغيل مقابل ورقة البيانات، لأن السيراميك الذي يعزل بشكل مثالي عندما يكون باردًا يوصل بشكل أفضل بكثير عندما يكون ساخنًا. هذه خاصية للعزل وتنطبق على كل صانع لهذه المجسات.

هناك اختيار إضافي واحد ينتمي إلى البناء وليس إلى الزوج. يتم تشكيل وصلة القياس عند الطرف بثلاث طرق، والثلاثة يقايضون الاستجابة مقابل الحماية مقابل العزل الكهربائي.

السيقان. النوع S هو بلاتين مع 10% روديوم مقابل بلاتين نقي، والنوع R هو بلاتين مع 13% روديوم مقابل بلاتين نقي، والنوع B هو بلاتين مع 30% روديوم مقابل بلاتين مع 6% روديوم. يستخدم النوع S والنوع R للمرجع والمعايرة، والنوع B هو الذي يتم اختياره حيث تكون أجواء الفرن ملوثة، لأنه مع البلاتين والروديوم على كلا الساقين، لا توجد ساق بلاتين نقية ليقوم الملوث بمهاجمتها.

بسبب الخاصيتين في الفقرة الأولى من هذه الصفحة، ولأن المعايير تحددهما كأرقام. يتم نشر التحمل كفئة دقة على منحنى القوة الدافعة الكهربائية، مع ±1.0 درجة مئوية على مدى 0 إلى 1100 درجة مئوية للنوعين S و R، ويتسع فوق ذلك، و ±0.5 درجة مئوية للنوع B على مدى نطاقه. يحمل نوع معدني أساسي على نفس المعيار نطاقًا أوسع، عادةً ±1.5 درجة مئوية، وهذا هو سبب استخدام أحدهما للتحكم والآخر للمرجع.

إنها زوج مبني ككابل معزول معدنيًا وليس مجمعًا من أجزاء سائبة: السلكان، وعزل سيراميكي مضغوط هو في الغالب أكسيد المغنيسيوم، وغلاف معدني سلس، يتم سحبهما معًا حتى يصبح التجميع صلبًا. تتراوح مواد الغلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ و Inconel إلى السبائك المتخصصة والمعادن النبيلة، ويشتري البناء الحماية من التلوث، والمقاومة للاهتزاز والصدمات، وقابلية الانحناء، والأقطار الصغيرة، ووقت الاستجابة الذي يحدده قطر الغلاف.

إنه يبطئ مسارًا واحدًا ولا يمكنه لمس الآخر. يحد العزل المضغوط من دخول الغازات والرطوبة إلى الأسلاك بشكل أفضل بكثير من العوازل السائبة، مما يبطئ التلوث. لا يوقف فقدان الروديوم من سطح السلك، لأن الزوج لا يزال يصل إلى درجة حرارة الفرن، وفوق حوالي 1100 درجة مئوية، يهاجر الروديوم كبخار معدني وتحمل الأكاسيد المتطايرة المعدن بعيدًا. تقيد الإرشادات المنشورة للاستخدام في الأجواء المؤكسدة الأنواع R و S للتشغيل المستمر حتى حوالي 1300 درجة مئوية لهذا السبب.

الدليل المنشور هو نصف قطر انحناء أدنى يبلغ حوالي خمسة أضعاف القطر الخارجي للغلاف، وهو أكثر تحفظًا للأغلفة الرقيقة والانحناء المتكرر. يمكن أن يؤدي الانحناء الحاد جدًا إلى تشقق العزل أو تشويه الأسلاك أو إتلاف الغلاف بطريقة غير مرئية من الخارج، والانحناء المتكرر لنفس القسم يقسي الغلاف. انحنى بعيدًا عن طرف الوصلة وانتقال الموصل، وشكل الشكل النهائي قبل أن يدخل المسبار في التركيب.

ليس عادةً، وتذكر بيانات النوع المنشورة السبب: إخراج الزوج ضئيل على مدى يتراوح من 0 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية، لذا لا يلزم تصحيح درجة حرارة الأطراف. لا يتمتع النوعان S و R بهذه الميزة، وكلاهما يتم توصيله إما بكابل تمديد من نفس السبائك أو بكابل تعويض مطابق للنوع على مدى درجة حرارة محدودة.

المزدوجة الحرارية من البلاتين والروديوم هي مستشعر معدني نبيل، والأنواع الثلاثة قيد الاستخدام مفصولة بمحتوى الروديوم في سيقانها: النوع S عند 10% روديوم، والنوع R عند 13%، والنوع B مع 30% و 6% روديوم على ساقيه. يتم نشر الدقة كفئة على منحنى القوة الدافعة الكهربائية، عند ±1.0 درجة مئوية على مدى 0 إلى 1100 درجة مئوية للنوعين S و R و ±0.5 درجة مئوية للنوع B على مدى نطاقه، وتصف الفئة الزوج وليس القياس بأكمله، حيث تضيف الوصلة الباردة والكابل وجهاز الإرسال كل منها إلى الانحراف. يتمتع النوع B بميزة عملية تتمثل في أن إخراجه ضئيل بين 0 درجة مئوية و 50 درجة مئوية، لذا لا يلزم عادةً تعويض الوصلة الباردة.

آليتان تحدان من عمر زوج من هذه العائلة، وهما نمو الحبيبات في السيقان وفقدان الروديوم من السطح، والذي يترسب أكسيدًا على ساق البلاتين ويحرك المعايرة. يجيب الشكل المدرع على الأول ويبطئ الثاني عن طريق إبعاد الملوثات عن السلك، ولا يوقف الانجراف، وهذا هو سبب أن الحد المستمر المنشور للنوعين R و S في الأجواء المؤكسدة هو حوالي 1300 درجة مئوية حتى حيث يبقى الزوج نفسه أعلى. يقتصر الانحناء على نصف قطر يبلغ حوالي خمسة أضعاف قطر الغلاف، ويجب إغلاق الطرف المفتوح لأن أكسيد المغنيسيوم استرطابي، ويجب قراءة مقاومة العزل عند درجة حرارة التشغيل وليس عند درجة حرارة الغرفة. يتم توريد الأزواج والمجسات المدرعة من تشانغتشو، جيانغسو بالنوع S والنوع R والنوع B، بقطر الغلاف والطول وشكل الوصلة التي يتطلبها التركيب.

1. IEC 60584-1، المزدوجات الحرارية، جداول المرجع وفئات التحمل، مع ASTM E230 وحدود الخطأ الخاصة بها، ومعالجة دليل ASM لمواد المزدوجات الحرارية. مصدر لتكوينات السيقان للأنواع الثلاثة من المعادن النبيلة، ونطاقات فئة الدقة المقتبسة للأنواع S و R و B ولأنواع المعادن الأساسية، والمكافئ بين الفئة وحدود الخطأ الخاصة والعادية، والسلوك المقارن للنوع B في الأجواء الملوثة.
2. بيانات النوع المنشورة للمزدوجات الحرارية من المعادن النبيلة، بما في ذلك حدود درجة حرارة النوع B وبيان أن إخراجه ضئيل على مدى يتراوح من 0 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية بحيث لا يلزم عادةً تعويض الوصلة الباردة، جنبًا إلى جنب مع ملاحظة أن النوع لا يستخدم عادةً أقل من 600 درجة مئوية. مصدر لأرقام النطاق وللموضع الوصلة الباردة.
3. Bureau International des Poids et Mesures، دليل قياس درجة حرارة المزدوجات الحرارية، الجزء 1. مصدر لهجرة الروديوم كبخار معدني فوق 1100 درجة مئوية، لتكوين أكاسيد البلاتين والروديوم المتطايرة في وجود الأكسجين عند درجة حرارة عالية، ولبيان أن النوعين R و S يمكن استخدامهما باستمرار في الأجواء المؤكسدة حتى حوالي 1300 درجة مئوية.
4. Pearce وزملاؤه، أعمال منشورة حول الانجراف الكهروحراري للمزدوجات الحرارية من البلاتين والروديوم فوق 1200 درجة مئوية وحول فقدان كتلة أسلاك البلاتين والروديوم عند 1324 درجة مئوية. مصدر لوضعي الفشل المسميين لزوج من النوع R أو S، وهما نمو الحبيبات المفرط في ساق البلاتين الذي يسبب كسر السلك والانجراف الحراري الناتج عن ترسب أكسيد الروديوم على ساق البلاتين.
5. أدلة فنية منشورة للمزدوجات الحرارية المعزولة معدنيًا، جنبًا إلى جنب مع الورقة الفنية المنشورة للمستشعرات المعزولة بأكسيد المغنيسيوم. مصدر لبناء الكابل من الأسلاك والعزل المضغوط والغلاف السلس، ولاستخدام أكسيد المغنيسيوم وأكسيد الألومنيوم، وللمواد الغلاف المسماة، وللحماية من الرطوبة والغازات والتلوث، وللسلوك ضد الاهتزاز والصدمات، وللقابلية للانحناء، والأقطار الصغيرة ووقت الاستجابة الذي يتبع قطر الغلاف، ولنطاق العمل حتى 2400 درجة فهرنهايت ونطاق 1000 إلى 1200 درجة مئوية للمزدوجات الحرارية MI بشكل عام، ولنصف قطر الانحناء الأدنى الذي يبلغ حوالي خمسة أضعاف القطر الخارجي للغلاف والتقسية الناتجة عن الانحناء المتكرر، وللسلوك الاسترطابي للعزل عند طرف غير محكم الإغلاق، ولبيان أن مقاومة عزله تنخفض بشكل كبير مع وصول المسبار إلى درجة حرارة التشغيل، ولخيارات الوصلة المؤرضة وغير المؤرضة والمكشوفة.
6. إرشادات منشورة لكابلات التمديد والتعويض، وبيانات المنتج التي تحتفظ بها DLX Alloy. مصدر للتمييز بين كابل التمديد، الذي يستخدم نفس سبائك الزوج، وكابل التعويض، الذي تختلف سبائكه وتتم مطابقتها مع الإخراج على مدى درجة حرارة محدودة، وللحالة المبيضة التي يتم بها توريد هذه الدرجات، وللأنواع وأقطار الغلاف والأطوال وأشكال الوصلات الموردة من تشانغتشو.

كل رقم أعلاه هو قيمة منشورة أو متطلب منشور للمادة والبناء المسمى، وفئات الدقة هي النطاقات المنشورة في المعايير وليست قياسات على مستشعر تم تسليمه. تنطبق فئات التحمل على الزوج، والقياس المقدم عند الأداة يشمل الوصلة الباردة والكابل وجهاز الإرسال. حدود الانحناء والرطوبة ومقاومة العزل هي خصائص للبناء، ويجب تأكيد الرقم الخاص بالغلاف والقطر المطلوب مقابل ورقة بيانات الشركة المصنعة. يتم تحديد حدود درجة الحرارة في الهواء عن طريق الانجراف لهذه العائلة وليس عن طريق نطاق انصهار السبائك، وهذا هو سبب أن الأرقام المستمرة المنشورة أقل من أرقام البقاء، ويجب تحديد مسبار مختار لواجب الفرن مقابل حد الانجراف وليس مقابل الحد الأقصى لدرجة الحرارة في ورقة النوع.