プラチナロジウム熱対とは?

白金ロジウム熱電対は、2本の脚が白金ロジウム合金である温度センサーであり、卑金属熱電対とは異なる理由で、他の計器の校正に使用される計器として購入されます。測定は正確で、高温での長期間にわたって出力は安定しており、これらの2つの特性に伴う価格は非常に小さな信号、合金の選択肢の制限、そして表面が攻撃されると校正が失われる材料です。

以下のページでは、3つの貴金属タイプとその脚、規格で許容される精度、小さな信号が熱電対が配線されている計器に何を意味するか、これらのセンサーの寿命を実際に制限するものは何か、そしてほとんどが購入される装甲形態について説明します。

文字は合金のペアを固定し、それ以外は何も固定しません。一般的に使用されている貴金属タイプは3つあり、それらの違いは脚のロジウム含有量であり、出力、範囲、および汚染された炉での挙動を決定します。

タイプBの点は、購入者がそれを選ぶ理由であるため、完全に述べる価値があります。両方の脚に白金ロジウムがあるため、汚染物質が攻撃する純白金の脚がなく、堆積した酸化物が変化する純白金の脚もないため、熱電対の選択に関する公開資料では、タイプBが他の2つの貴金属タイプよりも汚染された雰囲気に耐える理由として挙げられています。取引は出力です。同じ合金ペアは、同じ温度でタイプSまたはタイプRよりも小さい起電力を生成し、その理由から通常600℃未満では使用されません。

貴金属熱電対の許容誤差は精度クラスとして公開されており、クラスは起電力曲線の帯であり、異なる合金ではありません。クラス名を記載した証明書は、バッチが許容される偏差を示しており、よりタイトなクラスは同じ曲線上のより狭い許容帯です。

表には2つの資格があります。これらのクラスのASTM相当物は、特殊および標準の誤差限界であるため、証明書はどちらかのシステムを名前付けする可能性があり、2つは同一の数値ではありません。そして、クラスは測定ではなく熱電対を記述します。コールドジャンクション、延長ケーブル、およびトランスミッターはそれぞれ偏差に追加されるため、制御システムで提供される精度は、ワイヤー証明書のクラスよりも緩いです。

貴金属熱電対は、卑金属熱電対の出力のわずかな割合を生成し、配線方法に関するすべてがそこから導き出されます。センサーを注文する前に、紙に記録しておくべき2つの結果があります。

1つ目はコールドジャンクションです。熱電対は差を測定するため、端子の温度を知り、補償する必要があります。信号が小さい場合、補償誤差は全体のより大きな割合を占めます。2つ目は、熱電対と計器の間のケーブルであり、異なる意味を持つ2つの選択肢があります。延長ケーブルは熱電対と同じ合金で作られているため、ペアは単純に計器まで延長されます。補償ケーブルは、限定された温度範囲で同じ出力を生成するように選択された異なる合金を使用しており、実行が短く涼しい場合に安価なオプションです。いずれにしても、ケーブルは回路の一部であり、その独自の合金が読み取り値が旅を生き残るかどうかを決定します。

タイプBは、他の2つにはない実用的な利点を1つ持っており、公開されているタイプデータはそれを明確に示しています。ペアの出力は0℃から50℃の範囲で無視できるため、通常、コールドジャンクション補償は必要ありません。端子が通常の制御キャビネットにあるプラントでは、測定チェーンからまるごとリンクが削除されます。

白金ロジウム熱電対は溶融によって故障しません。機械的に故障するか、校正を失うかのどちらかであり、2つのメカニズムは公開されており、別々です。どちらも金属に作用し、シースと周囲のパッキンは一方を遅くすることができ、もう一方に触れることはできません。

ドリフト限界は、シース付きプローブのユーザーを捕らえるものであり、区別は一度述べる価値があります。シースは、機械的損傷や汚染物質との接触から熱電対を保護します。熱電対はまだ炉の温度に達するため、ワイヤーの表面からのロジウムの損失からワイヤーを保護しません。したがって、高温の酸化炉で長期間使用されたシース付きプローブは、裸のプローブと同じ方向にドリフトします。

装甲熱電対、または鉱物絶縁またはMI熱電対とも呼ばれるものは、保護管内で緩い部品から組み立てられた熱電対ではありません。ワイヤー、断熱材、およびシースは1つのケーブルとして構築され、ダイを通して引き伸ばされ、内部のセラミック粉末がワイヤーの周りに圧縮され、アセンブリ全体が固体で柔軟になります。その構造が製品の特性の由来であり、3つの部分それぞれが決定を運びます。

その構造から4つのことが導き出され、構造に関する公開ガイドはそれらをこれらの用語で述べています。圧縮された粉末はワイヤーの周りの空間を埋め、緩いセラミック断熱材よりも湿気、ガス、汚染物質からそれらをはるかに効果的に保護します。これはドリフトが遅くなる経路の1つです。固体アセンブリは、組み立てられたプローブよりも振動、衝撃、および破砕に抵抗力があり、これは上記の脆い脚に対する機械的な解決策です。ケーブルは障害物の周りに曲げて配線でき、剛性セラミックチューブはできません。また、非常に小さな直径に引き伸ばすことができるため、MIプローブは従来のプローブができない場所に適合します。応答時間はシースの直径に依存します。なぜなら、薄いシースは熱質量が少なく、圧縮された粉末が熱を接合部に効率的に伝導するからです。

構造の公開作業範囲は、シースと断熱材の組み合わせによって異なります。酸化マグネシウム絶縁プローブは2,400°F（1,316℃）まで使用可能と公開されており、MI熱電対は一般的に極低温から1,000～1,200℃の範囲、および特殊合金と設計が使用されるそれ以上の範囲まで対応すると説明されています。白金ロジウム熱電対の場合、空気中での実用的な上限は、ケーブルではなく上記のドリフトによって設定され、同じ区別が他のすべての材料と同様にここに適用されます。

4つの制限は、利点と同じ文書に属します。なぜなら、4つすべてが購入者が行わなければならない決定であり、回避すべき欠陥ではないからです。

4行目は通常見落とされます。ワイヤーがガス密で絶縁された状態にあるという主張は、構造の設計意図を表しており、動作温度での状態はデータシートで確認する必要があります。なぜなら、冷たいときに完全に絶縁されるセラミックは、熱くなるとはるかに良く導電するからです。これは断熱材の特性であり、すべてのプローブメーカーに適用されます。

さらに1つの選択肢が構造に属し、熱電対には属しません。測定接合部は、3つの方法のいずれかで先端で形成され、3つは応答と保護および電気的絶縁をトレードオフします。

脚です。タイプSは白金10%ロジウム対純白金、タイプRは白金13%ロジウム対純白金、タイプBは白金30%ロジウム対白金6%ロジウムです。タイプSとタイプRは基準および校正作業に使用され、タイプBは炉の雰囲気が汚染されている場合に選択されるものです。なぜなら、両方の脚に白金ロジウムがあるため、汚染物質が攻撃する純白金の脚がないからです。

このページの最初の段落の2つの特性のため、および規格がそれらを数値として述べているためです。許容誤差は起電力曲線の精度クラスとして公開されており、タイプSおよびRでは0～1,100℃の範囲で±1.0℃、それ以上では広がり、タイプBではその範囲で±0.5℃です。同じ規格の卑金属タイプは、通常±1.5℃のより広い帯を持ちます。これが、一方が制御用にもう一方が基準用に使用される理由です。

緩い部品から組み立てられたものではなく、鉱物絶縁ケーブルとして構築された熱電対です。2本のワイヤー、最も一般的には酸化マグネシウムである圧縮セラミック断熱材、およびシームレス金属シースが一緒に引き伸ばされ、アセンブリが固体になります。シース材料は、ステンレス鋼やインコネルから特殊合金や貴金属まで多岐にわたり、この構造は汚染からの保護、振動や衝撃への耐性、曲げやすさ、小型化、およびシース直径によって設定される応答時間を購入します。

一方の経路を遅くし、もう一方には影響しません。圧縮された断熱材は、緩い断熱材よりもワイヤーへのガスや湿気の侵入をはるかに効果的に制限するため、汚染を遅らせます。ワイヤーの表面からのロジウムの損失を止めることはありません。なぜなら、熱電対はまだ炉の温度に達し、約1,100℃を超えるとロジウムは金属蒸気として移動し、揮発性酸化物が金属を運び去るからです。酸化雰囲気での使用に関する公開ガイダンスは、その理由からタイプRおよびSを約1,300℃までの連続運転に制限しています。

公開されているガイドラインは、シース外径の約5倍の最小曲げ半径であり、薄いシースや繰り返し曲げの場合はより保守的です。鋭すぎる曲げは、断熱材を割ったり、ワイヤーを歪ませたり、外側から見えない方法でシースを損傷したりする可能性があります。同じ部分を繰り返し曲げると、シースが加工硬化します。接合部先端とコネクタ遷移から曲げを離し、プローブが設置に入る前に最終形状を形成します。

通常は必要ありません。公開されているタイプデータはその理由を示しています。ペアの出力は0℃から50℃の範囲で無視できるため、端子温度を補正する必要はありません。タイプSおよびRにはその利点がなく、どちらも同じ合金の延長ケーブルまたは限定された温度範囲でタイプに合わせた補償ケーブルで配線されます。

白金ロジウム熱電対は貴金属センサーであり、使用されている3つのタイプは脚のロジウム含有量によって区別されます。タイプSは10%ロジウム、タイプRは13%、タイプBは両脚に30%と6%のロジウムです。精度は起電力曲線のクラスとして公開されており、タイプSおよびRでは0～1,100℃の範囲で±1.0℃、タイプBではその範囲で±0.5℃です。クラスは測定全体ではなく熱電対を記述します。なぜなら、コールドジャンクション、ケーブル、およびトランスミッターはそれぞれ偏差に追加されるからです。タイプBは、0℃から50℃の間で出力が無視できるという実用的な利点があり、通常、コールドジャンクション補償は必要ありません。

2つのメカニズムがこのファミリーの熱電対の寿命を制限しており、それらは脚の結晶粒成長と表面からのロジウムの損失であり、白金脚に酸化物を堆積させて校正を移動させます。装甲形態は最初のものに対応し、ワイヤーから汚染物質を遠ざけることによって2番目のものを遅らせますが、ドリフトを止めることはありません。そのため、酸化雰囲気でのタイプRおよびSの公開連続限界は約1,300℃であり、熱電対自体がそれ以上の温度に耐えても同様です。曲げはシース直径の約5倍の半径に制限され、開端はシールする必要があるのは、酸化マグネシウムが吸湿性であるためであり、絶縁抵抗は室温ではなく動作温度で読み取る必要があります。熱電対と装甲プローブは、江蘇省常州から、タイプS、タイプR、およびタイプBで、設置が必要とするシース直径、長さ、および接合部形状で供給されます。

1. IEC 60584-1、熱電対、基準表および許容誤差クラス、ASTM E230およびその誤差限界、およびASMハンドブックの熱電対材料の取り扱い。3つの貴金属タイプの脚の組成、タイプS、R、Bおよび卑金属タイプの引用された精度クラス帯、クラスと特殊および標準誤差限界の同等性、および汚染された雰囲気でのタイプBの比較挙動の情報源。
2. 貴金属熱電対の公開タイプデータ、タイプBの温度限界および0℃から50℃の範囲で出力が無視できるため通常コールドジャンクション補償が不要であるという記述、および通常600℃未満では使用されないという注記を含む。範囲の数値およびコールドジャンクションの位置の情報源。
3. 国際度量衡局、熱電対温度測定ガイド、パート1。1,100℃を超える金属蒸気としてのロジウムの移動、高温での酸素の存在下での白金およびロジウムの揮発性酸化物の形成、およびタイプRおよびSが酸化雰囲気で約1,300℃まで連続して使用できるという記述の情報源。
4. Pearceら、1,200℃を超える白金ロジウム熱電対の熱電ドリフトおよび1,324℃での白金ロジウムワイヤーの質量損失に関する公開研究。タイプRまたはタイプS熱電対の2つの名前付き故障モード、すなわちワイヤー破損を引き起こす白金脚の過度の結晶粒成長と、白金脚へのロジウム酸化物の堆積によって引き起こされる温度ドリフトの情報源。
5. 鉱物絶縁熱電対に関する公開技術ガイド、および酸化マグネシウム絶縁センサーに関する公開技術論文。ワイヤー、圧縮断熱材、およびシームレスシースからのケーブルの構造、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムの使用、名前付きシース材料、湿気、ガス、および汚染からの保護、振動および衝撃挙動、曲げやすさ、小型化およびシース直径に続く応答時間、2,400°Fまでの作業範囲およびMI熱電対一般の1,000～1,200℃の範囲、シース外径の約5倍の最小曲げ半径および繰り返し曲げによる加工硬化、未シール端での断熱材の吸湿性挙動、プローブが動作温度に達すると絶縁抵抗が劇的に低下するという記述、および接地、非接地、露出接合部オプションの情報源。
6. 延長ケーブルおよび補償ケーブルに関する公開ガイダンス、およびDLX Alloyの製品データ。延長ケーブル（熱電対と同じ合金を使用）と補償ケーブル（合金が異なり、限定された温度範囲で出力に一致する）の違い、これらのグレードが供給される明るい焼きなまし状態、および江蘇省常州から供給されるタイプ、シース直径、長さ、および接合部形状の情報源。

上記のすべての数値は、名前付き材料および構造の公開値または公開要件であり、精度クラスは規格で公開されている帯であり、納品されたセンサーの測定値ではありません。許容誤差クラスは熱電対に適用され、計器で提供される測定値にはコールドジャンクション、ケーブル、およびトランスミッターが含まれます。曲げ、湿気、および絶縁抵抗の制限は構造の特性であり、注文したシースと直径の数値は製造元のデータシートで確認する必要があります。空気中での温度限界は、合金の融点範囲ではなく、このファミリーのドリフトによって設定されます。そのため、公開されている連続値は生存値よりも低く、炉の用途に選択されたプローブは、タイプシートの最高温度ではなく、ドリフト限界に対して指定する必要があります。