Apa itu platinum rhodium termokopel?

Termokopel platinum rhodium adalah sensor suhu yang kedua kakinya terbuat dari paduan platinum-rhodium, dan dibeli karena satu alasan yang membedakannya dari semua pasangan logam dasar: ini adalah instrumen yang digunakan untuk memeriksa instrumen lain. Pengukurannya akurat, keluarannya stabil dalam jangka waktu lama pada suhu tinggi, dan harga yang menyertai kedua sifat tersebut adalah sinyal yang sangat kecil, pilihan paduan yang terbatas, dan bahan yang kehilangan kalibrasinya ketika permukaannya diserang.

Halaman di bawah ini mencakup tiga jenis logam mulia dan apa kaki-kakinya, akurasi yang diizinkan oleh standar, apa arti sinyal kecil bagi instrumen yang dihubungkan dengan pasangan tersebut, apa yang sebenarnya membatasi masa pakai salah satu sensor ini, dan bentuk berlapisnya di mana sebagian besar dari mereka dibeli.

Huruf tersebut menetapkan pasangan paduan dan tidak ada yang lain. Tiga jenis logam mulia yang umum digunakan, dan perbedaan di antara ketiganya adalah kandungan rhodium pada kaki-kakinya, yang menentukan keluaran, rentang, dan perilaku di tungku yang terkontaminasi.

Poin Tipe B layak disebutkan secara lengkap, karena itulah alasan pembeli memilihnya. Dengan platinum-rhodium pada kedua kaki, tidak ada kaki platinum murni yang dapat diserang oleh kontaminan dan tidak ada kaki platinum murni yang dapat diubah oleh oksida yang mengendap, dan materi yang diterbitkan tentang pemilihan termokopel memberikan alasan tersebut mengapa Tipe B mentolerir atmosfer yang terkontaminasi lebih baik daripada dua jenis logam mulia lainnya. Perdagangannya adalah keluaran: pasangan paduan yang sama menghasilkan gaya gerak listrik yang lebih kecil daripada Tipe S atau Tipe R pada suhu yang sama, dan biasanya tidak digunakan di bawah 600 °C karena alasan tersebut.

Toleransi pasangan logam mulia diterbitkan sebagai kelas akurasi, dan kelas tersebut adalah pita pada kurva gaya gerak listrik dan bukan paduan yang berbeda. Sertifikat yang menyebutkan kelas menyatakan penyimpangan yang diterima oleh batch, dan kelas yang lebih ketat adalah pita penerimaan yang lebih sempit pada kurva yang sama.

Dua kualifikasi berlaku untuk tabel. Ekuivalen ASTM dari kelas-kelas ini adalah batas kesalahan khusus dan standar, sehingga sertifikat dapat menyebutkan salah satu sistem, dan keduanya bukanlah angka yang identik. Dan kelas menggambarkan pasangan, bukan pengukuran: sambungan dingin, kabel ekstensi, dan pemancar masing-masing menambah penyimpangan, sehingga akurasi yang diberikan pada sistem kontrol lebih longgar daripada kelas pada sertifikat kawat.

Pasangan logam mulia menghasilkan sebagian kecil dari keluaran pasangan logam dasar, dan segala sesuatu tentang cara pemasangannya mengikuti dari situ. Dua konsekuensi layak dicatat sebelum sensor dipesan.

Yang pertama adalah sambungan dingin. Termokopel mengukur perbedaan, sehingga suhu pada terminal harus diketahui dan dikompensasi, dan dengan sinyal kecil, kesalahan kompensasi merupakan bagian yang lebih besar dari total. Yang kedua adalah kabel antara pasangan dan instrumen, dan ada dua pilihan dengan arti yang berbeda. Kabel ekstensi dibuat dari paduan yang sama dengan pasangan, sehingga pasangan tersebut hanya dilanjutkan ke instrumen. Kabel kompensasi menggunakan paduan yang berbeda yang dipilih untuk memberikan keluaran yang sama selama rentang suhu terbatas, dan ini adalah pilihan yang lebih murah di mana jalurnya pendek dan dingin. Bagaimanapun, kabel adalah bagian dari sirkuit dan paduannya sendiri menentukan apakah pembacaan bertahan dalam perjalanan.

Tipe B membawa satu keuntungan praktis yang tidak dimiliki dua lainnya, dan data tipe yang diterbitkan menyatakannya dengan jelas: karena keluaran pasangan tersebut dapat diabaikan selama rentang dari 0 °C hingga 50 °C, kompensasi sambungan dingin biasanya tidak diperlukan. Di pabrik di mana terminal berada di kabinet kontrol biasa, itu menghilangkan seluruh tautan dari rantai pengukuran.

Pasangan platinum-rhodium tidak gagal karena meleleh. Ia gagal secara mekanis atau karena kehilangan kalibrasinya, dan kedua mekanisme tersebut diterbitkan dan terpisah. Keduanya bekerja pada logam, dan selubung serta pengisi di sekitarnya dapat memperlambat salah satunya dan tidak dapat menyentuh yang lain.

Batas penyimpangan adalah yang menangkap pengguna probe berselubung, dan perbedaan ini layak disebutkan sekali. Selubung melindungi pasangan dari kerusakan mekanis dan kontak dengan kontaminan. Ini tidak melindungi kawat dari kehilangan rhodium di permukaannya sendiri, karena pasangan tersebut masih mencapai suhu tungku, dan probe berselubung yang telah berada di tungku pengoksidasi panas untuk waktu yang lama oleh karena itu menyimpang ke arah yang sama dengan yang telanjang.

Termokopel berlapis, juga disebut termokopel berinsulasi mineral atau MI, bukanlah pasangan yang dirakit dari bagian-bagian lepas di dalam tabung pelindung. Kawat, insulasi, dan selubung dibangun sebagai satu kabel, ditarik melalui cetakan hingga bubuk keramik di dalamnya dipadatkan di sekitar kawat dan seluruh rakitan padat dan fleksibel. Konstruksi itulah yang menghasilkan sifat produk, dan ketiga bagian tersebut masing-masing membawa keputusan.

Empat hal mengikuti dari konstruksi tersebut, dan panduan yang diterbitkan untuk konstruksi menyatakannya dalam istilah ini. Bubuk yang dipadatkan mengisi ruang di sekitar kawat dan melindunginya dari kelembaban, gas, dan kontaminasi jauh lebih baik daripada isolator keramik lepas di dalam tabung, yang merupakan salah satu jalur penyimpangan diperlambat. Rakitan padat lebih tahan terhadap getaran, guncangan, dan penghancuran daripada probe yang dirakit, yang merupakan jawaban mekanis untuk kaki rapuh yang dijelaskan di atas. Kabel dapat ditekuk dan dirutekan di sekitar rintangan, yang tidak dapat dilakukan oleh tabung keramik kaku, dan dapat ditarik dalam diameter yang sangat kecil, sehingga probe MI pas di tempat yang tidak bisa dilakukan oleh probe konvensional. Waktu respons mengikuti diameter selubung, karena selubung tipis memiliki massa termal yang sedikit, dan bubuk yang dipadatkan menghantarkan panas ke sambungan secara efisien.

Rentang kerja yang diterbitkan untuk konstruksi bergantung pada selubung dan insulasi bersama-sama. Probe berinsulasi magnesium oksida diterbitkan untuk digunakan hingga 2.400 °F, yaitu 1.316 °C, dan termokopel MI secara umum digambarkan melayani dari suhu kriogenik hingga rentang 1.000 hingga 1.200 °C dan lebih tinggi di mana paduan dan desain khusus digunakan. Untuk pasangan platinum-rhodium, batas atas praktis di udara ditentukan oleh penyimpangan yang dijelaskan di atas dan bukan oleh kabel, dan perbedaan yang sama berlaku di sini seperti di tempat lain dalam materi ini.

Empat batasan berlaku dalam dokumen yang sama dengan keuntungannya, karena keempatnya adalah keputusan yang harus dibuat oleh pembeli dan bukan cacat yang harus dihindari.

Baris keempat adalah yang biasanya terlewatkan. Klaim bahwa kawat berada dalam keadaan kedap gas dan terisolasi menggambarkan maksud desain konstruksi dan kondisi pada suhu kerja harus diperiksa terhadap lembar data, karena keramik yang mengisolasi dengan sempurna saat dingin menghantarkan jauh lebih baik saat panas. Itu adalah sifat insulasi dan berlaku untuk setiap pembuat probe ini.

Satu pilihan tambahan berlaku untuk konstruksi dan bukan untuk pasangan. Sambungan pengukuran dibentuk di ujung dalam salah satu dari tiga cara, dan ketiganya menukar respons terhadap perlindungan dan terhadap isolasi listrik.

Kakinya. Tipe S adalah platinum dengan 10% rhodium berbanding platinum murni, Tipe R adalah platinum dengan 13% rhodium berbanding platinum murni, dan Tipe B adalah platinum dengan 30% rhodium berbanding platinum dengan 6% rhodium. Tipe S dan Tipe R digunakan untuk pekerjaan referensi dan kalibrasi, dan Tipe B adalah yang dipilih di mana atmosfer tungku terkontaminasi, karena dengan platinum-rhodium pada kedua kaki, tidak ada kaki platinum murni yang dapat diserang oleh kontaminan.

Karena dua sifat pada paragraf pertama halaman ini, dan karena standar menyatakannya sebagai angka. Toleransi diterbitkan sebagai kelas akurasi pada kurva gaya gerak listrik, dengan ±1,0 °C selama rentang 0 hingga 1.100 °C untuk Tipe S dan R, melebar di atas itu, dan ±0,5 °C untuk Tipe B selama rentangnya. Tipe logam dasar pada standar yang sama memiliki pita yang lebih lebar, biasanya ±1,5 °C, itulah sebabnya satu digunakan untuk kontrol dan yang lainnya untuk referensi.

Ini adalah pasangan yang dibangun sebagai kabel berinsulasi mineral dan bukan dirakit dari bagian-bagian lepas: dua kawat, insulasi keramik padat yang paling umum adalah magnesium oksida, dan selubung logam mulus, ditarik bersama hingga rakitan padat. Bahan selubung berkisar dari baja tahan karat dan Inconel hingga paduan khusus dan logam mulia, dan konstruksi ini memberikan perlindungan terhadap kontaminasi, ketahanan terhadap getaran dan guncangan, kemampuan tikungan, diameter kecil, dan waktu respons yang ditentukan oleh diameter selubung.

Ini memperlambat satu jalur dan tidak dapat menyentuh yang lain. Insulasi yang dipadatkan membatasi masuknya gas dan kelembaban ke kawat jauh lebih baik daripada isolator lepas, yang memperlambat kontaminasi. Ini tidak menghentikan kehilangan rhodium dari permukaan kawat, karena pasangan tersebut masih mencapai suhu tungku, dan di atas sekitar 1.100 °C, rhodium bermigrasi sebagai uap logam dan oksida yang mudah menguap membawa logam pergi. Panduan yang diterbitkan untuk penggunaan di atmosfer pengoksidasi membatasi Tipe R dan S untuk operasi berkelanjutan hingga sekitar 1.300 °C karena alasan itu.

Panduan yang diterbitkan adalah radius tikungan minimum sekitar lima kali diameter luar selubung, dan lebih konservatif untuk selubung tipis dan untuk pembengkokan berulang. Membengkokkan terlalu tajam dapat meretakkan insulasi, mendistorsi kawat atau merusak selubung dengan cara yang tidak terlihat dari luar, dan pembengkokan berulang pada bagian yang sama mengeraskan selubung. Tekuk menjauh dari ujung sambungan dan transisi konektor, dan bentuk akhir sebelum probe masuk ke instalasi.

Biasanya tidak, dan data tipe yang diterbitkan memberikan alasannya: keluaran pasangan tersebut dapat diabaikan selama rentang dari 0 °C hingga 50 °C, sehingga suhu terminal tidak perlu dikoreksi. Tipe S dan Tipe R tidak memiliki keuntungan itu, dan keduanya dipasang dengan kabel ekstensi dari paduan yang sama atau kabel kompensasi yang disesuaikan dengan tipe selama rentang suhu terbatas.

Termokopel platinum rhodium adalah sensor logam mulia, dan tiga tipe yang digunakan dipisahkan oleh kandungan rhodium pada kakinya: Tipe S pada 10% rhodium, Tipe R pada 13%, dan Tipe B dengan 30% dan 6% rhodium pada kedua kakinya. Akurasi diterbitkan sebagai kelas pada kurva gaya gerak listrik, pada ±1,0 °C selama rentang 0 hingga 1.100 °C untuk Tipe S dan R dan ±0,5 °C untuk Tipe B selama rentangnya, dan kelas tersebut menggambarkan pasangan dan bukan seluruh pengukuran, karena sambungan dingin, kabel, dan pemancar masing-masing menambah penyimpangan. Tipe B memiliki keuntungan praktis bahwa keluarannya dapat diabaikan antara 0 °C dan 50 °C, sehingga kompensasi sambungan dingin biasanya tidak diperlukan.

Dua mekanisme membatasi masa pakai pasangan keluarga ini, yaitu pertumbuhan butir pada kaki dan kehilangan rhodium dari permukaan, yang mengendapkan oksida pada kaki platinum dan menggeser kalibrasi. Bentuk berlapis menjawab yang pertama dan memperlambat yang kedua dengan menjauhkan kontaminan dari kawat, dan tidak menghentikan penyimpangan, itulah sebabnya batas berkelanjutan yang diterbitkan untuk Tipe R dan S di atmosfer pengoksidasi adalah sekitar 1.300 °C bahkan di mana pasangan itu sendiri bertahan lebih tinggi. Pembengkokan dibatasi hingga radius sekitar lima kali diameter selubung, ujung terbuka harus disegel karena magnesium oksida bersifat higroskopis, dan resistansi insulasi harus dibaca pada suhu kerja dan bukan pada suhu kamar. Pasangan dan probe berlapis dipasok dari Changzhou, Jiangsu dalam Tipe S, Tipe R, dan Tipe B, dalam diameter selubung, panjang, dan bentuk sambungan yang dibutuhkan instalasi.

1. IEC 60584-1, termokopel, tabel referensi dan kelas toleransi, dengan ASTM E230 dan batas kesalahannya, serta perlakuan ASM Handbook terhadap bahan termokopel. Sumber untuk komposisi kaki dari tiga jenis logam mulia, pita kelas akurasi yang dikutip untuk Tipe S, R, dan B serta untuk tipe logam dasar, kesetaraan antara kelas dan batas kesalahan khusus dan standar, dan perilaku komparatif Tipe B di atmosfer yang terkontaminasi.
2. Data tipe yang diterbitkan untuk termokopel logam mulia, termasuk batas suhu Tipe B dan pernyataan bahwa keluarannya dapat diabaikan selama rentang dari 0 °C hingga 50 °C sehingga kompensasi sambungan dingin biasanya tidak diperlukan, bersama dengan catatan bahwa tipe tersebut biasanya tidak digunakan di bawah 600 °C. Sumber untuk angka rentang dan posisi sambungan dingin.
3. Bureau International des Poids et Mesures, Guide to Thermocouple Thermometry, Part 1. Sumber untuk migrasi rhodium sebagai uap logam di atas 1.100 °C, untuk pembentukan oksida platinum dan rhodium yang mudah menguap di hadapan oksigen pada suhu tinggi, dan untuk pernyataan bahwa Tipe R dan S dapat digunakan terus menerus di atmosfer pengoksidasi hingga sekitar 1.300 °C.
4. Pearce dan rekan kerja, karya yang diterbitkan tentang penyimpangan termoelektrik termokopel platinum-rhodium di atas 1.200 °C dan tentang kehilangan massa kawat platinum-rhodium pada 1.324 °C. Sumber untuk dua mode kegagalan yang disebutkan dari pasangan Tipe R atau Tipe S, yaitu pertumbuhan butir yang berlebihan pada kaki platinum yang menyebabkan patah kawat dan penyimpangan suhu yang disebabkan oleh pengendapan oksida rhodium pada kaki platinum.
5. Panduan teknis yang diterbitkan untuk termokopel berinsulasi mineral, bersama dengan makalah teknis yang diterbitkan tentang sensor berinsulasi magnesium oksida. Sumber untuk konstruksi kabel dari kawat, insulasi yang dipadatkan dan selubung mulus, untuk penggunaan magnesium oksida dan aluminium oksida, untuk bahan selubung yang disebutkan, untuk perlindungan terhadap kelembaban, gas, dan kontaminasi, untuk perilaku getaran dan guncangan, untuk kemampuan tikungan, diameter kecil dan waktu respons mengikuti diameter selubung, untuk rentang kerja hingga 2.400 °F dan rentang 1.000 hingga 1.200 °C untuk termokopel MI secara umum, untuk radius tikungan minimum sekitar lima kali diameter luar selubung dan pengerasan kerja yang disebabkan oleh pembengkokan berulang, untuk perilaku higroskopis insulasi pada ujung yang tidak disegel, untuk pernyataan bahwa resistansi insulasinya turun drastis saat probe mencapai suhu operasi, dan untuk pilihan sambungan yang terkubur, tidak terkubur, dan terbuka.
6. Panduan yang diterbitkan tentang kabel ekstensi dan kompensasi, dan data produk yang dipegang oleh DLX Alloy. Sumber untuk perbedaan antara kabel ekstensi, yang menggunakan paduan yang sama dengan pasangan, dan kabel kompensasi, yang paduannya berbeda dan disesuaikan dengan keluaran selama rentang suhu terbatas, untuk kondisi anil terang di mana grade ini dipasok, dan untuk tipe, diameter selubung, panjang, dan bentuk sambungan yang dipasok dari Changzhou.

Setiap angka di atas adalah nilai yang diterbitkan atau persyaratan yang diterbitkan untuk bahan dan konstruksi yang disebutkan, dan kelas akurasi adalah pita yang diterbitkan dalam standar dan bukan pengukuran pada sensor yang dikirimkan. Kelas toleransi berlaku untuk pasangan, dan pengukuran yang diberikan pada instrumen mencakup sambungan dingin, kabel, dan pemancar. Batasan pada pembengkokan, kelembaban, dan resistansi insulasi adalah sifat konstruksi, dan angka untuk selubung dan diameter yang dipesan harus dikonfirmasi terhadap lembar data produsen. Batas suhu di udara ditentukan oleh penyimpangan untuk keluarga ini dan bukan oleh rentang leleh paduan, itulah sebabnya angka berkelanjutan yang diterbitkan lebih rendah dari angka kelangsungan hidup, dan probe yang dipilih untuk tugas tungku harus ditentukan terhadap batas penyimpangan dan bukan terhadap suhu maksimum pada lembar tipe.