Nõuded üldkasutatavatele termopaaridele eksperimentaalsetes elektriahjudes

1. Kõrge temperatuuritaluvus, eksperimentaalne elektriahi – termopaari temperatuuri mõõtmise vahemik sõltub peamiselt termoelektroodi kõrge temperatuuri jõudlusest. See tähendab, et mida stabiilsemad on termoelektroodi füüsikalised ja keemilised omadused kõrge temperatuuriga keskkonnas, seda laiem on sellest koosneva termopaari temperatuuri mõõtevahemik.
2. Reeglina hea – kui kasutatakse termopaare, mis on valmistatud samadest kahte tüüpi termoelektriliste elektroodide materjalidest, peavad nende elektrilised ja termilised omadused olema ühtlased ja stabiilsed, et termopaare oleks võimalik toota partiidena ja neil oleks hea vahetatavus;
3. Kõrge tundlikkus ja hea lineaarsus – nõutakse, et termopaari tekitatav termoelektriline potentsiaal oleks piisavalt suur ja lineaarselt seotud temperatuuriga;
4. Nõutav on, et termoelektrilised materjalid ei vastaks mitte ainult ülaltoodud nõuetele, vaid neil oleks ka võimalikult madal takistustegur ja takistuse temperatuurikoefitsient, odav hind ja piisav varu.
Eksperimentaalsetes elektriahjudes kasutatavad termopaarid tuleks valida mõistlikult vastavalt kasutusaegsetele nõuetele. Praegu on mitu tavaliselt kasutatavat termopaari:
[1) Plaatinaroodium/plaatina termopaar – selle jaotusarv on S, positiivne elektrood on 90% plaatina ja 10% roodiumi sulam ning negatiivne elektrood on puhas plaatinatraat.
Selle termopaari eeliseks on see, et sellega saab hõlpsasti valmistada kõrge puhtusastmega plaatina roodiumisulamit, mistõttu on seda lihtne paljundada ja sellel on kõrge temperatuuri mõõtmise täpsus. Seda saab kasutada võrdlustermopaarina rahvusvahelises praktilises temperatuurivahemikus 630.74-1064.43 kraadi . Sellel on kõrge füüsikaline ja keemiline stabiilsus ning see sobib kasutamiseks oksüdeerivas ja neutraalses atmosfääris; Selle sulamistemperatuur on kõrge, seega on kõrge ka temperatuuri mõõtmise ülempiir. Tööstuslikul mõõtmisel kasutatakse seda tavaliselt temperatuuride mõõtmiseks üle 1000 kraadi. Seda saab kasutada pidevalt pikka aega alla 1300 kraadi ja lühiajaline temperatuuri mõõtmine võib ulatuda 1600 kraadini.
Plaatina roodium/plaatina termopaaride puuduseks on nende kõrge hind ja madal termoelektriline potentsiaal. Kui neid kasutatakse redutseerivates gaasides, metalliaurudes, metallioksiidides, ränioksiidis ja vääveloksiidis, võivad need kiiresti saastuda ja rikneda. Seetõttu tuleb sellistes tingimustes kasutamisel lisada kaitseümbrised. Lisaks on seda tüüpi termopaari termoelektriline jõudlus väga mittelineaarne ja selle termoelektrood sublimeerub kõrgel temperatuuril, võimaldades roodiumimolekulidel tungida plaatina elektroodi ja saastada seda, põhjustades ebastabiilse termoelektrilise potentsiaali.
[2] Nikkelkroom/nikkelkroom termopaar - selle jaotusarv on K, positiivse elektroodi koostis on 9-10% kroomi ja 0,4% räni, ülejäänu on nikkel, negatiivse elektroodi koostis on 2 .5-3% räni,<0.6% chromium, and the rest is nickel.
Seda tüüpi termopaari eelisteks on tugev oksüdatsioonikindlus ja korrosioonikindlus, hea termiline stabiilsus, suur termoelektriline potentsiaal, hea lineaarne suhe termoelektrilise potentsiaali ja temperatuuri vahel ning odavad termoelektroodimaterjalid. Seda saab kasutada pidevalt pikka aega alla 1000 kraadi ja lühiajaline temperatuuri mõõtmine võib ulatuda 1300 kraadini.
Nikkel-kroom/nikkelräni termopaaride puuduseks on see, et need on kergesti korrodeeruvad redutseerivates keskkondades temperatuuril üle 500 kraadi, samuti väävli- ja keemilises keskkonnas. Seetõttu tuleb nendes atmosfäärides töötamisel lisada kaitsehülsid, mille temperatuuri mõõtmise täpsus on samuti madalam kui plaatina roodium/plaatina termopaaridel.
[3] Nikkel-kroom/vask termopaar – viitenumbriga E on positiivse elektroodi nikkelkroomi koostis 9-10% kroomi, 0,4% räni ja ülejäänu on nikkel; Negatiivne elektrood on jagatud 56% vasest ja 44% niklist.

Nikkel-kroom/vask termopaari eelised on kõrge termoelektriline potentsiaal ja madal hind. Seda tüüpi termopaari puuduseks on see, et seda ei saa kasutada kõrgete temperatuuride mõõtmiseks. Selle ülemine temperatuuripiir on 800 kraadi ja pikaajalisel kasutamisel piirdub see ainult alla 600 kraadi. Lisaks, kuna vasesulamid on vastuvõtlikud oksüdeerumisele ja riknemisele, tuleb kasutamise ajal paigaldada kaitsehülsid.
[4] Plaatinaroodium 30/Platinum roodium 6 termopaar – lühendatult topeltplaatina roodium termopaar, jaotusnumbriga B. Selle termopaari positiivsed ja negatiivsed elektroodid on mõlemad valmistatud plaatina roodiumsulamist ning sulamisisalduse suhted on erinevad. Positiivne elektrood sisaldab 30% roodiumi ja negatiivne elektrood sisaldab 6% roodiumi. Kahekordsel plaatinast roodiumtermopaaril on tugev saastumisvastane võime ja see on endiselt hea stabiilsusega temperatuuride mõõtmisel kuni 1800 kraadini. Selle temperatuuri mõõtmise täpsus on kõrge, sobib oksüdeerivale ja neutraalsele keskkonnale ning suudab pidevalt mõõta kõrgeid temperatuure alates 1400-1600 kraadist pikka aega, lühiajalised mõõtmised ulatuvad kuni 1800 kraadini.
Kahekordse plaatina roodiumtermopaari tundlikkus on suhteliselt madal ja selle kasutamisel peaks olema varustatud suurema tundlikkusega näidikuseade. Toatemperatuuril on temperatuuri mõju termoelektrilisele potentsiaalile minimaalne, seega ei ole temperatuuri kompenseerimine kasutamise ajal üldjuhul vajalik.
[5] Vask/konstantne termopaar – jaotusarvuga T, positiivne elektrood on valmistatud vasest ja negatiivne elektrood on valmistatud 60% vase/40% niklisulamist.
Selle eelised on kõrge temperatuuritundlikkus, termoelektriliste elektroodide lihtne paljundamine, madal hind, hea jõudlus madalal temperatuuril ja võimalus mõõta -200 kraadi madalat temperatuuri. Kuid selle komponent vask on kalduvus oksüdeeruda, seega ei ületa temperatuuri mõõtmise ülempiir üldiselt 300 kraadi.