关于烙铁测温仪的感温线（Sensor）的寿命问题

fix2010

不是之前俺入了一款便携锂电烙铁么，昨天拿出了2016年败的HAKKO 191 测温仪，准备校正一下烙铁头的温度。

然而发现，该测温仪的感温探头（191-212 Sensor，镍铬+镍铝[硅]，K型）所测温度偏小了……虽然更换了新的Sensor后温度得以校正，但问题来了：
①这种Sensor的寿命怎么会如此短？官方数据说只有50次，影响寿命的原因可能是使用的焊料、助焊剂及Sensor的高温氧化造成。但俺知道，热偶无非是两种不同合金熔合后，产生热电势这原理。而这种Sensor为何采用合金线绞在一起的方式而不用熔合呢？




②另外，Sensor上的铜环到底有用吗？俺发现，在Sensor的测温点，是用一个铜环（暂且这么叫吧）压紧两股合金丝的，那它的具体作用是什么呢？是导热？还是在电路中起作用的呢？之所以这么问题，俺发现两个有趣的现象，高温烧灼这个“铜环”后，这个本来有铜的延展性的东西变得很硬、很脆，难道它不是一般的铜材质？结果拿走它剩下两绞在一起的合金丝，温度测量也能进行。说明真正对测量有作用的就是这两根合金丝？




俺翻看了HAKKO的官方主页，发现目前的测温仪都推荐采用AS5000长寿型Sensor，寿命是传统型的30倍。看这结构，不知长寿的秘诀是改变的合金的成分还是这测温点贴上了一块Kapton的缘故？问题是，俺之前也在Sensor处贴了张Kapton，想避免烙铁头直接与金属接触，以改善Sensor寿命，可事与愿违，结果很不理想——因为接触问题，使热阻变大，测得的数据大大偏小而失真。


希望各位达人帮小弟解释一下上述疑问，在下万分感谢！

wish

我還沒注意感溫線只能大約用50次耶！
超過50次是會測量不準還是不能使用？

fix2010

wish 發表於 2023-9-22 04:02 PM
我還沒注意感溫線只能大約用50次耶！
超過50次是會測量不準還是不能使用？ ...

回老大，官方数据是这么写的。是不准。
俺查了下K型热偶的寿命相关资料，的确存在高温老化问题。但是，一般发生在350℃以上。1000℃左右反而在低氧氛围中发生合金中Cr元素的氧化而使阳极材料失效，进而使采集的温度偏低。
可奇怪的是，在咱们的控温烙铁头中，同样是这类热偶，它们不光工作时长，还是低氧环境，可为何它们就变得寿命很长呢——也可能只是使用者不大注意吧？实际它们早已失效，所以不得不经常用温检仪校正？

jojoling

應該是氧化的原因吧。


熱電偶的使用壽命與其劣化有關，所謂熱電偶的劣化，即熱電偶經使用後，出現老化變質的現象。由金屬或合金構成的熱電偶，在高溫下其內部晶粒會逐漸長大。同時，合金中含有少量雜質，其位置或形狀也將發生變化。而且，在同一周遭環境中的氣體也會發生反應。伴隨上述變化，熱電偶的熱電勢(EMF)也將極其敏感的發生變化，因此熱電偶的劣化是不可避免的，熱電偶的劣化是一個量變過程，對其定量很困難，將隨熱電偶的種類、直徑、使用溫度、氣氛、時間的不同而變化。熱電偶的使用壽命是指熱電偶劣化發展到超過允許誤差，甚至斷線不能使用的時間，有關熱電偶使用壽命的判斷，日本是依據JIS (C-1602-1995)標準中規定的熱電偶連續使用時間，對B、R、S型熱電偶而言為2000小時，K、E、J、T型熱電偶為104小時。在實際使用時，裝配式熱電偶通常帶有保護管，只有在特殊情況下才使用裸線。因此, 在多數場合下, 保護管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實際使用壽命的判斷，必須是透過長期收集、累積實際經驗，使用狀態下的，才有可能預測、量出準確的結果。

注意事項 熱電偶為消費性產品，在使用中會受到氧化、還原、腐蝕、汙染、蒸發、擴散或人為因素不當使用而慢慢老化，使用者需適時更換保護管或熱電偶。

https://www.microtempelectrics.c ... 8%E5%A3%BD%E5%91%BD

fix2010

jojoling 發表於 2023-9-24 01:07 AM
應該是氧化的原因吧。

谢谢jo大的回复。
问题是，俺们用的这种裸线式热偶为何如此短命？在原理、构造上理应是相同的。但实际又好像不同。
是不是Y型中间那奇怪的金属比较短寿的原因？
看似简单的东西，由于它不同于同类品且易耗的属性、又没有独立的相关资料可找到，变得神秘莫测。

SIMON1016

官方数据说只有50次，

能提供資料來源連結嗎?

fix2010

SIMON1016 發表於 2023-9-24 06:53 PM
能提供資料來源連結嗎?

一般Sensor售卖的介绍里有这信息。
当然，俺主贴里“长寿型Sensor”有链接，可能手机版看不到。
那就直接贴网址吧：https://www.hakko.com/english/products/news/detail.php?seq=109
页面上有关寿命（次数）的对比图：

absmen3000

剛好我公司有做感溫棒~
我簡單回覆，給你做參考!!

①这种Sensor的寿命怎么会如此短？官方数据说只有50次，影响寿命的原因可能是使用的焊料、助焊剂及Sensor的高温氧化造成。但俺知道，热偶无非是两种不同合金熔合后，产生热电势这原理。而这种Sensor为何采用合金线绞在一起的方式而不用熔合呢？

把線絞在一起這動作可能只是想省工，看那個Y字的造型應該是連固定方式也一併考量。
單就焊接後材質改變，更容易氧化!! 當感溫材質表面產生氧化物或髒汙時，會影響量測的準確度~
畢竟這個東西要求的精度不是很高，所以做工就簡單~

②另外，Sensor上的铜环到底有用吗？俺发现，在Sensor的测温点，是用一个铜环（暂且这么叫吧）压紧两股合金丝的，那它的具体作用是什么呢？是导热？还是在电路中起作用的呢？之所以这么问题，俺发现两个有趣的现象，高温烧灼这个“铜环”后，这个本来有铜的延展性的东西变得很硬、很脆，难道它不是一般的铜材质？结果拿走它剩下两绞在一起的合金丝，温度测量也能进行。说明真正对测量有作用的就是这两根合金丝？

沒錯，量測本身就只是兩根合金線所接觸的那個點做量測的，我忘記不知道是哪份手冊還是指引有提到~
熱電偶 感測，如果量測液體類的 沒有保護外管 對於量測溫度沒有影響 ，但是量測的是"空氣"時 則必須要有較大的接觸物(保護外管或導熱材質)，對於量測的結果才會比較準確。

銅環(也可能是其他金屬)應該是增加感溫面積與積熱，讓量測結比較趨近實際溫度。

③控温烙铁头中，同样是这类热偶，它们不光工作时长，还是低氧环境，可为何它们就变得寿命很长呢?

有本 中國學者 王魁汉所ˊ著 溫度量測實用技術 ，裡面有提到 熱電偶的使用壽命 預估是2萬小時，這應該是指有保護外管的情況下，在不氧化 無髒污的情況下，只要兩端接點不斷開 溫度都可以量測~


在溫度量測 上 表面量測 至今 好像還沒有聽過有比較正式的 認證組織可以做標準的校驗，以台灣目前 IEC/ISO 17025 規範中的校正類，也沒有這項標準!
我剛好有機會跟 國家實驗室(MNL)的專家 討教過這個問題， 依照專家的意見 表面量測有很多影響因素 除了感溫棒本體造型 以外~
量測的角度/面積/接觸力 等..... 都會造成誤差，主要是量測的精準度與重覆性 問題。  

fix2010

absmen3000 發表於 2023-9-25 10:08 AM
剛好我公司有做感溫棒~
我簡單回覆，給你做參考!!

啊，谢谢absmen3000大如此专业的回答，小生受益匪浅。
结果跟俺理解的差不多。
只是好奇为何这类Sensor是作为耗材，可能是因为它属于直接接触测量，容易脏污。
一些资料也说到，一般的脏污清洗后可以恢复Sensor的精度，如果酸碱腐蚀、合金化就无能为力。
这样看来，之所以作为耗材，可能考虑到流水线作业的工况——可以想象，繁忙的工人不可能费心思去清洁处理的，直接换新更有效率。
俺看到后续生产的产品有的都送一张硅胶薄膜，用以覆盖在Sensor触点表面，以延长寿命。
遗憾的是，俺尝试同样的做法，和Kapton保护一样，相比直接接触Sensor触点表面测量，获得的温度值要低许多。即使，烙铁尖有无焊锡都会因接触性不同而导致测温偏差。除非测温仪由此做些温度偏差预校正。
结论，测量必须采用直接接触、接触良好才够准确，无其它方法。

xiaolaba

自己用點焊機熔接一根k型也可以 可以用10年 絞合的新的時候可以 久了氧化就不準

fix2010

xiaolaba 發表於 2023-9-25 08:14 PM
自己用點焊機熔接一根k型也可以 可以用10年 絞合的新的時候可以 久了氧化就不準 ...

俺曾经也这么想的。

SIMON1016

xiaolaba 發表於 2023-9-25 08:14 PM
自己用點焊機熔接一根k型也可以 可以用10年 絞合的新的時候可以 久了氧化就不準 ...

我是絞合之後 再熔接  這樣做 測量數值還行
我是直接比較 功率BJT 刻意散熱不良逐漸進入燒毀後  的溫度轉折曲線
5條新絞合  5條熔接 曲線在溫度記錄器比較起來是疊合的

後來就一直這樣用

熔接 是拿一不心疼的POWER +12V 拉RC  充當點焊機 同接感温线兩線
外殼鎖一塊厚銅片額外接地  將絞合端往厚銅片 劃下去...啪!挺刺激的

xiaolaba

SIMON1016 發表於 2023-9-25 11:55 PM
我是絞合之後 再熔接  這樣做 測量數值還行
我是直接比較 功率BJT 刻意散熱不良逐漸進入燒毀後  的溫度轉 ...

主要是 seebeck effect 必須合金才可靠, 純絞合燒燒到900度後會開始懷疑人生, 很久以前實驗搞那41uV時碰到過. S大你的燒結法不錯, 以前沒點焊機前用沒力的12V電池短接過, 有成功過但是很靠運氣.

xiaolaba

fix2010 發表於 2023-9-25 10:27 PM
俺曾经也这么想的。

淘寶很多便宜的就是那樣做出來賣的, 應該不會只能用50次

jojoling

fix2010 發表於 2023-9-25 07:06 PM
啊，谢谢absmen3000大如此专业的回答，小生受益匪浅。
结果跟俺理解的差不多。
只是好奇为何这类Sensor是 ...

我的看法是要快速反應量測溫度的話，多一層外管就多一個熱容熱阻與延遲。
直接使用時的高溫氧化壽命連結寫 104小時。
我是覺得應該是有測過，加熱 50次可能還不會摔退。