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維薩拉露點儀DMT143測量液化氮氣可能損壞得原因

更新時間:2025-09-03   點擊次數(shù):135次

   維薩拉(Vaisala)DMT143在液氮或液化氮氣應用中損壞,根本原因幾乎總是“熱沖擊"和“冷凝",而不是傳感器本身的質(zhì)量問題。液氮的及端低溫(-196°C)和其物理特性,對任何電子測量設備都是極惡劣嚴酷的環(huán)境。以下是導致DMT143損壞的詳細原因分解:
  核心原因:劇烈的熱沖擊與冷凝(這是損壞的最主要、最常見的原因。)
  1.原理:當DMT143探頭(通常處于室溫或更高溫度)突然插入或暴露在液氮或極低溫的氮氣環(huán)境中時,其金屬部件和內(nèi)部的傳感器會以極快的速度收縮。
  2.機械應力:不同材料(如不銹鋼外殼、陶瓷基底、硅傳感器芯片)的熱膨脹系數(shù)不同,它們收縮的速率和程度不同。這種不均勻的劇烈收縮會產(chǎn)生巨大的內(nèi)部機械應力,可能導致:
  1)敏感的DRYCAP®濕度傳感器薄膜開裂或脫層。
  2)微小的焊點斷裂。
  3)密封處失效,破壞探頭的完整性。
  3.冷凝與結(jié)冰:探頭在插入過程中,其溫度會迅速從室溫降至-196°C。空氣中的水蒸氣會瞬間在探頭的任何部位凝結(jié)并凍結(jié)成堅硬的冰。如果冰在探頭內(nèi)部形成,其膨脹力足以摧毀精密的電子結(jié)構(gòu)。
  液氮的挑戰(zhàn):“反轉(zhuǎn)溫度"與沸騰(這是一個容易被忽略但至關(guān)重要的物理現(xiàn)象。)
  1.問題:在常壓下,液氮的溫度(-196°C)遠低于氮氣的沸點(-195.8°C)。當您將室溫的物體放入液氮時,會發(fā)生劇烈的“閃蒸"沸騰,物體表面會瞬間被一層氣態(tài)氮氣包圍(萊頓弗羅斯特笑應)。
  2.對測量的影響:DMT143是用來測量氣體中的露點溫度的。然而,在液氮中,探頭感知到的實際上是它自身與液氮之間那層沸騰氣態(tài)氮的濕度特性,而不是液氮本身的屬性。這層氣體的狀態(tài)極不穩(wěn)定,會導致讀數(shù)劇烈波動且不準確。
  3.間接損壞:這種劇烈的沸騰和熱交換會加劇上述的熱沖擊。
  其他損壞原因:
  1.液態(tài)水的“液滴沖擊":
  即使系統(tǒng)通的是氮氣,如果氣源或管道中含有水分,在低溫下這些水分會凝結(jié)并凍結(jié)。
  當冰冷的探頭遇到這些水滴,或冰融化后重新凝結(jié),液態(tài)水撞擊傳感器薄膜會產(chǎn)生巨大應力,直接撕裂薄膜。
  2.物理損傷:
  液氮的劇烈沸騰會產(chǎn)生振動。
  如果探頭直接接觸到容器壁或其他堅硬物體,在極低溫下金屬會變脆,容易因輕微的碰撞而損壞。
  3.電纜脆化:
  標準電纜的護套(如PVC)在液氮溫度下會變得像玻璃一樣脆,輕輕一彎就會斷裂或破裂,導致短路或測量中斷。

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