維薩拉露點儀DMT143測量液化氮氣可能損壞得原因

　　維薩拉(Vaisala)DMT143在液氮或液化氮氣應(yīng)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(shè)備都是極惡劣嚴(yán)酷的環(huán)境。以下是導(dǎo)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(dāng)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(yīng)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(yīng)力，可能導(dǎo)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?？諝庵械乃魵鈺查g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(dāng)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(yīng))。
 

　　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(dǎo)致讀數(shù)劇烈波動且不準(zhǔn)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(dāng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致短路或測量中斷。