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溫度計(jì)的使用和原理

2010年12月08日 09:10:42 來源:江蘇華清儀表有限公司

溫度計(jì)是測(cè)溫儀器的總稱。根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍的不同,有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)和光測(cè)溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等。

工作原理

根據(jù)使用目的的不同,已設(shè)計(jì)制造出多種溫度計(jì)。其設(shè)計(jì)的依據(jù)有:利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現(xiàn)象;在定容條件下,氣體(或蒸氣壓強(qiáng)因不同溫度而變化;熱電效應(yīng)的作用;電阻隨溫度的變化而變化;熱輻射的影響等。

一般說來,一切物質(zhì)的任一物理屬性,只要它隨溫度的改變而發(fā)生單調(diào)的、顯著的變化,都可用來標(biāo)志溫度而制成溫度計(jì)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要,測(cè)溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測(cè)溫范圍越來越廣,根據(jù)不同的要求,又制造出不同需要的測(cè)溫儀器。下面介紹幾種。

1、氣體溫度計(jì):多用氫氣或氦氣作測(cè)溫物質(zhì),因?yàn)闅錃夂秃獾囊夯瘻囟群艿停咏诹愣龋仕臏y(cè)溫范圍很廣。這種溫度計(jì)度很高,多用于精密測(cè)量。

2、電阻溫度計(jì):分為金屬電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體電阻溫度計(jì),都是根據(jù)電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計(jì)主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的;半導(dǎo)體溫度計(jì)主要用碳、鍺等。電阻溫度計(jì)使用方便可靠,已廣泛應(yīng)用。它的測(cè)量范圍為-260℃至600℃左右。

3、溫差電偶溫度計(jì):是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的測(cè)溫儀器。利用溫差電現(xiàn)象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端,另兩端與測(cè)量?jī)x表連接,形成電路。把工作端放在被測(cè)溫度處,工作端與自由端溫度不同時(shí),就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì),因而有電流通過回路。通過電學(xué)量的測(cè)量,利用已知處的溫度,就可以測(cè)定另一處的溫度。這種溫度計(jì)多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間,多用于高溫和低濁測(cè)量。有的溫差電偶能測(cè)量高達(dá)3000℃的高溫,有的能測(cè)接近零度的低溫。

4、雙金屬溫度計(jì):是指專門用來測(cè)量500℃以上的溫度的溫度計(jì),有光測(cè)溫度計(jì)、比色溫度計(jì)和輻射溫度計(jì)。雙金屬溫度計(jì)的原理和構(gòu)造都比較復(fù)雜,這里不再討論。其測(cè)量范圍為500℃至3000℃以上,不適用于測(cè)量低溫。

5、指針式溫度計(jì):是形如儀表盤的溫度計(jì),也稱寒暑表,用來測(cè)室溫,是用金屬的熱脹冷縮原理制成的。它是以雙金屬片做為感溫元件,用來控制指針。雙金屬片通常是用銅片和鐵片鉚在一起,且銅片在左,鐵片在右。由于銅的熱脹冷縮效果要比鐵明顯的多,因此當(dāng)溫度升高時(shí),銅片牽拉鐵片向右彎曲,指針在雙金屬片的帶動(dòng)下就向右偏轉(zhuǎn)(指向高溫);反之,溫度變低,指針在雙金屬片的帶動(dòng)下就向左偏轉(zhuǎn)(指向低溫)。

6、玻璃管溫度計(jì):玻璃管溫度計(jì)是利用熱脹冷縮的原理來實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量的。由于測(cè)溫介質(zhì)的膨脹系數(shù)與沸點(diǎn)及凝固點(diǎn)的不同,所以我們常見的玻璃管溫度計(jì)主要有:煤油溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、紅鋼筆水溫度計(jì)。他的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,測(cè)量精度相對(duì)較高,價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是測(cè)量上下限和精度受玻璃質(zhì)量與測(cè)溫介質(zhì)的性質(zhì)限制。且不能遠(yuǎn)傳,易碎。

7、壓力式溫度計(jì):壓力式溫度計(jì)是利用封閉容器內(nèi)的液體,氣體或飽和蒸氣受熱后產(chǎn)生體積膨脹或壓力變化作為測(cè)信號(hào)。它的基本結(jié)構(gòu)是由溫包、毛細(xì)管和指示表三部分組成。它是zui早應(yīng)用于生產(chǎn)過程溫度控制的方法之一。壓力式測(cè)溫系統(tǒng)現(xiàn)在仍然是就地指示和控制溫度中應(yīng)用十分廣泛的測(cè)量方法。壓力式溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,機(jī)械強(qiáng)度高,不怕震動(dòng)。價(jià)格低廉,不需要外部能源。缺點(diǎn)是:測(cè)溫范圍有限制,一般在-80~400℃;熱損失大響應(yīng)時(shí)間較慢;儀表密封系統(tǒng)(溫包,毛細(xì)管,彈簧管)損壞難于修理,必須更換;測(cè)量精度受環(huán)境溫度、溫包安裝位置影響較大,精度相對(duì)較低;毛細(xì)管傳送距離有限制。壓力溫度計(jì)經(jīng)常的工作范圍應(yīng)在測(cè)量范圍的1/2--3/4處,并盡可能的使顯示表與溫包處于水平位置。其安裝用的溫包安裝螺栓會(huì)使溫度流失而導(dǎo)致溫度不準(zhǔn)確,安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行保溫處理,并盡量使溫包工作在沒有震動(dòng)的環(huán)境中。

8、轉(zhuǎn)動(dòng)式溫度計(jì):轉(zhuǎn)動(dòng)式溫度計(jì)是由一個(gè)卷曲的雙金屬片制成。雙金屬片一端固定,另一端連接著指針。兩金屬片因膨脹程度不同,在不同溫度下,造成雙金屬片卷曲程度不同,指針則隨之指在刻度盤上的不同位置,從刻度盤上的讀數(shù),便可知其溫度。

9、半導(dǎo)體溫度計(jì):半導(dǎo)體的電阻變化和金屬不同,溫度升高時(shí),其電阻反而減少,并且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產(chǎn)生明顯的變化,所制成的溫度計(jì)有較高的精密度,常被稱為感溫器。

10、熱電偶溫度計(jì):熱電偶溫度計(jì)是由兩條不同金屬連接著一個(gè)靈敏的電壓計(jì)所組成。金屬接點(diǎn)在不同的溫度下,會(huì)在金屬的兩端產(chǎn)生不同的電位差。電位差非常微小,故需靈敏的電壓計(jì)才能測(cè)得。由電壓計(jì)的讀數(shù),便可知道溫度為何。

11、光測(cè)高溫計(jì):物體溫度若高到會(huì)發(fā)出大量的可見光時(shí),便可利用測(cè)量其熱輻射的多寡以決定其溫度,此種溫度計(jì)即為光測(cè)溫度計(jì)。此溫度計(jì)主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠(yuǎn)鏡及一組帶有小燈泡、電流計(jì)與可變電阻的電路制成。使用前,先建立燈絲不同亮度所對(duì)應(yīng)溫度與電流計(jì)上的讀數(shù)的關(guān)系。使用時(shí),將望遠(yuǎn)鏡對(duì)正待測(cè)物,調(diào)整電阻,使燈泡的亮度與待測(cè)物相同,這時(shí)從電流計(jì)便可讀出待測(cè)物的溫度了。

12、液晶溫度計(jì):用不同配方制成的液晶,其相變溫度不同,當(dāng)其相變時(shí),其光學(xué)性質(zhì)也會(huì)改變,使液晶看起來變了色。如果將不同相變溫度的液晶涂在一張紙上,則由液晶顏色的變化,便可知道溫度為何。此溫度計(jì)之優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)容易,而缺點(diǎn)則是度不足,常用于觀賞用魚缸中,以指示。

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