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溫度計的基本介紹及工作原理

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溫度計的基本介紹及工作原理

發布日期:2016-12-05 作者:翊成網絡 點擊:

    溫度計,是測溫儀器的總稱,可以準確的判斷和測量溫度。利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮等的現象為設計的依據。有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差電偶溫度計1、輻射溫度計和光測溫度計、雙金屬溫度計等多種溫度計供我們選擇,但要注意正確的使用方法,了解測溫儀的相關特點,便于更好的使用。

溫度計

工作原理

    根據使用目的的不同,已設計制造出多種溫度計。其設計的依據有:利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現象;在定容條件下,氣體(或蒸汽)的壓強因不同溫度而變化;熱電效應的作用;電阻隨溫度的變化而變化;熱輻射的影響等。


一般說來,一切物質的任一物理屬性,只要它隨溫度的改變而發生單調的、顯著的變化,都可用來標志溫度而制成溫度計。

各種溫度計工作原理

    1.氣體溫度計:多用氫氣或氦氣作測溫物質,因為氫氣和氦氣的液化溫度很低,接近于絕對零度,故它的測溫范圍很廣。這種溫度計精確度很高,多用于精密測量。

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

高精度溫度計

    3.溫差電偶溫度計:是一種工業上廣泛應用的測溫儀器。利用溫差電現象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端,另兩端與測量儀表連接,形成電路。把工作端放在被測溫度處,工作端與自由端溫度不同時,就會出現電動勢,因而有電流通過回路。通過電學量的測量,利用已知處的溫度,就可以測定另一處的溫度。它適用于溫差較大的兩種物質之間,多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫,有的能測接近絕對零度的低溫。

    4.高溫溫度計:是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計,有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構造都比較復雜,這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上,不適用于測量低溫。

    5.指針式溫度計:是形如儀表盤的溫度計,也稱寒暑表,用來測室溫,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,因此當溫度升高時,銅片牽拉鐵片向右彎曲,指針在雙金屬片的帶動下就向右偏轉(指向高溫);反之,溫度變低,指針在雙金屬片的帶動下就向左偏轉(指向低溫)。

    6.玻璃管溫度計:玻璃管溫度計是利用熱脹冷縮的原理來實現溫度的測量的。由于測溫介質的膨脹系數與沸點及凝固點的不同,所以我們常見的玻璃管溫度計主要有:煤油溫度計、水銀溫度計、紅鋼筆水溫度計。他的優點是結構簡單,使用方便,測量精度相對較高,價格低廉。缺點是測量上下限和精度受玻璃質量與測溫介質的性質限制。且不能遠傳,易碎。

    7.壓力式溫度計:壓力式溫度計是利用封閉容器內的液體,氣體或飽和蒸氣受熱后產生體積膨脹或壓力變化作為測信號。它的基本結構是由溫包、毛細管和指示表三部分組成。壓力式溫度計的優點是:結構簡單,機械強度高,不怕震動。價格低廉,不需要外部能源。缺點是:測溫范圍有限制,一般在-80~400℃;熱損失大響應時間較慢。

    8.水銀溫度計:水銀溫度計是膨脹式溫度計的一種,水銀的凝固點是 -38.87℃,沸點是 356.7℃,用來測量0--150℃或500℃以內范圍的溫度,它只能作為就地監督的儀表。用它來測量溫度,不僅比較簡單直觀,而且還可以避免外部遠傳溫度計的誤差。

發明及改進

溫度計

    溫度計Z早的溫度計是在1593年由意大利科學家伽利略(1564~1642)發明的。他的第一只溫度計是一根一端敞口的玻璃管,另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時先給玻璃泡加熱,然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化,玻璃管中的水面就會上下移動,根據移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。溫度計有熱脹冷縮的作用所以這種溫度計,受外界大氣壓強等環境因素的影響較大,所以測量誤差較大。

    后來伽利略的學生和其他科學家,在這個基礎上反復改進,如把玻璃管倒過來,把液體放在管內,把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在1659年制造的溫度計,他把玻璃泡的體積縮小,并把測溫物質改為水銀,具備了溫度計的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精,在1714年又利用水銀作為測量物質,制造了更精確的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度;經過反復實驗與核準,Z后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉,把純水凝固時的溫度定為32℉,把標準大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉,用℉代表華氏溫度,這就是華氏溫度計。

在華氏溫度計出現的同時,法國人列繆爾(1683~1757)也設計制造了一種溫度計。

溫度計

    溫度計他認為水銀的膨脹系數太小,不宜做測溫物質。他專心研究用酒精作為測溫物質的優點。他反復實踐發現,含有1/5水的酒精,在水的結冰溫度和沸騰溫度之間,其體積的膨脹是從1000個體積單位增大到1080個體積單位。因此他把冰點和沸點之間分成80份,定為自己溫度計的溫度分度,這就是列氏溫度計。

華氏溫度計制成后又經過30多年,瑞典人攝爾修斯于1742年改進了華倫海特溫度計的刻度,他把水的沸點定為0度,把水的冰點定為100度。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數值又倒過來(即沸點100度,冰點0度),就成了的百分溫度,即攝氏溫度,用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關系為℉=9/5℃+32,或℃=5/9(℉-32)。

   英、美國家多用華氏溫度,德國多用列氏溫度,而世界科技界和工農業生產中,以及中國、法國等大多數國家則多用攝氏溫度。


相關標簽:溫度變送器

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