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技術(shù)文章

溫度計(jì)工作原理

閱讀:131發(fā)布時(shí)間:2023-2-1

1、概述
溫度計(jì)是可以準(zhǔn)確的判斷和測量溫度的工具,分為指針溫度計(jì)和數(shù)字溫度計(jì)。
指針溫度計(jì)是一種測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表。指針式溫度計(jì)可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80℃~+500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。
數(shù)字溫度計(jì)可以準(zhǔn)確的判斷和測量溫度,以數(shù)字顯示,而非指針或水銀顯示。故稱數(shù)字溫度計(jì)或數(shù)字溫度表。
數(shù)字溫度計(jì)是測溫儀器類型的其中之一。根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測溫范圍的不同,有煤油溫度計(jì)、*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)、溫度計(jì)和光測溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等。
2、原理
根據(jù)使用目的的區(qū)別,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)因區(qū)別溫度而變換;熱電效應(yīng)的作用;電阻隨溫度的變換而變換;熱的影響等。
3、各種溫度計(jì)的工作原理
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(或蒸汽)的壓強(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)的變化,都可用來標(biāo)志溫度而制成溫度計(jì)。
(1)氣體溫度計(jì):多用氫氣或氦氣作測溫物質(zhì),因?yàn)闅錃夂秃獾囊夯瘻囟群艿?,接近于零度,故它的測溫范圍很廣。這種溫度計(jì)精確度很高,多用于精密測量。
(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(shí),就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢,因而有電流通過回路。通過電學(xué)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(zhì)之間,多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達(dá)3000℃的高溫,有的能測接近零度的低溫。
(4)高溫溫度計(jì):是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計(jì),有光測溫度計(jì)、比色溫度計(jì)和溫度計(jì)。高溫溫度計(jì)的原理和構(gòu)造都比較復(fù)雜,這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上,不適用于測量低溫。
(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。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)溫度的測量的。由于測溫介質(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)。他的好是結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,測量精度相對(duì)較高,價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是測量上下限和精度受玻璃質(zhì)量與測溫介質(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。壓力式溫度計(jì)的是:結(jié)構(gòu)簡單,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:測溫范圍有限制,一般在-80~400℃;熱損失大響應(yīng)時(shí)間較慢。
(8)水銀溫度計(jì):水銀溫度計(jì)是膨脹式溫度計(jì)的一種,水銀的凝固點(diǎn)是 -38.87℃,沸點(diǎn)是 356.7℃,用來測量0--150℃或500℃以內(nèi)范圍的溫度,它只能作為就地監(jiān)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(yuǎn)傳溫度計(jì)的誤差。
4、常用溫度計(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,測溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測溫范圍越來越廣,根據(jù)不同的要求,又制造出不同需要的測溫儀器。下面介紹幾種。
●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。
●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。
●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)才能測得。由電壓計(jì)的讀數(shù),便可知道溫度為何。
●光測高溫計(jì)
物體溫度若高到會(huì)發(fā)出大量的可見光時(shí),便可利用測量其熱的多寡以決定其溫度,此種溫度計(jì)即為光測溫度計(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)正待測物,調(diào)整電阻,使燈泡的亮度與待測物相同,這時(shí)從電流計(jì)便可讀出待測物的溫度了。
●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)之是讀數(shù)容易,而缺點(diǎn)則是精確度不足,常用于觀賞用魚缸中,以指示水溫。
●數(shù)字溫度計(jì)
數(shù)字是利用溫度傳感器將(溫度)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后通過顯示器(如液晶、數(shù)碼管、LED矩陣等)顯示以數(shù)字形式的溫度,能快準(zhǔn)確地測量人體溫度的值,與傳統(tǒng)的水銀相比,具有讀數(shù)字方便,測量時(shí)間短,測量精度高,能記憶并有提示音等好的,尤其是數(shù)字不含水銀,對(duì)人體及周圍環(huán)境無害特別適合于,家庭使用。
●水銀溫度計(jì)
灑落出來的汞必須立即用滴管、毛刷收集起來,并用水覆蓋(比較好用甘油),然后在污染處撒上硫磺粉,無液體后(一般約一周時(shí)間)方可清掃。

總結(jié)得還有不足的地方歡迎大家補(bǔ)充

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