溫度計的種類及原理
根據(jù)使用目的的區(qū)別,已設(shè)計制造出多種溫度計。其設(shè)計的依據(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)的壓強因區(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;熱輻射的影響等。
1.氣體溫度計:多用氫氣或氦氣作測溫物質(zhì),因為氫氣和氦氣的液化溫度很低,接近于零度,故它的測溫范圍很廣。這種溫度計度很高,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(dǎo)體電阻溫度計,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)體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠,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: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,就會出現(xiàn)電動勢,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3000℃的高溫,有的能測接近零度的低溫。
4.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(dāng)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(zhuǎn)(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(zhuǎn)(指向低溫)。
5.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(xiàn)溫度的測量的。由于測溫介質(zhì)的膨脹系數(shù)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(yōu)點是結(jié)構(gòu)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(zhì)量與測溫介質(zhì)的性質(zhì)限制。且不能遠傳,易碎。
6.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(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傳溫度計的誤差。
7.壓力式溫度計:壓力式溫度計是利用封閉容器內(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。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。壓力式溫度計的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)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(yīng)時間較慢。