溫度計的種類及原理
根據使用目的的不同,設計制造了多種溫度計。其設計基于:利用固體、液體和氣體在溫度影響下的熱脹冷縮現(xiàn)象;在定容條件下,氣體(或蒸氣)的壓力因溫度的不同而發(fā)生變化;熱電效應的作用;溫度的轉變;熱輻射等的影響。
1、氣體溫度計:使用氫氣或氦氣作為測溫材料,因為氫氣和氦氣的液化溫度很低,接近于零,所以它的測溫范圍很廣。這種溫度計的溫度很高,多用于精密測量。
2、電阻溫度計:根據電阻值隨溫度變化的特性,分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計。金屬溫度計主要由鉑、金、銅、鎳等純金屬以及銠鐵和磷青銅合金制成;半導體溫度計主要由碳、鍺等制成。電阻溫度計使用方便可靠,已得到廣泛應用。它的測量范圍約為 -260°C 至 600°C。
3、熱電偶溫度計:是工業(yè)上廣泛使用的溫度測量儀器。由熱電現(xiàn)象制成。兩根不同的金屬絲焊接在一起形成工作端,另一端與測量儀表相連形成電路。當工作端置于待測溫度時,當工作端與自由端的溫度不同時,會出現(xiàn)電動勢,從而有電流流過回路。通過電量的測量,利用已知位置的溫度,可以確定另一位置的溫度。適用于溫差較大的兩種物質,多用于高溫低濁度測量。有些熱電偶可以測量高達 3000°C 的高溫,有些可以測量接近零的低溫。
4、指針式溫度計:是一種形似儀表板的溫度計,又稱冷夏表。用于測量室溫,利用金屬熱脹冷縮的原理制成。它使用雙金屬片作為溫度傳感元件來控制指針。雙金屬片通常由銅片和鐵片鉚接而成,銅片在左邊,鐵片在右邊。因為銅的熱脹冷縮作用比鐵更明顯,當溫度升高時,銅片拉動鐵片向右彎曲,指針向右偏(指向高溫)驅動由雙金屬片;否則,溫度變低,指針在雙金屬片的驅動下向左偏轉(指向低溫)。
5、玻璃管溫度計:玻璃管溫度計利用熱脹冷縮的原理來實現(xiàn)溫度測量。因為測溫介質的膨脹系數不同于沸點和冰點,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、紅筆水溫度計。其優(yōu)點是結構簡單,使用方便,測量精度較高,價格低廉。缺點是測量的上下限和精度受玻璃質量和測溫介質性質的限制。并且不能傳播很遠,很脆弱。
6、水銀溫度計是一種膨脹溫度計。汞的冰點為-38.87°C,沸點為356.7°C。用于測量0--150°C或500°C范圍內的溫度。它只能作為現(xiàn)場監(jiān)督的工具。用它測溫不僅簡單直觀,而且避免了外接遠程溫度計的誤差。
7、壓力溫度計:壓力溫度計是利用密閉容器中的液體、氣體或飽和蒸氣產生體積膨脹或壓力變化作為測量信號。其基本結構由溫度球、毛細管和指示表三部分組成。壓力溫度計的優(yōu)點是:結構簡單,機械強度高。
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