1、概述
溫度計分為指針溫度計和數字溫度計,是一種能夠準確判斷和測量溫度的工具。指針溫度計是一種測量中低溫的現場檢測儀器。指針溫度計可直接測量各種生產過程中的-80℃~+液體、蒸汽和氣體介質溫度在500℃範圍內。
數字溫度計可以通過數字顯示準確地判斷和測量溫度,而不是指針或汞顯示。因此,它被稱為數字溫度計或數字溫度計。數字溫度計是溫度測量儀器的類型之一。根據不同的溫度測量材料和溫度測量範圍,有煤油溫度計、酒精溫度計、汞溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、溫差偶溫度計、輻射溫度計、光溫度計、雙金屬溫度計等。
2、原理
根據使用目的的不同,設計製造了各種溫度計。其設計依據包括:固體、液體、氣體受溫度影響的熱膨脹和冷收縮;氣體(或蒸汽壓力因溫度不同而變化;熱電效應;電阻隨溫度變化;熱輻射的影響等。
3、各種溫度計的工作原理
不同的使用目的設計和製造了各種溫度計。其設計依據包括:固體、液體、氣體的熱膨脹和冷收縮;氣體(或蒸汽)的壓力因不同溫度而變化;熱電效應;電阻隨溫度變化;熱輻射的影響等。
一般來說,只要隨著溫度的變化,所有物質的任何物理屬性都可以用來標記溫度並製作溫度計。
(1)氣體溫度計:氫或氦主要用作溫度測量材料。由於氫和氦的液化溫度很低,接近絕對零度,其溫度測量範圍很廣。該溫度計精度高,主要用於精確測量。
(2)電阻溫度計:分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計,根據電阻值隨溫度變化的特點製成。金屬溫度計主要用鉑、金、銅、鎳等純金屬,以及銠鐵、磷青銅合金;半導體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠,應用廣泛。其測量範圍約為-260℃至600℃。
(3)溫差電偶溫度計:是工業上廣泛使用的測溫儀器。由溫差電現象製成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端,另一端與測量儀器連接,形成電路。將工作端放置在被測溫度下,當工作端與自由端溫度不同時,會出現電勢,因此會有電流通過電路。另一個地方的溫度可以通過測量電學量和使用已知地方的溫度來測量。它適用於兩種溫差大的物質之間,主要用於高溫和低濁度測量。有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫,有的能測量接近絕對零度的低溫。
(4)高溫溫度計:指有光溫度計、比色溫度計和輻射溫度計,專門用於測量500℃以上的溫度。高溫溫度計的原理和結構比較複雜,這裡就不討論了。測量範圍在500℃至3000℃以上,不適合低溫測量。
(5)指針式溫度計:它是一種形狀像儀錶板的溫度計,又稱冷熱表,用於測量室溫,由金屬的熱膨脹和冷收縮原理製成。以雙金屬片為感溫元件,用於控制指針。雙金屬片通常用銅片和鐵片鉚接,銅片在左邊,鐵片在右邊。由於銅的熱膨脹和冷收縮效果明顯高於鐵,當溫度升高時,銅牽拉鐵向右彎曲,指針在雙金屬板的驅動下向右偏轉(指向高溫);相反,當溫度變低時,指針在雙金屬片的驅動下向左偏轉(指向低溫)。
(6)玻璃管溫度計:玻璃管溫度計採用熱脹冷縮的原理來測量溫度。由於溫度測量介質的膨脹繫數與沸點和凝固點不同,我們常用的玻璃管溫度計主要包括煤油溫度計、汞溫度計和紅筆水溫度計。其優點是結構簡單,使用方便,測量精度較高,價格較低。缺點是上下限和精度受玻璃質量和溫度測量介質性質的限制。而且不能遠傳,易碎。
(7)壓力溫度計:壓力溫度計以封閉容器中的液體、氣體或飽和蒸汽加熱後的體積膨脹或壓力變化作為測量信號。其基本結構由溫包、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,不怕振動。價格低廉,不需要外部能源。缺點是測溫範圍有限,一般在-80~400℃;熱損失大,響應時間慢。
(8)汞溫度計:汞溫度計是一種膨脹溫度計,汞的凝固點是 -38.87℃,沸點為 356.7℃用於測量0-150℃或500℃以內的溫度,只能作為現場監督儀器。用它來測量溫度不僅簡單直觀,還可以避免外部遠傳溫度計的誤差。
4、常用溫度計
隨著科學技術的發展和現代工業技術的需要,溫度測量技術也在不斷改進和改進。由於溫度測量範圍越來越廣,根據不同的要求,製造了不同需要的溫度測量儀器。以下是一些介紹。
旋轉溫度計
旋轉溫度計由卷曲的雙金屬片製成。雙金屬片的一端固定,另一端連接指針。由於膨脹程度不同,雙金屬片在不同溫度下卷曲程度不同,指針指向刻度盤上的不同位置。從刻度盤上的讀數可以看出其溫度。
半導體溫度計
半導體的電阻變化不同於金屬。當溫度升高時,其電阻降低,變化範圍較大。因此,少量的溫度變化也會顯著改變電阻。溫度計精度高,通常稱為溫度傳感器。
熱電偶溫度計
熱電偶溫度計由兩個不同的金屬連接到一個敏感的電壓計組成。金屬接頭在不同的溫度下會出現的兩端產生不同的電位差。電位差非常微小,故需靈敏的電壓計才能測得。由電壓計的讀數,便可知道溫度為何。
光測高溫計
物體溫度若高到會發出大量的可見光時,便可利用測量其熱輻射的多寡以決定其溫度,此種溫度計即為光測溫度計。此溫度計主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠鏡及一組帶有小燈泡、電流計與可變電阻的電路製成。使用前,先建立燈絲不同亮度所對應溫度與電流計上的讀數的關係。使用時,將望遠鏡對正待測物,調整電阻,使燈泡的亮度與待測物相同,這時從電流計便可讀出待測物的溫度了。
液晶溫度計
用不同配方製成的液晶,其相變溫度不同,當其相變時,其光學性質也會改變,使液晶看起來變了色。如果將不同相變溫度的液晶塗在一張紙上,則由液晶顏色的變化,便可知道溫度為何。此溫度計之優點是讀數容易,而缺點則是精確度不足,常用於觀賞用魚缸中,以指示水溫。
數字溫度計
數字體溫計是利用溫度傳感器將(溫度)轉換成數字信號,然後通過顯示器(如液晶、數碼管、LED矩陣等)顯示以數字形式的溫度,能快速準確地測量人體溫度的最高值,與傳統的水銀體溫計相比,具有讀數字方便,測量時間短,測量精度高,能記憶並有提示音等優點,尤其是數字體溫計不含水銀,對人體及周圍環境無害特別適合於醫院,家庭使用。
水銀溫度計
灑落出來的汞必須立即用滴管、毛刷收集起來,並用水覆蓋(最好用甘油),然後在污染處撒上硫磺粉,無液體後(一般約一周時間)方可清掃。