各種溫度計的原理

        溫度計是溫度測量儀器的總稱，可以準(zhǔn)確判斷和測量溫度。利用固體、液體、氣體在溫度影響下膨脹和收縮的現(xiàn)象作為設(shè)計依據(jù)。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、熱電偶溫度計1、輻射溫度計和光學(xué)溫度計、雙金屬溫度計等可供我們選擇，但一定要注意正確的使用方法。為了解體溫計的相關(guān)特點，更好地使用，特意編寫了本書。
         1、氣體溫度計：氫氣或氦氣常被用作溫度測量材料。由于氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于零，其測溫范圍很廣。這種溫度計很高，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)電阻值隨溫度變化的特性制成的。金屬溫度計主要使用鉑、金、銅、鎳和銠鐵等純金屬、磷青銅合金；半導(dǎo)體溫度計主要使用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便、可靠，已得到廣泛應(yīng)用。其測量范圍約為-260℃至600℃。
         3、熱電偶溫度計：是工業(yè)上廣泛使用的一種溫度測量儀器。利用熱電現(xiàn)象制成。兩根不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另外兩端與測量儀器相連形成電路。將工作端置于待測溫度。當(dāng)工作端和自由端的溫度不同時，就會出現(xiàn)電動勢，從而在回路中流過電流。通過電量的測量，可以利用已知地點的溫度來確定另一地點的溫度。這種溫度計多由銅康銅、鐵康銅、鎳銘康銅、金鈷銅、鉑銠等組成，適用于溫差較大的兩種物質(zhì)，多用于高溫度和低濁度測量。有些熱電偶可以測量高達3000℃的高溫，有些可以測量接近零的低溫。
         4、雙金屬溫度計：指專門用于測量500℃以上溫度的溫度計，有光學(xué)溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。雙金屬溫度計的原理和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這里不再贅述。其測量范圍為 500°C 至 3000°C 或更高，不適用于測量低溫。
         5、指針式溫度計：是一種儀表盤形狀的溫度計，又稱冷熱計，用于測量室溫，利用金屬的熱脹冷縮原理制成。它采用雙金屬片作為感溫元件來控制指針。雙金屬片通常用銅片和鐵片鉚接，左邊是銅片，右邊是鐵片。由于銅的熱脹冷縮作用比鐵更明顯，當(dāng)溫度升高時，銅片拉動鐵片向右彎曲，指針向右偏轉(zhuǎn)（指向高溫）。雙金屬片；反之亦然。 , 溫度變低，指針在雙金屬片的帶動下向左偏轉(zhuǎn)（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(xiàn)測溫的。由于測溫介質(zhì)的膨脹系數(shù)與沸點和凝固點不同，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(jié)構(gòu)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(zhì)量和測溫介質(zhì)性質(zhì)的限制。它不能遠(yuǎn)程傳輸，而且很脆弱。
         7、壓力溫度計：壓力溫度計是利用密閉容器中的液體、氣體或飽和蒸汽，受熱后產(chǎn)生體積膨脹或壓力變化作為測量信號。其基本結(jié)構(gòu)由溫度球、毛細(xì)管和指示表三部分組成。它是生產(chǎn)過程中最早使用的溫度控制方法之一。壓力式溫度測量系統(tǒng)仍然是一種應(yīng)用非常廣泛的溫度現(xiàn)場指示和控制的測量方法。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，一般為-80~400℃；熱損失大，響應(yīng)時間慢；儀器密封系統(tǒng)（熱球、毛細(xì)管、彈簧管）損壞，維修困難，必須更換；測量精度受環(huán)境溫度影響，燈泡安裝位置影響較大，精度相對較低；毛細(xì)管的傳輸距離有限。壓力式溫度計的正常工作范圍應(yīng)為量程的1/2--3/4，顯示儀表與溫度球盡量處于水平位置。安裝時使用的溫度球安裝螺栓會造成溫度損失，造成溫度不準(zhǔn)確。安裝時應(yīng)進行保溫處理，溫球盡量在無振動的環(huán)境中工作。
         8、旋轉(zhuǎn)溫度計：旋轉(zhuǎn)溫度計由軋制的雙金屬片制成。雙金屬片一端固定，另一端接指針。由于兩塊金屬片的膨脹程度不同，雙金屬片在不同溫度下的卷曲程度不同，指針指向表盤上的不同位置。從表盤上的讀數(shù)可以知道溫度。
         9、半導(dǎo)體溫度計：半導(dǎo)體的電阻變化化學(xué)品不同于金屬。當(dāng)溫度升高時，它們的電阻減小，變化范圍更大。因此，少量的溫度變化也會引起電阻的顯著變化。制成的溫度計具有很高的精度，通常被稱為溫度傳感器。
         10、熱電偶溫度計：熱電偶溫度計由兩種不同的金屬連接到一個靈敏的電壓表上。金屬觸點在不同溫度下會在金屬兩端產(chǎn)生不同的電位差。電位差很小，所以需要一個靈敏的電壓表來測量。從電壓表的讀數(shù)可以知道溫度。
         11、光學(xué)高溫計：如果物體的溫度足夠高，可以發(fā)出大量的可見光，則可以通過測量熱輻射量來確定其溫度。這種溫度計是輕型溫度計。這種溫度計主要由裝有紅色濾光片的望遠(yuǎn)鏡和一組帶有小燈泡、檢流計和可變電阻器的電路組成。使用前，建立燈絲不同亮度對應(yīng)的溫度與電流表讀數(shù)的關(guān)系。使用時，將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)被測物體，調(diào)節(jié)電阻，使燈泡的亮度與被測物體的亮度相同。此時，可以從振鏡上讀取被測物體的溫度。
         12、液晶溫度計：不同配方制成的液晶，其相變溫度不同。當(dāng)它們發(fā)生相變時，它們的光學(xué)特性也會發(fā)生變化，使液晶看起來變色。如果在一張紙上涂上不同相變溫度的液晶，就可以從液晶顏色的變化得知溫度。這種溫度計的優(yōu)點是易于讀數(shù)，但缺點是還不夠。常用于觀賞魚缸中以示明。