温度测量方法

温度测量方法 温度测量方法 温度测量方法 2011年11月10日 温度测量方法 我们大家都知道温度是表征物体冷热程度的物理量。而测量温度的标尺是温度计其按照测量方式可以分为接触式和非接触式两种。 通常来说的接触式测量仪表比较简单、可靠测量精度高但是因为测温元件与被测介质需要进行充分的热交换所以其需要一定的时间才能达到热平衡所以存在测温延迟现象同时受耐高温和耐低温材料的限制不能应用于这些极端的温度测量。非接触式仪表测温仪是通过热辐射的原理来测量温度的测温元件不需要与被测介质接触测温范围广不受测温上限的限制也不会破坏被测物体的温度场反应速度一般也比较快但受到物体发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响其测量误差较大。 下面就简单介绍几种温度计 1、气体温度计利用一定质量的气体作为工作物质的温度计。用气体温度计来体现理想气体温标为温标。用气体温度计所测得的温度和热力学温度相吻合。气体温度计是在容器里装有氢或氮气多用氢气或氦气作测温物质因为氢气和氦气的液化温度很低接近于绝对零度故它的测温范围很广它们的性质可外推到理想气体。这种温度计有两种类型定容气体温度计和定压气体温度计。定容气体温度计是气体的体积保持不变压强随温度改变。定压气体温度计是气体的压强保持不变体积随温度改变。 2、电阻温度计根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的温度计。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。精密的铂电阻温度计是目前最精确的温度计温度覆盖范围约为14903K其误差可低到万分之一摄氏度它是能复现国际实用温标的基准温度计。我国还用一等和二等标准铂电阻温度计来传递温标用它作标准来检定水银温度计和其他类型的温度计。分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠已广泛应用。它的测量范围为-260?至600?左右。 3、温差电偶温度计利用温差电偶来测量温度的温度计。将两种不同金属导体的两端分别连接起来构成一个闭合回路一端加热另一端冷却则两个接触点之间由于温度不同将产生电动势导体中会有电流发生。因为这种温差电动势是两个接触点温度差的函数所以利用这一特性制成温度计。若在温差电偶的回路里再接入一种或几种不同金属的导线所接入的导线与接触点的温度都是均匀的对原电动势并无影响通过测量温差电动势来求被测的温度这样就构成了温差电偶温度计。这种温度计测温范围很大。例如铜和康铜构成的温差电偶的测温范围在200400?之间铁和康铜则被使用在2001000?之间由铂和铂铑合金铑10构成的温差电偶测温可达千摄氏度以上铱和铱铑铑50可用在2300?若用钨和钼钼25则可高达2600?。 4、高温温度计是指专门用来测量500?以上的温度的温度计有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂这里不再讨论。其测量范围为500?至3000?以上不适用于测量低温。 5、指针式温度计是形如仪表盘的温度计也称寒暑表用来测室温是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起且铜片在左铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多因此当温度升高时铜片牵拉铁片向右弯曲指针在双金属片的带动下就向右偏转指向高温反之温度变低指针在双金属片的带动下就向左偏转指向低温。 6、玻璃管温度计玻璃管液体温度计是应用最广泛的一种温度计其结构简单、使用方便、准确度高、价格低廉。按用途分类可分为工业、标准和 实验室用三种。标准玻璃温度计是成套供应的可以作为检定其他温度计用准确度可达0.05 0.1摄氏度工业用玻璃温度计为了避免使用是被碰碎在玻璃管外通常由金属保护套管仅露出标尺部分供操作人员读数。实验室用的玻璃管温度计的形式和标准的相仿准确度也较高。 7、压力式温度计新一代液体压力式温度计以及由此开发的系列化测温仪表克服了原仪表性能单一可靠性差以及温包积大的缺点并将测温元件体积缩小到原来的1/30或1/60创造性地将传感器热电阻安装于测温元件内实现了机电一体化的测温功能。形成了以液体压力式温度计为基本测温仪表的远传、防震、防腐、电接点、温度信号变送等多功能系列化温度仪表。分为两个系列普通型和防爆型。该温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系而进行温度测量的。当温包感受到温度变化时密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力引起弹性元件曲率的变化使其自由端产生位移再由齿轮放大机构把位移变为指示值这种温度计具有温包体积小反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点几乎集合了玻璃棒温度计、双金属温度计、气体压力温度计的所有优点它可以制造成防震、防腐型并且可以实现远传触点信号、热电阻信号、 0-10mA或4-20mA信号。是目前使用范围最广、性能最全面的一种机械式测温仪表。 8、转动式温度计转动式温度计是由一个卷曲的双金属片制成。双金属片一端固定另一端连接着指针。两金属片因膨胀程度不同在不同温度下造成双金属片卷曲程度不同指针则随之指在刻度盘上的不同位置从刻度盘上的读数便可知其温度。 9、半导体温度计半导体的电阻变化和金属不同温度升高时其电阻反而减少并且变化幅度较大。因此少量的温度变化也可使电阻产生明显的变化所制成的温度计有较高的精密度常被称为感温器。 10、热电偶温度计两种不同成份的导体称为热电偶丝材或热电极两端接合成回路当接合点的温度不同时在回路中就会产生电动势这种现象称为热电效应而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的其中直接用作测量介质温度的一端叫做工作端也称为测量端另一端叫做冷端也称为补偿端冷端与显示仪表或配套仪表连接显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器它将热能转换为电能用所产生的热电势测量温度对于热电偶的热电势应注意如下几个问题 ?热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差而不是热电偶冷端与工作端两端温度差的函数?热电偶所产生的热电势的大小当热电偶的材料是均匀时与热电偶的长度和直径无关只与热电偶材料的成份和两端的温差有关?当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后热电偶热电势的大小只与热电偶的温度差有关若热电偶冷端的温度保持一定这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。 11、光测高温计它是利用热源辐射的亮度和温度的关系来测量高温的仪器。该仪器主要部分包括望远镜M管内装一红色玻璃滤色镜F及一个小灯泡L。当光测高温计对着熔铁炉时。从望远镜里看到灯泡的黑色灯丝及后面炉火的强光。灯丝和电源E及可变电阻R串接调节可变电阻R的阻值使适当的电流通过灯丝。直到灯丝的亮度与炉火的亮度相同时为止。如果事先在安培表A上将已知温度值刻好则由安培表的读数就可以直接读出温度的数值。测温时不需将仪器与被测体接触因此光测高温计可用来测很多金属的熔点以上的温度。 物体温度若高到会发出大量的可见光时便可利用测量其热辐射的多少以决定其温度此种温度计即为光测温度计。此温度计主要是由装有红色滤光镜的望远镜及一组带有小灯泡、电流计与可变电阻的电路制成。使用前先建立灯丝不同亮度所对应温度与电流计上的读数的关系。使用时将望远镜对正待测 物调整电阻使灯泡的亮度与待测物相同这时从电流计便可读出待测物的温度了。 12、液晶温度计用不同配方制成的液晶其相变温度不同当其相变时其光学性质也会改变使液晶看起来变了色。如果将不同相变温度的液晶涂在一张纸上则由液晶颜色的变化便可知道温度为何。此温度计之优点是读数容易而缺点则是精确度不足常用于观赏用鱼缸中以指示水温。