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  • 温度计的测温原理
  • 本站编辑:杭州博阳仪器仪表有限公司发布日期:2014.08.22
一、利用物体热胀冷缩的特性测温
  基于某些物体受热体积膨胀的特性制成的温度计称作膨胀式温度计。玻璃管温度计是属于液体膨胀式温度计,双金属温度计是属于固体膨胀式温度计。
  双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成的,双金属片受热后,由于两片金属的膨胀长度不同而产生弯曲。温度越高,产生的线膨胀长度差越大,因而引起的弯曲的角度越大。双金属温度计就是按这一原理而制成的。它是用双金属感温片制成螺旋形感温元件。放入金属保护套管内,温度变化时,螺旋形感温元件的自由端便围绕着中心轴转动一角度,同时带动指针在刻度盘上指示出相应的温度。
  二、利用工作物质的压力随温度变化的原理测温
  应用压力随温度变化来测温的仪表称为压力式温度计。它是根据处于封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积或压力变化这一原理而制成的。测出相应压力,就能知道待测温度。压力式温度计由温包、毛细管和盘簧管(或称弹簧管)组成。
  在温包、毛细管和盘簧管组成的封闭系统中充以工作物质,温包直接与被测介质接触以感受温度的变化而变化,封闭系统中的压力随被测介质温度变化,压力的大小由盘簧管测出。
  三、利用热辐射原理测温
  热的传递有传导、对流和辐射三种形式。热辐射是高温物体以电磁波的形式辐射出能量,其辐射出的热能与温度有关,温度越高,辐射出的热能越大,辐射式高温计就是根据这一原理制成的。现在,已广泛地被用来测量高于800℃的温度。
  四、应用热电效应测温
  当两种自由电子密度不同的金属A和金属B密切接触时,按经典电子理论,金属中的自由电子如容器中的气体分子一样,将在金属中进行扩散。若金属A的自由电子密度大于金属B(nA>nB),从金属A扩散到金属B的自由电子将多于金属B扩散到金属A的自由电子
  结果金属A失去了电子而带正电,金属B得到了电子而带负电,在金属的接触面形成偶电层,电场的方向由金属A指向金属B,因而阻止自由电子的扩散。当扩散作用和静电场的作用相互抵消时,电子迁移达到动力平衡,此时静电场的接触电势差,接触电势差和两金属的材料及接触点的温度有关,温度越高,金属中的自由电子越活跃,从金属A迁移到金属B的自由电子数目越多,因而接触电势差越高。当A、B两种金属确定后,接触点的电势差仅与温度有关,因而称为热电势,记作eAB(t),t表示接触点的温度,下标中的A、B分别表示金属A和金属B。如果下标次序改变,则e前面的符号作相应的改变,
  即eAB(t)=-eBA(t)。
  根据经典理论,由两种不同的金属导体组成闭合回路,如两接触点的温度不同,高温度接触点1和低温度接触点2的温度分别为t1和t2,那么两接触点的接触电势差分别为eAB(t1)和eAB(t2),方向相反,大小不等。
  此回路中的电动势E(t1,t2)应等于它们的代数和。即E(t1,t2)=eAB(t1)-eAB(t2)=eAB(t1)+eBA(t2)
  当A、B两种材料固定后,如果一个接触点的温度为已知,另一个接触点的温度,亦即待测温度,就可算出。这就是热电偶测温原理。
  五、电阻测温原理
  我们可依据金属导体或半导体的电阻值随温度变化而改变的性质,来测量温度。例如金属铜在-50~150℃的范围内,它的阻值与温度为线性关系,其表达式为:Rt=R0(1+at)
  式中,a=4。25×10-3/℃
  金属铂在0~630℃的范围内电阻值与温度的关系可用下式表示:
  Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)
  式中,Rt,R0分别为温度t℃,0℃时的电阻值。
  A:常数(=3。950×10-3/℃)
  B:常数(=-5。850×10-7/(℃)2)
  C:常数(=-4。22×10-22/(℃)3)
  一般金属的电阻值是随着温度的升高而增加,且近于线性关系。而半导体的电阻值却是随温度的升高而减少,而且不是线性关系。应用半导体热敏电阻测温,在不少场合(如测量腐蚀性介质温度、轴承表面温度以及医用测量等)已经得到了较广泛的应用。半导体电阻温度计具有良好的抗腐蚀性和灵敏度高、热惯性小、体积小、结构简单、寿命长等优点。但测量范围有一定的限制(一般为-50~+300℃),且由于半导体热敏电阻的特性曲线的不一致,所以互换性差,应用有一定的局限性。
  通常,热敏电阻的材料是各种金属氧化物(如锰、镍、铜和铁法的氧化物等)按一定的比例混合起来,经研磨、成型,加热到一定温度后,结合坚实的整体。
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