溫度計(jì)
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溫度計(jì)（thermometer），是測(cè)溫儀器的總稱(chēng)。根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍的不同，有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)和光測(cè)溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等?！ ?/p>
目錄 |
工作原理
根據(jù)使用目的的不同，已設(shè)計(jì)制造出多種溫度計(jì)。其設(shè)計(jì)的依據(jù)有：利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現(xiàn)象；在定容條件下，氣體（或蒸氣）的壓強(qiáng)因不同溫度而變化；熱電效應(yīng)的作用；電阻隨溫度的變化而變化；熱輻射的影響等。
一般說(shuō)來(lái)，一切物質(zhì)的任一物理屬性，只要它隨溫度的改變而發(fā)生單調(diào)的、顯著的變化，都可用來(lái)標(biāo)志溫度而制成溫度計(jì)?！ ?/p>
發(fā)明及改進(jìn)
最早的溫度計(jì)是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略(1564～1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計(jì)是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時(shí)先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會(huì)上下移動(dòng)，根據(jù)移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。溫度計(jì)有熱脹冷縮的作用所以這種溫度計(jì)，受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測(cè)量誤差較大。
后來(lái)伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個(gè)基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過(guò)來(lái)，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國(guó)人布利奧在1659年制造的溫度計(jì)，他把玻璃泡的體積縮小，并把測(cè)溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計(jì)已具備了現(xiàn)在溫度計(jì)的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測(cè)量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計(jì)。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時(shí)的溫度、鹽水和冰混合時(shí)的溫度；經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)與核準(zhǔn)，最后把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為0℉，把純水凝固時(shí)的溫度定為32℉，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計(jì)。
在華氏溫度計(jì)出現(xiàn)的同時(shí)，法國(guó)人列繆爾(1683～1757)也設(shè)計(jì)制造了一種溫度計(jì)。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測(cè)溫物質(zhì)。他專(zhuān)心研究用酒精作為測(cè)溫物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。他反復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，含有1/5水的酒精，在水的結(jié)冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從1000個(gè)體積單位增大到1080個(gè)體積單位。因此他把冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間分成80份，定為自己溫度計(jì)的溫度分度，這就是列氏溫度計(jì)。
華氏溫度計(jì)制成后又經(jīng)過(guò)30多年，瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)了華倫海特溫度計(jì)的刻度，他把水的沸點(diǎn)定為100度，把水的冰點(diǎn)定為0度。后來(lái)他的同事施勒默爾把兩個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)值又倒過(guò)來(lái)，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉-32)。
現(xiàn)在英、美國(guó)家多用華氏溫度，德國(guó)多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國(guó)、法國(guó)等大多數(shù)國(guó)家則多用攝氏溫度。
用途及分類(lèi)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測(cè)溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測(cè)溫范圍越來(lái)越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測(cè)溫儀器。下面介紹幾種。
1、氣體溫度計(jì)
多用氫氣或氦氣作測(cè)溫物質(zhì)，因?yàn)闅錃夂秃獾?a href="/w/%E6%B6%B2%E5%8C%96" title="液化">液化溫度很低，接近于絕對(duì)零度，故它的測(cè)溫范圍很廣。這種溫度計(jì)精確度很高，多用于精密測(cè)量?！ ?/p>
2、電阻溫度計(jì)
分為金屬電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)，都是根據(jù)電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計(jì)主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導(dǎo)體溫度計(jì)主要用碳、鍺等。電阻溫度計(jì)使用方便可靠，已廣泛應(yīng)用。它的測(cè)量范圍為-260℃至600℃左右。
3、溫差電偶溫度計(jì)
是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的測(cè)溫儀器。利用溫差電現(xiàn)象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測(cè)量?jī)x表連接，形成電路。把工作端放在被測(cè)溫度處，工作端與自由端溫度不同時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)，因而有電流通過(guò)回路。通過(guò)電學(xué)量的測(cè)量，利用已知處的溫度，就可以測(cè)定另一處的溫度。這種溫度計(jì)多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間，多用于高溫和低濁測(cè)量。有的溫差電偶能測(cè)量高達(dá)3000℃的高溫，有的能測(cè)接近絕對(duì)零度的低溫。
4、高溫溫度計(jì)
是指專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量500℃以上的溫度的溫度計(jì)，有光測(cè)溫度計(jì)、比色溫度計(jì)和輻射溫度計(jì)。高溫溫度計(jì)的原理和構(gòu)造都比較復(fù)雜，這里不再討論。其測(cè)量范圍為500℃至3000℃以上，不適用于測(cè)量低溫。
5、指針式溫度計(jì)
是形如儀表盤(pán)的溫度計(jì)，也稱(chēng)寒暑表，用來(lái)測(cè)室溫，是用金屬的熱脹冷縮原理制成的。它是以雙金屬片做為感溫元件，用來(lái)控制指針。雙金屬片通常是用銅片和鐵片鉚在一起，且銅片在左，鐵片在右。由于銅的熱脹冷縮效果要比鐵明顯的多，因此當(dāng)溫度升高時(shí)，銅片牽拉鐵片向右彎曲，指針在雙金屬片的帶動(dòng)下就向右偏轉(zhuǎn)（指向高溫）；反之，溫度變低，指針在雙金屬片的帶動(dòng)下就向左偏轉(zhuǎn)（指向低溫）。
6、玻璃管溫度計(jì)
玻璃管溫度計(jì)是利用熱脹冷縮的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量的。由于測(cè)溫介質(zhì)的膨脹系數(shù)與沸點(diǎn)及凝固點(diǎn)的不同，所以我們常見(jiàn)的玻璃管溫度計(jì)主要有：煤油溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、紅鋼筆水溫度計(jì)。他的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度相對(duì)較高，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是測(cè)量上下限和精度受玻璃質(zhì)量與測(cè)溫介質(zhì)的性質(zhì)限制。且不能遠(yuǎn)傳，易碎?！ ?/p>
7、壓力式溫度計(jì)
壓力式溫度計(jì)是利用封閉容器內(nèi)的液體，氣體或飽和蒸氣受熱后產(chǎn)生體積膨脹或壓力變化作為測(cè)信號(hào)。它的基本結(jié)構(gòu)是由溫包、毛細(xì)管和指示表三部分組成。它是最早應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程溫度控制的方法之一。壓力式測(cè)溫系統(tǒng)現(xiàn)在仍然是就地指示和控制溫度中應(yīng)用十分廣泛的測(cè)量方法。壓力式溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度高，不怕震動(dòng)。價(jià)格低廉，不需要外部能源。缺點(diǎn)是：測(cè)溫范圍有限制，一般在-80~400℃；熱損失大響應(yīng)時(shí)間較慢；儀表密封系統(tǒng)（溫包，毛細(xì)管，彈簧管）損壞難于修理，必須更換；測(cè)量精度受環(huán)境溫度、溫包安裝位置影響較大，精度相對(duì)較低；毛細(xì)管傳送距離有限制。壓力溫度計(jì)經(jīng)常的工作范圍應(yīng)在測(cè)量范圍的1/2--3/4處，并盡可能的使顯示表與溫包處于水平位置。其安裝用的溫包安裝螺栓會(huì)使溫度流失而導(dǎo)致溫度不準(zhǔn)確，安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行保溫處理，并盡量使溫包工作在沒(méi)有震動(dòng)的環(huán)境中。
8、轉(zhuǎn)動(dòng)式溫度計(jì)
轉(zhuǎn)動(dòng)式溫度計(jì)是由一個(gè)卷曲的雙金屬片制成。雙金屬片一端固定，另一端連接著指針。兩金屬片因膨脹程度不同，在不同溫度下，造成雙金屬片卷曲程度不同，指針則隨之指在刻度盤(pán)上的不同位置，從刻度盤(pán)上的讀數(shù)，便可知其溫度?！ ?/p>
9、半導(dǎo)體溫度計(jì)
半導(dǎo)體的電阻變化和金屬不同，溫度升高時(shí)，其電阻反而減少，并且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產(chǎn)生明顯的變化，所制成的溫度計(jì)有較高的精密度，常被稱(chēng)為感溫器。
10、熱電偶溫度計(jì)
熱電偶溫度計(jì)是由兩條不同金屬連接著一個(gè)靈敏的電壓計(jì)所組成。金屬接點(diǎn)在不同的溫度下，會(huì)在金屬的兩端產(chǎn)生不同的電位差。電位差非常微小，故需靈敏的電壓計(jì)才能測(cè)得。由電壓計(jì)的讀數(shù)，便可知道溫度為何?！ ?/p>
11、光測(cè)高溫計(jì)
物體溫度若高到會(huì)發(fā)出大量的可見(jiàn)光時(shí)，便可利用測(cè)量其熱輻射的多寡以決定其溫度，此種溫度計(jì)即為光測(cè)溫度計(jì)。此溫度計(jì)主要是由裝有紅色濾光鏡的望遠(yuǎn)鏡及一組帶有小燈泡、電流計(jì)與可變電阻的電路制成。使用前，先建立燈絲不同亮度所對(duì)應(yīng)溫度與電流計(jì)上的讀數(shù)的關(guān)系。使用時(shí)，將望遠(yuǎn)鏡對(duì)正待測(cè)物，調(diào)整電阻，使燈泡的亮度與待測(cè)物相同，這時(shí)從電流計(jì)便可讀出待測(cè)物的溫度了?！ ?/p>
12、液晶溫度計(jì)
用不同配方制成的液晶，其相變溫度不同，當(dāng)其相變時(shí)，其光學(xué)性質(zhì)也會(huì)改變，使液晶看起來(lái)變了色。如果將不同相變溫度的液晶涂在一張紙上，則由液晶顏色的變化，便可知道溫度為何。此溫度計(jì)之優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)容易，而缺點(diǎn)則是精確度不足，常用于觀賞用魚(yú)缸中，以指示水溫?！ ?/p>
溫度測(cè)量?jī)x表的精度等級(jí)和分度值
儀表名稱(chēng) 精度等級(jí) 分度值,℃（攝氏度）
雙金屬溫度計(jì) 1，1.5，2.5 0.5~20
壓力式溫度計(jì) 1，1.5，2.5 0.5~20
玻璃液體溫度計(jì) 0.5~2.5 0.1~10
熱電阻 0.5~3 1~10
熱電偶 0.5~1 5~20
光學(xué)高溫計(jì) 1~1.5 5~20
輻射溫度計(jì)（熱電堆） 1.5 5~20
部分輻射溫度計(jì) 1~1.5 1~20
比色溫度計(jì) 1~1.5
實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)的使用
在使用溫度計(jì)測(cè)量液體的溫度時(shí)，正確的方法如下:
1.先觀察量程,分度值和0點(diǎn),所測(cè)液體溫度不能超過(guò)量程；
2.溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入被側(cè)的液體中，不要碰到容器底或容器壁；
3.溫度計(jì)玻璃泡浸入被測(cè)液體后要稍等一會(huì)，待溫度計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)；
4.讀數(shù)時(shí)溫度計(jì)的玻璃泡要繼續(xù)留在液體中，視線要與溫度計(jì)中液柱的上表面相平。
注意:在測(cè)溫前千萬(wàn)不要甩
紅外測(cè)溫儀的相關(guān)知識(shí)
*紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)，光電探測(cè)器，信號(hào)放大器及信號(hào)處理.顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，該信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。
使用紅外測(cè)溫儀的益處
*便捷!紅外測(cè)溫儀可快速提供溫度測(cè)量，在用熱偶讀取一個(gè)滲漏連接點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)，用紅外測(cè)溫儀幾乎可以讀取所有連接點(diǎn)的溫度。另外由于紅外測(cè)溫儀堅(jiān)實(shí).輕巧.（都輕于10盎司），且不用時(shí)易于放在皮套中。所以當(dāng)你在工廠巡視和日常檢驗(yàn)工作時(shí)都可攜帶。
*精確! 紅外測(cè)溫儀的另一個(gè)先進(jìn)之處是精確，通常精度都是1度以?xún)?nèi)。這種性能在你做預(yù)防性維護(hù)時(shí)特別重要，如監(jiān)視惡劣生產(chǎn)條件和將導(dǎo)致設(shè)備損壞或停機(jī)的特別事件時(shí)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的設(shè)備和工廠運(yùn)轉(zhuǎn)365天，停機(jī)等同于減少收入，要防止這樣的損失，通過(guò)掃描所有現(xiàn)場(chǎng)電子設(shè)備-斷路器.變壓器.保險(xiǎn)絲.開(kāi)關(guān).總線和配電盤(pán)以查找熱點(diǎn)。用紅外測(cè)溫儀，你甚至可快速探測(cè)操作溫度的微小變化，在其萌芽之時(shí)就可將問(wèn)題解決，減少因設(shè)備故障造成的開(kāi)支和維修的范圍。
*安全! 安全是使用紅外測(cè)溫儀最重要的益處。不同于接觸測(cè)溫儀，紅外測(cè)溫儀能夠安全地讀取難以接近的或不可到達(dá)的目標(biāo)溫度 ，你可以在儀器允許的范圍內(nèi)讀取目標(biāo)溫度。非接觸溫度測(cè)量還可在不安全的或接觸測(cè)溫較困難的區(qū)域進(jìn)行，像蒸汽閥門(mén)或加熱爐附近，他們不需在冒接觸測(cè)溫時(shí)一不留神就燒傷手指的風(fēng)險(xiǎn)。高于頭頂25英尺的供/回風(fēng)口溫度的精確測(cè)量就象在手邊測(cè)量一樣容易。Raytek紅外測(cè)溫儀都有激光瞄準(zhǔn)，便于識(shí)別目標(biāo)區(qū)域。有了它你的工作變的輕松多了。
紅外測(cè)溫儀使用的主要領(lǐng)域在哪里
- 紅外測(cè)溫儀已被證實(shí)是檢測(cè)和診斷電子設(shè)備故障的有效工具?？晒?jié)省大量開(kāi)支，用紅外測(cè)溫儀，你可連續(xù)診斷電子連接問(wèn)題和通過(guò)查找在DC電池上的輸出濾波器連接處的熱點(diǎn)，以檢測(cè)不間斷電源（UPS）的功能狀態(tài)，你可檢驗(yàn)電池組件和功率配電盤(pán)接線端子，開(kāi)關(guān)齒輪或保險(xiǎn)絲連接，防止能源消耗；由于松的連接器和組合會(huì)產(chǎn)生熱，紅外測(cè)溫儀有助于識(shí)別回路中斷器的絕緣故障.或監(jiān)視電子壓縮機(jī)；日常掃描變壓器的熱點(diǎn)可探測(cè)開(kāi)裂的繞組和接線端子?！ ?/li>
如何用紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度
- 下列為Raytek非接觸測(cè)溫儀的三種測(cè)溫技術(shù)：
點(diǎn)測(cè)量：測(cè)定物體全部表面溫度，像發(fā)動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備
溫差測(cè)量：比較兩個(gè)獨(dú)立點(diǎn)的測(cè)量溫度，像連接器或斷路器
掃描測(cè)量：探測(cè)在寬的區(qū)域或連續(xù)區(qū)域目標(biāo)變化。象制冷管線或配電室?！ ?/p>
選擇紅外測(cè)溫儀主要考慮
- 溫度范圍: Raytek產(chǎn)品的溫度范圍為-50~3000度（分段），每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有其特定的測(cè)溫范圍。所選儀器的溫度范圍應(yīng)與具體應(yīng)用的溫度范圍相匹配。
- 目標(biāo)尺寸: 測(cè)溫時(shí)，被測(cè)目標(biāo)應(yīng)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng)，否則測(cè)量有誤差。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過(guò)測(cè)溫儀視場(chǎng)的50%為好。
- 光學(xué)分辨率（D:S）: 即測(cè)溫儀探頭到目標(biāo)直徑之比。如果測(cè)溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo)，而目標(biāo)又小，應(yīng)選擇高分辨率的測(cè)溫儀?！ ?/li>
精確測(cè)量溫度技巧
- 當(dāng)測(cè)量發(fā)光物體表面溫度時(shí)，如鋁和不銹鋼，表面的反射會(huì)影響紅外測(cè)溫儀的讀數(shù)。在讀取溫度前，可在金屬表面放一膠條，溫度平衡后，測(cè)量膠條區(qū)域溫度。
- 要想紅外測(cè)溫儀可從廚房到冷藏區(qū)來(lái)回走動(dòng)仍能提供精確的溫度測(cè)量，就要在新環(huán)境下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以達(dá)到溫度平衡后再測(cè)量。最好將測(cè)溫儀放在經(jīng)常使用的場(chǎng)所。
- 用紅外測(cè)溫儀讀取流體食品的內(nèi)部溫度，像湯或醬，必須攪動(dòng)，然后就可測(cè)表面溫度。使測(cè)溫儀遠(yuǎn)離蒸汽，以避免污染透鏡，導(dǎo)致不正確的讀數(shù)。
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