溫度計的工作原理

溫度計測量的工作原理:

1.1溫度測量儀
溫度是一個代表物體冷熱程度的參數(shù)。它不能通過像質(zhì)量和長度這樣的直接比較來測量。我們只能通過與溫度相關的其他物理特性來測量它，如體積、密度、粘度、硬度、電導率等。

1.1.1熱阻溫度計
熱阻溫度計的原理是利用導體或半導體的電阻隨溫度變化的特性。熱阻溫度計的主要優(yōu)點是:測量精度高，重現(xiàn)性好；它具有很大的測量范圍，尤其是在低溫下。它易于在自動測量和遠程測量中使用。同樣，熱阻也有缺陷，在高溫(850℃以上)下精度不好；易氧化，不耐腐蝕。

熱阻和溫度之間的關系可以用二次方程來描述:

:電阻率和ω；& middot(t):溫度，℃

甲、乙、丙:常數(shù)(由實驗確定)，單位分別為ω；& middotω；& middot?& middot；℃-1，&ω；& middot?& middot；℃-2

目前，鉑、銅、鎳等材料主要用于熱阻。使用這些材料主要是因為在普通溫度范圍內(nèi)溫度與電阻的比率是線性的。我們主要介紹鉑電阻溫度計。

鉑是一種貴金屬。它的物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，特別是抗氧化性非常強。易于提純，工藝性好。它可以制成極細的鉑絲。與銅和鎳等金屬相比，它具有更高的電阻率和再現(xiàn)性。是一種理想的耐熱材料。其缺點是電阻溫度系數(shù)小，在還原性介質(zhì)中工作容易脆且成本高。

W(100)=R100/R0

R100:100℃電阻R0:0℃電阻

根據(jù)國際電工委員會標準，鎢(100)=1.3850的初始電阻值為R0 = 100ω；(R0 = 10ω；)鉑電阻是工業(yè)標準鉑電阻，R0 = 10ω；的鉑電阻溫度計較厚，主要用于測量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻和溫度方程是一個分段方程:

rt = r0[1+at+bt2+c(t-100℃)T3]t at-200 ~ 0℃

Rt=R0(1+At+Bt2) t當方程在0 ~ 850℃

求解時，溫度值可以根據(jù)電阻值得知，但在實際工作中，我們可以查看熱阻指標表，根據(jù)電阻值確定溫度值。

根據(jù)標準，鉑熱電阻分為a級和b級，a級測溫的允許誤差& plusmn(0.15℃+0.002 | t |)，b類溫度測量的允許誤差& plusmn(0.3℃+0.005|t|)

現(xiàn)場使用的熱阻一般為鎧裝熱阻，由熱阻體、絕緣材料和保護管組成。熱電阻體和保護管焊接在一起，中間填充絕緣材料，可以很好的保護熱電阻體，具有防震、防震、耐腐蝕的特點。

鉑電阻有雙線、三線和四線系統(tǒng)。雙線系統(tǒng)測量誤差大，不再使用。目前，工業(yè)系統(tǒng)通常為三線制，實驗室系統(tǒng)通常為四線制。本文主要介紹下三線鉑電阻的接線。三線鉑熱電阻與電阻A端的C端并聯(lián)，將電阻從三個連接端A、B、C中引出。這樣，由B線引入的測量線本身的電阻可以通過C線進行補償，極大地降低了因引線電阻不隨溫度變化而引起的引線電阻誤差的影響。秦山二期三線鉑電阻二次儀表中有電阻可變的電橋。根據(jù)匹配鉑熱電阻的不同范圍，可以微調(diào)二次儀表電橋中的鉑熱電阻，以便更好地測量。

1.2 熱電偶溫度計
熱電偶溫度計使用熱電效應測量溫度。熱電效應:當兩種不同材料的導體形成回路時，如果兩端的結溫不同，回路中將產(chǎn)生一定量的電流。該電流的大小與導體材料和結溫有關。兩個節(jié)點中的一個是測試終端，另一個是T0終端和參考終端。在實際測量中，應使用小于精密的毫伏表或輸入/輸出卡測量熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號。

根據(jù)國際電工委員會標準，目前使用的熱電偶主要是鉑銠10-鉑、鎳鉻鎳硅、鎳鉻銅鎳、鉑銠30-鉑銠6等。熱電偶。它們都具有熱電性能穩(wěn)定、理化性能穩(wěn)定、不易氧化腐蝕、電阻溫度系數(shù)小、電導率高、熱電動勢隨溫度線性變化、材料工藝性好、易于加工等特點。目前，秦山二期使用鉑銠10-鉑和鎳鉻鎳硅熱電偶。現(xiàn)在熱電偶有裝甲熱電偶。結構類似鎧裝熱阻，也由熱電偶體、絕緣材料和保護管組成。

熱電偶在應用中，主要有兩個基本定律:中間導體定律和中間溫度定律。

中間導體定律:當材料a和b構成的熱電偶的T0端分開，引入第三導體c時，回路的總電動勢為eabc (t，t0) = eab (t)-eab (t0)，即當?shù)谌龑w兩端溫度相同時，不會影響熱電偶的原始電動勢。

中間溫度定律:在熱電偶環(huán)型中，兩個節(jié)點在溫度T和t0時的溫差電動勢等于熱電偶溫度T、ta和Ta和t0時溫差電動勢的代數(shù)和。Eab (t，t0) = eab (t，ta)-eab (ta，t0)

使用熱電偶的中間導體定律和中間溫度定律，我們可以斷開熱電偶T0的末端，接入毫伏表進行測量，并可以遠距離測量。為了將熱電偶的參考端引入恒溫T0或補償器，有必要擴展熱電偶。為了節(jié)省貴金屬或暫時延長，我們通常延長補償導線。補償導體由熱電性能類似于工作熱電偶的材料制成。它用于將熱電偶的參考端延伸到所需位置，而不會引入超出工作熱電偶回路允許極限的任何誤差。

熱電偶: 熱電偶電動勢輸出是熱電偶兩個節(jié)點溫度的函數(shù)差。為了保持溫度和電動勢的線性，一個節(jié)點的溫度必須保持恒定。標準分度表基于參考端為0℃時電動勢和溫度的相應值。在實際應用中，參考端不會保持在0℃，因此我們采用了一些補償方法。我們將盡較大努力將參考端保持在恒定溫度t a。檢查標準分度表并計算后，我們可以得到溫度值，E (T，T0)=E (T，Ta)+E(Ta，T0)。現(xiàn)在，輔助儀器可以自動補償參考端的溫度。有潛在的自動補償方法和橋式自動補償方法。

1.1.3膨脹式溫度計
膨脹式溫度計利用物體熱膨脹的原理進行測量。z通常存在于酒精溫度計、汞溫度計中。液體膨脹溫度計測量的上限和下限受液體蒸發(fā)和凝固溫度的限制，z的小刻度可以達到0.1℃。還有溫度計，通常是雙金屬溫度計，它使用固體膨脹來測量溫度。它由兩種不同膨脹系數(shù)的金屬制成，一端固定。在熱膨脹過程中，由于膨脹系數(shù)不同，自由端會有一定的角位移。該角位移通過透射放大機構并驅動指針指示相應的溫度。另一種方法使用由密封容器中液體的熱膨脹或蒸發(fā)引起的壓力變化來測量相應的溫度。

1.1.4輻射溫度計
任何物體加熱后都會有一些熱能轉化為輻射能。物體的溫度越高，輻射到周圍空間的能量就越多。輻射能將以波長范圍非常寬的波形表示，從短波開始，包括x光、紫外線、可見光、紅外線和電磁波。一般來說，可見光和紅外光主要用于工程中的溫度測量。輻射測溫屬于非接觸測溫，可應用于許多測溫不好的場合。然而，輻射測溫一般應用于900℃以上的高溫，但科學技術正在發(fā)展。目前溫度計利用紅外測溫原理可以測量人體體溫等低溫。

擴展讀數(shù):明宇自控溫度計

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