﷼ 溫度計的介紹﷼
溫度計在現代社會中十分普遍,可是,大部分的人都只會使用它,並不了解各種溫度計的製作方式和其所應用的原理。而本篇要來介紹各種不同的溫度計。
溫度計的製造原理主要可以分成以下幾種:首先,它可以利用固體、液體、氣體受溫度影響產生熱脹冷縮的現象;或是在定容條件下、氣體(或蒸汽)的壓力因為不同溫度而產生改變;再者,可以利用熱電效應產生的作用;亦可藉由電阻隨溫度變化而改變;最後,是利用熱輻射的影響來製造溫度計。
ღ 1.電阻溫度計 ღ
☛☞原理:
✺利用「導體或半導體的電阻值隨溫度變化」此一特性來測量溫度或取得與溫度有關的參數以推得真實溫度。
☛☞溫度計特點:
✺精確度(Precision,不是準確度)高,漂移度低。
✺測量溫度範圍寬,但僅適用於低於600℃的溫度測量。
ღ 2.溫差電偶溫度計 ღ
☛☞原理:
✺利用「溫差電偶」將兩種不同金屬導體的兩端連接起來,形成一閉合迴路。將一端加熱、另一端冷卻,則兩個接觸點間由於溫度不同而產生電動勢,使導體中有電流產生。因為此種溫差電動勢和兩個接觸點的溫度差成函數關係,因此可以利用這一特性製成溫度計。
☛☞溫度計特點:
✺當上述原理中的兩種金屬材料的不同,其製作成之溫度計測量範圍亦有所不同。
✺銅和康銅構成的溫差電偶測溫範圍為200~400℃;鐵和康銅則可使用於200~1000℃;由鉑和鉑銠合金(銠10%)構成的溫差電偶測溫可達千攝氏度以上;銥和銥銠(銠50%)可用於2300℃;若使用鎢和鉬(鉬25%)則可高達2600℃。
(✮康銅:由55%的銅和45%的鎳所組成✮)
ღ 3.指針式溫度計 ღ
☛☞原理:
✺本溫度計利用兩種不同金屬在溫度改變時膨脹程度不同的原理來製作。
✺主要的元件是一個用兩種或多種金屬片疊壓在一起形成之多層金屬片。
✺為提高測溫之靈敏度,通常將金屬片製成螺旋卷形狀。
✺當多層金屬片的溫度改變時,各層金屬之膨脹或收縮量不相等,使得螺旋卷捲起或鬆開。將螺旋卷的一端固定並將另一端和一可自由轉動之的指針相連,此時,當雙金屬片感受到溫度變化時,指針即可在一圓形分度標尺上指示出溫度。
☛☞溫度計特點:
✺溫度顯示方便、安全可靠、使用壽命長
✺擁有多種結構形式,可滿足不同需求;可以直接測量各種位於-80℃~500℃範圍內的液體、蒸汽和氣體介質溫度。
ღ 4.玻璃管溫度計 ღ
☛☞原理:
✺在玻璃感溫包中,裝入感溫能力良好之液體,當溫度升高時,感溫液膨脹,液體的膨脹係數比玻璃大;此時,感溫液會沿毛細管上升,我們便可以從毛細管中的液柱高度得知感溫液體的溫度。
☛☞溫度計特點:
✺根據感溫包裡的液體不同,溫度測量範圍也不一樣。
✺酒精的測量範圍為-110℃到75℃,而煤油測量範圍約為-30℃到150℃。
ღ 5.壓力式溫度計 ღ
☛☞原理:
✺本溫度計利用「密閉測溫系統內蒸發液體的飽和蒸氣壓和溫度之間的變化關係」來進行溫度測量。
✺當溫包感受到溫度變化時,密閉系統內之飽和蒸氣會產生相對應的壓力,造成彈性元件曲率上的變化,使其自由端產生位移;位移量再由齒輪放大機構把位移變為指示值。
☛☞溫度計特點:
✺溫包體積小,反應速度快、靈敏度高、讀數清楚,集合了玻璃棒溫度計、雙金屬溫度計、氣體壓力溫度計的所有優點。
✺壓力式溫度計還可以製造成防震、防腐型,且可以實現遠傳觸點信號、熱電阻信號、0-10mA或4-20mA信號等等。
✺溫度測量範圍為0-120°C。
ღ 6.熱電偶溫度計 ღ
☛☞原理:
✺本溫度計由兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)於兩端接合形成迴路。當接合點的溫度不同時,在迴路中就會產生電動勢,此現象稱為「熱電效應」,而此種電動勢稱為「熱電勢」。
✺其中,直接用來測量介質溫度的一端叫做工作端(亦稱為測量端),另一端叫做冷端(亦作補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢大小,以推得溫度。
☛☞溫度計特點:
✺測量精度高:因為熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質影響產生誤差
✺測量範圍廣:常用的熱電偶從-50℃~1600℃均可連續測量,某些特殊熱電偶最低可測到-269℃,最高可達2800℃
✺構造簡單,使用方便。通常由兩種不同的金屬絲組成,不受大小和形狀的限制,外有保護套管,使用起來非常方便。
ღ 7.光測高溫計 ღ
☛☞原理:
✺本溫度計利用「熱源輻射的亮度和溫度關係」來測量高溫。
✺由熱輻射的能量分布定律求得物體的實際溫度T與亮度溫度Ts的關係。
☛☞溫度計特點:
✺主要用來測量溫度大於500℃的物體。
✺此溫度計的主體是由裝有紅色濾光鏡的望遠鏡和一組帶有小燈泡、電流計與可變電阻的電路製成。
☛☞使用方法:
➳使用前,先建立燈絲不同亮度所對應溫度與電流計上的讀數的關係
➳使用時將望遠鏡對準待測物,調整電阻,使燈泡的亮度與待測物相同,這時從電流計便可讀出待測物之溫度。
ღ 8.液晶溫度計 ღ
☛☞原理:
✺液晶溫度計使用不同配方製成的液晶,其相變溫度不同。
✺當液晶相變時,其光學性質也會改變,使液晶看起來顏色改變。如果將不同相變溫度的液晶塗在一張紙上,則由液晶顏色的變化,便可知道粗略之溫度。
☛☞溫度計特點:
✺優點:讀數容易
✺缺點:精確度不足
✺應用:常用於觀賞用魚缸中測量水溫。
ღ 9.水銀溫度計 ღ
☛☞原理:
✺利用水銀熱漲冷縮大於玻璃管壁此性質,即可可以顯示出溫度。
☛☞溫度計特點:
✺水銀溫度計能用來測量-39°C—357°C範圍的溫度。
✺優點是溫度能清楚顯示,且還可以避免外部遠傳溫度計的誤差。
ღ 10.氣體溫度計 ღ
☛☞原理:
✺氣體溫度計可以體現理想氣體溫標為標準溫標,其所測得的溫度和熱力學溫度相吻合。
✺氣體溫度計是在容器里裝有氫或氮氣(多用氫氣或氦氣作測溫物質,因為氫氣和氦氣的液化溫度很低,接近於絕對零度,故其測溫範圍較其他氣體還廣),它們的性質十分接近理想氣體。
☛☞溫度計特點:
✺測溫範圍廣,精確度高,多被用於精密測量。
ღ 11.半導體溫度計 ღ
☛☞原理:
✺利用半導體元件與溫度具有的特殊關係進行測量。
☛☞溫度計特點:
✺半導體的電阻變化和金屬不同,溫度升高時,其電阻反而減少,且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產生明顯的變化。
✺其所製成的溫度計有較高的精密度,常被稱為感溫器。
☺關於各種溫度計的介紹到此結束☺
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