溫度儀表的工作原理、用途、分類
工作原理
跟據設計的依據有:利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現象;熱電效應的作用;電阻隨溫度的變化而變化;在定容條件下,氣體(或蒸氣壓強因不同溫度而變化;熱輻射的影響等。
由于測溫范圍越來越廣,根據不同的要求,又制造出不同需要的測溫儀器。介紹幾種。
◆電阻溫度計:分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計,都是根據電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的;半導體溫度計主要用碳、鍺等。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。
◆氣體溫度計: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,接近于零度,故它的測溫范圍很廣。
◆高溫溫度計:是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計,有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。其測量范圍為500℃至3000℃以上,不適用于測量低溫。
◆溫差電偶溫度計:是一種工業上廣泛應用的測溫儀器。利用溫差電現象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端,另兩端與測量儀表連接,形成電路。把工作端放在被測溫度處,工作端與自由端溫度不同時,就會出現電動勢,因而有電流通過回路。通過電學量的測量,利用已知處的溫度,就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。多用于高溫和低濁測量,有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫,有的能測接近零度的低溫。
◆壓力式溫度計:壓力式溫度計是利用封閉容器內的液體,氣體或飽和蒸氣受熱后產生體積膨脹或壓力變化作為測信號。它的基本結構是由溫包、毛細管和指示表三部分組成。它是zui早應用于生產過程溫度控制的方法之一。壓力式溫度計的優點是:結構簡單,機械強度高,不怕震動。價格低廉,不需要外部能源。缺點是:測溫范圍有限制,一般在-80~400℃;熱損失大響應時間較慢;儀表密封系統(溫包,毛細管,彈簧管)損壞難于修理,必須更換;測量精度受環境溫度、溫包安裝位置影響較大,精度相對較低;毛細管傳送距離有限制。
◆熱電偶溫度計:熱電偶溫度計是由兩條不同金屬連接著一個靈敏的電壓計所組成。金屬接點在不同的溫度下,會在金屬的兩端產生不同的電位差。電壓計的讀數,就可以知道溫度是多少。
◆液晶溫度計:用不同配方制成的液晶,其相變溫度不同,當其相變時,其光學性質也會改變,使液晶看起來變了色。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。此溫度計之優點是讀數容易,而缺點則是度不足。
◆半導體溫度計: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,并且變化幅度較大。因此少量的溫度變化也可使電阻產生明顯的變化,所制成的溫度計有較高的精密度,常被稱為感溫器。