溫度計(jì)

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。

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上的不同位置，從刻度盤上的讀數(shù)，便可知其溫度。

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，常被稱為感溫器。

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。

物體溫度若高到會(huì)發(fā)出大量的可見光時(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。

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，常用于觀賞用魚缸中，以指示水溫。

簡介

數(shù)字體溫計(jì)是利用溫度傳感器將(溫度)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， 然后通過顯示器(如液晶、數(shù)碼管、LED矩陣等)顯示以數(shù)字形式的溫度，能快速準(zhǔn)確地測(cè)量人體溫度的最高值，與傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)相比，具有讀數(shù)字方便，測(cè)量時(shí)間短，測(cè)量精度高,能記憶并有提示音等優(yōu)點(diǎn)，尤其是數(shù)字體溫計(jì)不含水銀，對(duì)人體及周圍環(huán)境無害特別適合于醫(yī)院，家庭使用。

使用方法

1 .體溫計(jì)使用前，應(yīng)先用酒精對(duì)體溫計(jì)頭部進(jìn)行消毒。

2 .按壓開關(guān)，蜂鳴器馬上發(fā)出蜂鳴音，顯示器如圖A 所示，時(shí)間約2 秒鐘。

3 .然后顯示器顯示上次側(cè)量的溫度如圖B (假如上次測(cè)量為36.5 ℃ )，井持續(xù)2 秒鐘左右。然后顯示器可能顯示如C圖所示."℃ "符號(hào)閃爍，表示體溫計(jì)己處于待側(cè)狀態(tài)。(如此時(shí)室溫高于32 ℃ ，體溫計(jì)將顯示室溫而不顯示如D 圖所示，同時(shí)"℃ "符號(hào)不斷閃爍)。

4 .將體溫計(jì)用來量體溫。量體溫時(shí)顯示出的溫度值逐漸上升，同時(shí)"℃ "符號(hào)不斷閃爍。

5 .當(dāng)體溫上升速度在16 秒內(nèi)小于0.1 ℃ 時(shí)，"℃"符號(hào)停止閃爍，同時(shí)體溫計(jì)發(fā)出約5 秒鐘的蜂鳴提示聲，這時(shí)體溫計(jì)測(cè)量完畢，可以讀取顯示出的體溫值。

灑落出來的汞必須立即用滴管、毛刷收集起來 ，并用水覆蓋(最好用甘油)，然后在污染處撒上硫磺粉，無液體后(一般約一周時(shí)間)方可清掃。

此溫度計(jì)的讀數(shù)沒有估讀值?；蛘f讀出數(shù)的最后一位是準(zhǔn)確值，不用再估讀分度值后面的數(shù)字了。

水銀溫度計(jì)的使用

使用溫度計(jì)時(shí)，首先要看清它的量程(測(cè)量范圍)，然后看清它的最小分度值，也就是每一小格所表示的值。要選擇適當(dāng)?shù)臏囟扔?jì)測(cè)量被測(cè)物體的溫度。測(cè)量時(shí)溫度計(jì)的液泡應(yīng)與被測(cè)物體充分接觸，且玻璃泡不能碰到被測(cè)物體的側(cè)壁或底部;讀數(shù)時(shí)，溫度計(jì)不要離開被測(cè)物體，且眼睛的視線應(yīng)與溫度計(jì)內(nèi)的液面相平。

1.使用前應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)(可以采用標(biāo)準(zhǔn)液溫多支比較法進(jìn)行校驗(yàn)或采用精度更高級(jí)的溫度計(jì)校驗(yàn))。

2.不允許使用溫度超過該種溫度計(jì)的最大刻度值的測(cè)量值。

3.溫度計(jì)有熱慣性，應(yīng)在溫度計(jì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)在溫度凸形彎月面的最高切線方向讀取，目光直視。

4.切不可用作攪拌棒。

5.水銀溫度計(jì)應(yīng)與被測(cè)工質(zhì)流動(dòng)方向相垂直或呈傾斜狀。

6.水銀溫度計(jì)常常發(fā)生水銀柱斷裂的情況，消除方法有:

①冷修法:將溫度計(jì)的測(cè)溫包插入干冰和酒精混合液中(溫度不得超過-38℃)進(jìn)行冷縮，使毛細(xì)管中的水銀全部收縮到測(cè)溫包中為止。

②熱修法:將溫度計(jì)緩慢插溫度略高于測(cè)量上限的恒溫槽中，使水銀斷裂部分與整個(gè)水銀柱連接起來，再緩慢取出溫度計(jì)，在空氣中逐漸冷至室溫。

儀表名稱精度等級(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

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(或蒸汽)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。

一般說來，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，都可用來標(biāo)志溫度而制成溫度計(jì)。

各種溫度計(jì)工作原理

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獾囊夯瘻囟群艿停咏诮^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。

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)量儀表連接，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)，因而有電流通過回路。通過電學(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。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):是指專門用來測(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):是形如儀表盤的溫度計(jì)，也稱寒暑表，用來測(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。

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。壓力式溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單，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。

8.水銀溫度計(jì):水銀溫度計(jì)是膨脹式溫度計(jì)的一種，水銀的凝固點(diǎn)是 -38.87℃，沸點(diǎn)是 356.7℃，用來測(cè)量0--150℃或500℃以內(nèi)范圍的溫度，它只能作為就地監(jiān)督的儀表。用它來測(cè)量溫度，不僅比較簡單直觀，而且還可以避免外部遠(yuǎn)傳溫度計(jì)的誤差。

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)，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在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，具備了溫度計(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0度，把水的冰點(diǎn)定為100度。后來他的同事施勒默爾把兩個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)值又倒過來(即沸點(diǎn)100度，冰點(diǎn)0度)，就成了的百分溫度，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)。

英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及中國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。

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)液體溫度不能超過量程;

2.溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入被測(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)溫前千萬不要甩。

實(shí)驗(yàn)用溫度計(jì)、體溫計(jì)、寒暑表(水銀、酒精、煤油)三種溫度計(jì)的比較:

測(cè)溫技巧

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)。

低溫下實(shí)際使用的溫度計(jì)，主要有氣體溫度計(jì)、蒸氣壓溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)和磁溫度計(jì)等。因各種溫度計(jì)及其使用的溫度范圍中繪出了各種溫度計(jì)適用的測(cè)溫區(qū)。

是利用理想氣體的壓強(qiáng)和體積的乘積與絕對(duì)溫度成比例這一規(guī)律來進(jìn)行溫度測(cè)量的。它有固定壓強(qiáng)、測(cè)量體積的變化來確定溫度的定壓氣體溫度計(jì)，和固定體積、測(cè)量壓強(qiáng)變化來確定溫度的定容氣體溫度計(jì)。后者測(cè)量溫度的精度高，裝置較簡單。定容溫度計(jì)在進(jìn)行精確的修正后可近似于理想氣體溫度計(jì)。

利用與液體呈熱平衡狀態(tài)的飽和蒸氣壓來指示溫度，其優(yōu)點(diǎn)是在可使用的溫度區(qū)間內(nèi)靈敏度很高，尤其是在沸點(diǎn)附近，裝置簡單。缺點(diǎn)是可使用的溫度范圍窄。

有金屬電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)兩類。它們都是利用電阻隨溫度變化(只是兩者的電阻溫度系數(shù)符號(hào)相反)這一特性。前者有鉑、金、銅、鎳、銦等純金屬和銠鐵、磷青銅等合金;后者有碳、鍺等。電阻溫度計(jì)使用方便可靠，已廣泛應(yīng)用;尤其是半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)，在極低溫度下具有非常高的靈敏度。

是基于塞貝克效應(yīng)(見溫差電現(xiàn)象)。常用的有銅-康銅、鐵-康銅、鎳鉻-康銅、鎳鉻-金鐵以及金鈷-銅等。它們的接點(diǎn)體積小、容量小、制作簡單、安裝方便，也得到廣泛的應(yīng)用。

是利用某些順磁性物質(zhì)(例如，硝酸鈰鎂、硫酸錳銨和硫酸鐵銨)的磁化率在低溫下遵從居里定律(□=□/□)或居里-外斯定律〔□=□/(CT- □)〕,式中□ 和□ 分別為居里常數(shù)和居里溫度,由測(cè)出的□值而求出溫度。磁溫度計(jì)主要是在1K以下的極低溫溫區(qū)中使用。