認(rèn)識(shí)各種溫度計(jì)

1、認(rèn)識(shí)各種溫度計(jì)李芳瑜、戴明鳳主要資料參考來(lái)源：1溫度計(jì)種類(lèi)溫度計(jì)是利用一系列物理反應(yīng)測(cè)量溫度。大部分溫度計(jì)以恆定容量的氣體溫度計(jì)做校正。水銀溫度計(jì)(Mercury-in-glass thermometer) 酒精溫度計(jì)(Alcohol-in-glass thermometer) 紅外線(xiàn)溫度計(jì)(Infra-red thermometer)雙金屬溫度計(jì)(Bi-metal mechanical thermometer)電阻溫度計(jì)(Electrical resistance thermometer)熱電偶溫度計(jì)(Thermocouple Thermometer)伽利略溫度計(jì)(Galileo therm

2、ometer)液晶溫度計(jì)(Liquid Crystal Thermometer) 最高最低溫度計(jì)(Maximu Minimum thermometer) 顛倒溫度計(jì)/倒置式溫度計(jì)(Reversing thermometer) 矽帶溫度傳感器(Silicon bandgap temperature sensor) 息克斯溫度計(jì)/悉氏溫度計(jì)(Sixs thermometer)熱敏電阻溫度計(jì)(Thermistor Thermometer)旋轉(zhuǎn)式溫度計(jì)(Rotary Thermometer)2水銀/酒精溫度計(jì)原理: 液體熱膨脹係數(shù)溫度範(fàn)圍: 水銀: -36 1200 ; (1830 if 填充氮?dú)?由

3、於水銀廢棄物對(duì)環(huán)境危害的顧慮，有些國(guó)家已禁止使用水銀溫度計(jì)。紅外線(xiàn)溫度計(jì) (Infra-red thermometer)原理: 物體表面因溫度會(huì)有紅外線(xiàn)產(chǎn)生。利用偵測(cè)待測(cè)物發(fā)出紅外線(xiàn)能量計(jì)算物體溫度。位於紅外線(xiàn)溫度計(jì)內(nèi)的光學(xué)設(shè)備，可以收集物體輻射的紅外能量並將能量聚集於檢測(cè)器上。隨後，檢測(cè)器把能量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)放大並顯示為溫度讀數(shù) 雙金屬溫度計(jì)(Bi-metal mechanical thermometer)原理：將二種或二種以上具有不同膨脹係數(shù)之金屬片焊合在一起，當(dāng)溫度改變時(shí)，因金屬片膨脹度之不同而使此金屬片組產(chǎn)生彎曲。如將此金屬片組之一端固定，另一端裝上指針則因偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生指示。溫度

4、範(fàn)圍: -184 538 構(gòu)造：將具有不同物理特性（熱膨脹）之兩合金熔合在一起成雙金屬片。再將之形成螺旋形狀，其兩合金之一，係一種稱(chēng)為因鋼之鎳合金，易於受熱時(shí)幾乎全無(wú)膨脹；另一乃使用一種鎳合金，於受熱時(shí)膨脹甚多。將該兩合金熔接在一起，輾平至想要厚度，使成雙金屬片。(注一)3原理: 利用溫度變化造成電阻改變的材料做成溫度感應(yīng)器, 使用材料多為鉑。故也常稱(chēng)白金(鉑)電阻溫度計(jì)。溫度與電阻的關(guān)係通常如下RT = Ro(1+aT+bT2)式中 RT：溫度 T 時(shí)的電阻(歐姆)值; R0：0時(shí)的電阻(歐姆) ; T：溫度() a ：電阻的溫度係數(shù) ; b ：校正係數(shù)溫度測(cè)量範(fàn)圍 :白金線(xiàn)：金屬線(xiàn)型溫度計(jì)

5、之最佳感溫線(xiàn)材溫度範(fàn)圍：-688 192/-4001200鎳 線(xiàn)：因其價(jià)廉亦常被採(cǎi)用溫度範(fàn)圍：-418 1274 /-250690銅 線(xiàn)：限用於欲測(cè)定溫度低於鎳線(xiàn)者溫度範(fàn)圍為-396 482/-328+250電阻溫度計(jì) (Pt-Electrical resistance thermometer） 4構(gòu)造：1.感測(cè)元件電阻元件：精心製造的電阻器，最常使用之電阻線(xiàn)材，有鉑線(xiàn)、銅線(xiàn)或鎳線(xiàn)，捲繞於一絕緣體（雲(yún)母片）上。當(dāng)電阻元件受熱時(shí)，電阻線(xiàn)之電阻增加；此增加電阻係以溫度度數(shù)表示。這種溫度計(jì)的外型，和雙金屬溫度計(jì)之球泡相似，其本體呈圓柱形。2.線(xiàn)材之選擇：選擇時(shí)須考慮的要點(diǎn)為：金屬的純度（purity

6、）要高線(xiàn)材的均勻度（uniformity）要夠線(xiàn)材的穩(wěn)定度佳電阻隨溫度的改變要大。對(duì)環(huán)境污染抵的抗性要好。3.不同線(xiàn)材的感測(cè)電阻球莖白金電阻溫度計(jì)在0時(shí)，一般有25、50、或100的電阻。鎳線(xiàn)電阻溫度計(jì)：在25時(shí)，一般有100的電阻。銅線(xiàn)電阻溫度計(jì)：在25時(shí)，一般有10的電阻。優(yōu)點(diǎn)：溫度測(cè)量準(zhǔn)確，多用於校正其他儀器；測(cè)低溫時(shí)，不需冷接點(diǎn)且準(zhǔn)確度比熱電偶高。缺點(diǎn)：需供應(yīng)電源；電阻線(xiàn)與溫度不成線(xiàn)性關(guān)係，需做溫度補(bǔ)償工作，且不耐機(jī)械震盪。溫度範(fàn)圍：-70850 (注一)5原理：利用金屬在不同溫度下，會(huì)產(chǎn)生熱電流。藉由不同金屬連接時(shí)與參考接點(diǎn)造成不同熱電流產(chǎn)生的電壓差換算或是利用自動(dòng)補(bǔ)償電流表得到溫度

7、值。熱電偶材料：熱電偶的熱電流運(yùn)動(dòng)力係與線(xiàn)徑大小或長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。但與導(dǎo)線(xiàn)的規(guī)格有關(guān)。熱電偶通常都置於絕緣體內(nèi)且密封於保護(hù)管中，此保護(hù)管與端子座及鑲嵌附件相連。熱電偶材料須具備的條件: 熱電效率須較高，亦即能發(fā)出較大之emf。 熱電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定，且長(zhǎng)期使用亦不發(fā)生變化。 具有抗蝕，抗氧化及抗?jié)竦刃再|(zhì)。 具有較高之熔點(diǎn)。 易製造，有互換性及價(jià)格較廉。Type : KJTERSN (以 K-type 最常見(jiàn)), 參考下頁(yè)列表 (注二)上述產(chǎn)品以外特殊的熱電偶，例如W-W26%Re，Cu-CoAu等也是可以做的。 熱電偶溫度計(jì)(Thermocouple Thermometer)6材料符號(hào)正負(fù)極主要材質(zhì)線(xiàn)徑JI

8、S C 1602ANSIJISANSI一般用途()時(shí)的最大操作溫度 加熱後用途()時(shí)的最大操作溫度 最大操作溫度() B白金70%+銠30%白金94%+銠 6%0.500.501,5001,7001,700R白金87%+銠13%高純度白金0.500.501,4001,6001,480S白金90%+銠10%高純度白金0.500.50K鎳90%+鉻10%鎳95%+錳2%+鋁2%3.22.31.61.00.653.21.60.80.50.321,0009008507506501,2001,1001,0509508501,2601,090980870870E鎳90%+鉻10%銅55%+鎳45%3.22

9、.31.61.00.653.21.60.80.50.32700600550500450800750650550550870650540430430J高純度鐵銅55%+鎳45%3.22.31.61.00.653.21.60.80.50.32600550500450400750750650550500760590480370370T高純度銅銅95%+鎳45%1.61.00.650.321.60.80.50.323002502002003503002502503702602002007伽利略溫度計(jì) (Galileo thermometer)原理：利用同溫度下, 不同比重的液體分開(kāi)置於小球中, 比重小

10、球內(nèi)包含有色液體，至於玻璃容器。當(dāng)液體的溫度改變，它們的密度會(huì)隨之改變，並且那些懸浮的小球也會(huì)上升或下降到一個(gè)與周?chē)囊后w密度相等的位置。如果重物有非常少的不同，還有被排列為最低密度的在上面，最高密度在底部，這樣他們便形成溫度標(biāo)度。溫度一般是讀取自一個(gè)被刻記的在各重物上的金屬圓盤(pán)。頂面重物的最低重物是表示四周的溫度。8熱電偶溫度計(jì)(Thermocouple Thermometer)三個(gè)重要的熱電效應(yīng)：1. 西貝克效應(yīng)(seebeck effect)：兩種不同之金屬線(xiàn)連結(jié)兩端，若其兩端之溫度不同，則有連續(xù)電流產(chǎn)生，如圖如示。T2為熱接合點(diǎn)：或稱(chēng)為測(cè)定接合點(diǎn)，係熱電偶二金屬線(xiàn)之接合端點(diǎn)，所形成之接

11、合點(diǎn)謂之。T1為冷接合點(diǎn)：或稱(chēng)為參考接合點(diǎn)，係連接於測(cè)定儀器之二金屬線(xiàn)各一端點(diǎn)，所形成接合點(diǎn)謂之。加熱測(cè)定接合點(diǎn)所產(chǎn)生的電壓，此電壓會(huì)隨接合點(diǎn)與參考點(diǎn)間的溫度差而不同。2. 潘第效應(yīng)(Peltier effect)：電流通過(guò)兩種不同的金屬導(dǎo)線(xiàn)之接合點(diǎn)時(shí)，接合點(diǎn)處產(chǎn)生放熱或吸熱之現(xiàn)象。至於放熱或吸熱端視電流流動(dòng)之方向，此可謂西貝克氏發(fā)現(xiàn)之逆現(xiàn)象。若X點(diǎn)溫度升高，則產(chǎn)生放熱現(xiàn)象，而Y點(diǎn)則產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象。3. 湯木生效應(yīng)(Thomson effect)：均質(zhì)金屬線(xiàn)上，若二端溫度不同，即產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(emf)，此電動(dòng)勢(shì)與金屬線(xiàn)兩端的溫度差成正比。故當(dāng)電流通過(guò)一個(gè)有溫度梯度的導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，電流有增加或減少溫度差的現(xiàn)象，即為湯木生效應(yīng)。若電流方向相反，產(chǎn)生相反的反應(yīng)，故亦稱(chēng)為可逆性效應(yīng)。9熱電偶溫度計(jì)(Thermocouple Thermometer)熱電理論的三定律：均勻線(xiàn)路定律(Law of homogeneous circuit)：在單一均質(zhì)金屬線(xiàn)上，若僅改變此金屬線(xiàn)兩端之溫度，並不能維持一定的電流。由此可知 emf 的發(fā)生係由於熱電偶二端之溫度不同所致，此 emf 與熱電偶上的其他中間溫度差異無(wú)關(guān)。中間金屬定律(Law of intermediate metals)：在熱電反應(yīng)中，使用第三金屬線(xiàn)，若第三金屬線(xiàn)與熱電偶金屬線(xiàn)的二接合點(diǎn)處的