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國內外比較常用的溫度測量儀表

發布時間:2017-07-14  瀏覽:1625次  字號:  

溫度的檢測與控製在日常的生產生活當中扮演著重要角色,它在科學研究以及技術發展與革新的過程中也發揮著不可估量的作用。對溫度的準確測量在能源的利用、生產效率的提高、產品質量的提高等方麵作用巨大。現有資料顯示,感溫元件的數量在種類眾多的傳感器中是最多的,約占一半左右。因為很多的材料或其他物質的特性與溫度有關,所以溫度的測量在新材料、化工生產等高新技術領域被大量應用。

溫度測量儀表一般包含兩大部分:感溫元件和信號的電路處理。感溫元件即溫度傳感器,它能感知外界溫度並將溫度的變化轉換成其他的可測量信號。研究發現易受溫度影響的物理參數包括:膨脹、電容、電阻、磁性能、熱電動勢、及熱噪聲等。因此許多溫度傳感器就是根據這些物理參數與溫度的對應關係來實現溫度測量。信號處理部分則是由具體電路構成,用來處理溫度傳感器傳輸過來的電信號。實現溫度測量的過程是:被測對象的溫度變化經感溫元件轉換成其它形式的可測量信號,該可測量信號經過電路處理得出具體的溫度值並在顯示器中顯示出來。目前,國內外比較常用的溫度測量儀表包括以下幾種:

(1)熱膨脹式溫度測量儀

熱膨脹式溫度測量儀是利用的膨脹法來實現溫度測量的儀表,膨脹式溫度測量方法是一種較為傳統、比較常見的溫度測量方法。它是利用物體的熱脹冷縮性質即根據物質的熱膨脹(體積膨脹或線性膨脹)性質與溫度的對應關係為基礎來實現溫度測量。又由於物體有氣體、液體、固體之分,因此,根據物質的屬性可以將熱膨脹式溫度測量儀分為氣體膨脹式溫度計、液體膨脹式溫度計、和固體膨脹式溫度計三種。氣體膨脹式溫度計即壓力式溫度計,它是根據在體積不變的條件下,一些對溫度較為敏感的物質(如氮氣)會隨著溫度變化時壓力也會有所不同,用壓力測量儀表測出具體的壓力值,並根據壓力與溫度的對應關係計算出溫度值實現對被測對象的溫度測量。液體膨脹式溫度計即玻璃溫度計,它是根據裝在玻璃包內的液體物質(如乙醇、水銀、煤油)熱脹冷縮的原理來實現溫度測量;雙金屬溫度計是根據將兩種不同膨脹係數的繞成螺紋旋形的金屬片疊壓在一起製成的多層金屬片作為感溫元件,其中一端固定,另一端作為自由端,根據這兩種金屬在溫度變化時膨脹程度不同,當溫度變化時,自由端就會發生轉動,並帶動自由端上的指針旋轉,從而在標度盤上麵指示出對應的溫度值。

膨脹式溫度計具有結構簡單、成本低、使用方便等優點,作為標準的溫度測量儀表,現已廣泛的應用於許多工業生產中,如管道、容器等溫度的測量。但是膨脹式溫度計也存在許多缺點,如結構較為脆弱,溫度測量的準確度不高,同時無法實現遠距離的溫度測量等。

(2)熱電阻溫度計

熱電阻溫度計是根據金屬導體的熱阻效應來實現對溫度的測量。熱阻效應就是金屬導體在溫度變化時,電阻會呈現出有規律的變化。熱電阻溫度計是以熱電阻作為感溫元件,將溫度的變化轉化成熱電阻阻值的變化,通過測量熱電阻的阻值來實現溫度測量。熱電阻溫度計也是一種非常常見的溫度測量儀表,它的結構組成包括熱電阻、連接導線以及顯示儀表三部分。熱電阻的材料一般都是純金屬,其中金屬銅和鉑是應用較多的兩種材料。由於金屬鉑的物理化學性質穩定以及電阻值與溫度良好的線性關係,因而由純金屬鉑製成的熱電阻精度較高,穩定性也非常好,比較適合在一些中性或具有氧化性場合使用;銅熱電阻雖然溫度測量範圍有限,當溫度高於150℃時很容易被氧化,又不耐腐蝕,但是在其溫度測量範圍內的阻值與溫度的線性關係很好,適用於無腐蝕或腐蝕性較低的場合。此外由鎳、錳和銠等金屬製成的熱電阻也有一定的應用。熱電阻溫度計具有測量精度好、穩定性好溫度測量範圍寬等優點,但是抗震動能力較弱,動態響應差,因此也存在一定的局限性。

(3)熱電偶溫度計

熱電偶是溫度測量中比較常用的一種測溫元件,它是根據熱電勢與溫度的函數關係來實現溫度測量的。熱電偶溫度測量的工作原理是把兩種材質不同的導體組合成一個閉合回路,在回路兩端節點的溫度不同時,會出現電流流過該閉合回路,從而產生熱電勢。將這兩種材質不同的導體作為熱電極,溫度高的那端稱為為工作端,而將溫度低的那端稱為自由端,溫度低的那端的溫度一般為固定值。影響熱電勢大小的因素有兩個:閉合回路兩端節點的溫差和熱電極材質的屬性。熱電勢的大小與熱電偶自身的長短沒有關係,因而信號可以遠距離傳輸,從而實現遠距離溫度測量。根據材質的不同,熱電偶可以分成多種,目前國際標準化的熱電偶總共有8種,其中較為常用的有鎳鉻—鎳矽(K型熱電偶)、鎳鉻—銅鎳(E型熱電偶)、鉑銠10—純鉑(S型熱電偶)、鉑銠30—鉑銠6(B型熱電偶)等。熱電偶溫度計具有溫度測量精度高、不受介質影響、測溫範圍廣、構造簡單等優點,廣泛應用於許多場合下的溫度測量,但是熱電偶溫度計受熱電偶材質的影響,當環境發生變化時需要更換其他材質的熱電偶溫度計,因此在使用時也會產生不便。

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