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国内外比较常用的温度测量仪表

发布时间:2017-07-14  浏览:723次  字号:  

温度的检测与控制在日常的生产生活当中扮演着重要角色,它在科学研究以及技术发展与革新的过程中也发挥着不可估量的作用。对温度的准确测量在能源的利用、生产效率的提高、产品质量的提高等方面作用巨大。现有资料显示,感温元件的数量在种类众多的传感器中是最多的,约占一半左右。因为很多的材料或其他物质的特性与温度有关,所以温度的测量在新材料、化工生产等高新技术领域被大量应用。

温度测量仪表一般包含两大部分:感温元件和信号的电路处理。感温元件即温度传感器,它能感知外界温度并将温度的变化转换成其他的可测量信号。研究发现易受温度影响的物理参数包括:膨胀、电容、电阻、磁性能、热电动势、及热噪声等。因此许多温度传感器就是根据这些物理参数与温度的对应关系来实现温度测量。信号处理部分则是由具体电路构成,用来处理温度传感器传输过来的电信号。实现温度测量的过程是:被测对象的温度变化经感温元件转换成其它形式的可测量信号,该可测量信号经过电路处理得出具体的温度值并在显示器中显示出来。目前,国内外比较常用的温度测量仪表包括以下几种:

(1)热膨胀式温度测量仪

热膨胀式温度测量仪是利用的膨胀法来实现温度测量的仪表,膨胀式温度测量方法是一种较为传统、比较常见的温度测量方法。它是利用物体的热胀冷缩性质即根据物质的热膨胀(体积膨胀或线性膨胀)性质与温度的对应关系为基础来实现温度测量。又由于物体有气体、液体、固体之分,因此,根据物质的属性可以将热膨胀式温度测量仪分为气体膨胀式温度计、液体膨胀式温度计、和固体膨胀式温度计三种。气体膨胀式温度计即压力式温度计,它是根据在体积不变的条件下,一些对温度较为敏感的物质(如氮气)会随着温度变化时压力也会有所不同,用压力测量仪表测出具体的压力值,并根据压力与温度的对应关系计算出温度值实现对被测对象的温度测量。液体膨胀式温度计即玻璃温度计,它是根据装在玻璃包内的液体物质(如乙醇、水银、煤油)热胀冷缩的原理来实现温度测量;双金属温度计是根据将两种不同膨胀系数的绕成螺纹旋形的金属片叠压在一起制成的多层金属片作为感温元件,其中一端固定,另一端作为自由端,根据这两种金属在温度变化时膨胀程度不同,当温度变化时,自由端就会发生转动,并带动自由端上的指针旋转,从而在标度盘上面指示出对应的温度值。

膨胀式温度计具有结构简单、成本低、使用方便等优点,作为标准的温度测量仪表,现已广泛的应用于许多工业生产中,如管道、容器等温度的测量。但是膨胀式温度计也存在许多缺点,如结构较为脆弱,温度测量的准确度不高,同时无法实现远距离的温度测量等。

(2)热电阻温度计

热电阻温度计是根据金属导体的热阻效应来实现对温度的测量。热阻效应就是金属导体在温度变化时,电阻会呈现出有规律的变化。热电阻温度计是以热电阻作为感温元件,将温度的变化转化成热电阻阻值的变化,通过测量热电阻的阻值来实现温度测量。热电阻温度计也是一种非常常见的温度测量仪表,它的结构组成包括热电阻、连接导线以及显示仪表三部分。热电阻的材料一般都是纯金属,其中金属铜和铂是应用较多的两种材料。由于金属铂的物理化学性质稳定以及电阻值与温度良好的线性关系,因而由纯金属铂制成的热电阻精度较高,稳定性也非常好,比较适合在一些中性或具有氧化性场合使用;铜热电阻虽然温度测量范围有限,当温度高于150℃时很容易被氧化,又不耐腐蚀,但是在其温度测量范围内的阻值与温度的线性关系很好,适用于无腐蚀或腐蚀性较低的场合。此外由镍、锰和铑等金属制成的热电阻也有一定的应用。热电阻温度计具有测量精度好、稳定性好温度测量范围宽等优点,但是抗震动能力较弱,动态响应差,因此也存在一定的局限性。

(3)热电偶温度计

热电偶是温度测量中比较常用的一种测温元件,它是根据热电势与温度的函数关系来实现温度测量的。热电偶温度测量的工作原理是把两种材质不同的导体组合成一个闭合回路,在回路两端节点的温度不同时,会出现电流流过该闭合回路,从而产生热电势。将这两种材质不同的导体作为热电极,温度高的那端称为为工作端,而将温度低的那端称为自由端,温度低的那端的温度一般为固定值。影响热电势大小的因素有两个:闭合回路两端节点的温差和热电极材质的属性。热电势的大小与热电偶自身的长短没有关系,因而信号可以远距离传输,从而实现远距离温度测量。根据材质的不同,热电偶可以分成多种,目前国际标准化的热电偶总共有8种,其中较为常用的有镍铬—镍硅(K型热电偶)、镍铬—铜镍(E型热电偶)、铂铑10—纯铂(S型热电偶)、铂铑30—铂铑6(B型热电偶)等。热电偶温度计具有温度测量精度高、不受介质影响、测温范围广、构造简单等优点,广泛应用于许多场合下的温度测量,但是热电偶温度计受热电偶材质的影响,当环境发生变化时需要更换其他材质的热电偶温度计,因此在使用时也会产生不便。

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