溫度計(jì)的種類及原理

常見有以下幾種溫度計(jì)。

（1）氣體溫度計(jì)

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跓崃W(xué)溫度OK，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)

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-260～600℃。

（3）溫差電偶溫度計(jì)

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?jī)x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。這種溫度計(jì)多用銅．康銅、鐵．康銅、鎳銘．康銅、金鈷．銅、鉑，銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間，多用于高溫和低溫測(cè)量。有的溫差電偶能測(cè)量高達(dá)3000℃的高溫，有的能測(cè)接近熱力學(xué)溫度OK的低溫。

（4）遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀

一切溫度高于熱力學(xué)溫度OK的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。

黑體輻射定律：黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為l。應(yīng)該指出，自然界中并不存在真正的黑體，但是為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長(zhǎng)表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn)，故稱黑體輻射定律。

物體發(fā)射率對(duì)輻射測(cè)溫的影響：自然界中存在的實(shí)際物體，幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長(zhǎng)及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體，必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù)，即發(fā)射率。該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于1的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。

遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過放大器和信號(hào)處理電路，并按照儀器內(nèi)嵌的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。

（5）高溫溫度計(jì)

高溫溫度計(jì)是指專門用來測(cè)量500℃以上溫度的溫度計(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，其測(cè)量范圍為500～3000℃，不適用于測(cè)量低溫。

（6）指針式溫度計(jì)

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。它是以雙金屬片作為感溫元件，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得多，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）。

（7）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)、酒精溫度計(jì)等。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。

（8）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)量信號(hào)。它的基本結(jié)構(gòu)由溫包、毛細(xì)管和指示表三部分組成。它是最早應(yīng)用于生產(chǎn)過程溫度控制的方法之一。壓力式測(cè)溫系統(tǒng)是就地指示和控制溫度中應(yīng)用十分廣泛的測(cè)量方法。壓力式溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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；儀表密封系統(tǒng)（溫包、毛細(xì)管、彈簧管）損壞難于修理，必須更換；測(cè)量精度受環(huán)境溫度、溫包安裝位置影響較大，精度相對(duì)較低；毛細(xì)管傳送距離有限制。壓力溫度計(jì)經(jīng)常的工作作范圍應(yīng)在測(cè)量范圍的1/2～3/4處，并盡可能地使顯示表與溫包處于水平位置。其安裝用的溫包安裝螺栓會(huì)使溫度流失而導(dǎo)致溫度不準(zhǔn)確，安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行保溫處理，并盡量使溫包工作在沒有震動(dòng)的環(huán)境中。

（9）轉(zhuǎn)動(dòng)式溫度計(jì)

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。

（10）半導(dǎo)體溫度計(jì)

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。

（11）熱電偶溫度計(jì)

熱電偶溫度計(jì)由兩條不同金屬連接著一個(gè)靈敏的電壓計(jì)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)，便可知道溫度的多少。

（12）光測(cè)高溫計(jì)

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。

（13）建筑電子測(cè)溫計(jì)

與測(cè)溫探頭配合可測(cè)材料和熟料溫度，如氣體、液體、流體、拌和物和顆粒狀材料；與預(yù)埋式測(cè)溫線配合可測(cè)冬期施工混凝土和大體積混凝土內(nèi)部溫度。

（14）液晶溫度計(jì)

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，使液晶看起來交了色。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。此溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)容易，缺點(diǎn)是精確度不足，常用于觀賞用魚缸中，以指示水溫。