溫度計(jì)，通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的膨脹或收縮量來(lái)反映測(cè)量的溫度，統(tǒng)稱為膨脹類型溫度計(jì)。典型的玻璃管是溫度計(jì)和雙金屬溫度計(jì)。-使用密封在容器中的工作介質(zhì)加熱后體積變化引起的壓力變化來(lái)指示溫度的溫度計(jì)稱為壓力類型溫度計(jì)。

1.玻璃管溫度計(jì)

玻璃管溫度計(jì)的工作是基于透明玻璃外殼中液體的熱膨脹和冷收縮，根據(jù)液體和貯液袋之間的溫度膨脹系數(shù)的差異，從玻璃毛細(xì)管中液體的位置讀取溫度指示值。根據(jù)標(biāo)尺的不同位置，可以分為三種類型:直尺型、內(nèi)標(biāo)型和外標(biāo)型。這種溫度計(jì)溫度測(cè)量范圍很廣，通常為1 200?600 C，而且價(jià)格便宜。它廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)和人們的日常生活中。

物質(zhì)的熱膨脹特性可以用平均體積膨脹系數(shù)來(lái)表示。也就是說(shuō)，當(dāng)單位溫度變化時(shí)，物質(zhì)體積相對(duì)于0℃體積的變化量可以用以下公式表示

在公式中，它被稱為at1和at2——溫度t1到t2時(shí)液體的平均體積膨脹系數(shù)；

vt-溫度為t時(shí)的液體體積，V0指0°c時(shí)的液體體積。

當(dāng)溫度升高時(shí)，液體和儲(chǔ)液器的體積都會(huì)膨脹，從而對(duì)毛細(xì)管中液柱的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相反的影響。液柱上升的幅度由液體的平均體積膨脹系數(shù)α和玻璃的平均體積膨脹系數(shù)β之間的差值決定，該差值稱為玻璃中液體的表觀膨脹系數(shù)，用y表示

由于液體的平均體積膨脹系數(shù)比玻璃大得多，所以當(dāng)溫度變化時(shí)，可以看到液柱在毛細(xì)管中移動(dòng)。普通液體的體積膨脹系數(shù)和相對(duì)于玻璃的表觀膨脹系數(shù)見(jiàn)表2-2。

設(shè)表示溫度計(jì)上刻度1℃的長(zhǎng)度，則有如果設(shè)置刻度1℃開(kāi)溫度計(jì)的長(zhǎng)度，則有

公式中L-溫度計(jì)的靈敏度(對(duì)應(yīng)于每1℃刻度毛細(xì)管中液體的長(zhǎng)度)；

y 100.0-0100t之間液體的表觀膨脹系數(shù):

v0-儲(chǔ)液罐的容積；

毛細(xì)管的橫截面積。

從方程(2-7)可以看出，提高靈敏度的方法可以提高y100.0和V0，但如果V0太大，熱慣性也會(huì)增加，這對(duì)測(cè)量不利。降低硫也可以提高靈敏度，但如果硫太小，會(huì)導(dǎo)致液柱堵塞或不均勻上升。

根據(jù)不同的基本結(jié)構(gòu)形式，玻璃液溫度計(jì)可分為桿型、內(nèi)標(biāo)型和外標(biāo)型。內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)類型如圖2-1所示，其他兩種類型如圖2-2所示。

工業(yè)和醫(yī)用玻璃液溫度計(jì)，有三種特殊結(jié)構(gòu):醉高溫度計(jì)、醉低溫度計(jì)和電接點(diǎn)溫度計(jì)。醉高和醉低溫度計(jì)如圖2-3所示。溫度計(jì)非常高溫度計(jì)。它有一個(gè)特殊的裝置，可以防止溫度下降時(shí)水銀柱下降。該裝置可以是焊接在儲(chǔ)物袋底部的銷。它的尾巴正好在儲(chǔ)物袋與毛細(xì)管連接的喉部，或者它可以在儲(chǔ)物袋的毛細(xì)管附近燃燒成彎曲的狹窄喉部。這樣，當(dāng)溫度上升時(shí)，水銀柱上升，但是當(dāng)溫度下降時(shí)，水銀柱由于電阻增加而不容易下降，并且將保持在高溫位置。只有施加外力，水銀才能下落。醉低溫度計(jì)一般使用無(wú)色透明的無(wú)水乙醇作為感溫體，由深色玻璃制成的指示棒沉入毛細(xì)管液柱中。當(dāng)液體達(dá)到溫度下降時(shí)，液體的表面張力導(dǎo)致指示桿和液柱的彎月面同時(shí)向下移動(dòng)。當(dāng)溫度上升時(shí)，液柱將上升，而指示桿將保持靜止，因此測(cè)量中的zui低溫值可通過(guò)其與標(biāo)尺的相對(duì)位置讀出。使用時(shí)，應(yīng)注意zui low 溫度計(jì)必須水平放置。

金屬保護(hù)套溫度計(jì)通常被稱為“金屬套溫度計(jì)。如圖2-4所示，金屬保護(hù)套安裝在玻璃內(nèi)標(biāo)型縣級(jí)儀表的外面。它可以直接安裝在鍋爐或機(jī)械設(shè)備上，起到安全和壓縮保護(hù)的作用，廣泛應(yīng)用于太空。根據(jù)其不同的形狀，金屬保護(hù)罩溫度計(jì)可分為三種類型:直CWNG/WNY-01、90 (WNGWM02)和135 (WNG/WNY-03)。玻璃棒型溫度計(jì)根據(jù)其不同用途可分為汞和有機(jī)液體兩種。水銀溫度計(jì)可以測(cè)量30?500 C內(nèi)的溫度，有機(jī)液體是紅色的，溫度在-100200 c內(nèi)可以測(cè)量，玻璃棒型溫度計(jì)可以產(chǎn)生各種長(zhǎng)度溫度計(jì)，嘴長(zhǎng)度可以產(chǎn)生3m。

電接點(diǎn)溫度計(jì)如圖2-5所示，其測(cè)溫液體為水銀。如果在水銀溫度計(jì)燈泡附近引出一根導(dǎo)線，并且在相應(yīng)的溫度范圍內(nèi)引出另一根導(dǎo)線，當(dāng)溫度上升到該范圍時(shí)，水銀柱將連接外部電路。相反，如果溫度降至刻度以下，外部電路將斷開(kāi)。這樣，它成為具有固定開(kāi)關(guān)值和位控制功能的溫度傳感器。它可以提供局部溫度指示和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，因此被稱為電接點(diǎn)溫度計(jì)。原理如圖2-6所示。

在液體溫度計(jì)玻璃管中，液柱上方的空間只允許有液體的飽和蒸汽壓，而不允許有空氣壓力，因此如何調(diào)節(jié)插入水銀的導(dǎo)線的高度是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。實(shí)際電接點(diǎn)溫度計(jì)用玻璃管上半部分的可旋轉(zhuǎn)細(xì)長(zhǎng)螺釘1密封。細(xì)線3懸掛在橢圓形螺母2下方。電線的下端與水銀接觸。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母只能上下移動(dòng)。這樣，可以通過(guò)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)線下端的位置，即調(diào)節(jié)溫度切換值。由于玻璃管的內(nèi)外完全隔離，這里采用磁耦合傳輸原理。磁鐵4套在玻璃頂部的外側(cè)。當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)，它將驅(qū)動(dòng)管子中螺桿上端的扁鐵塊5旋轉(zhuǎn)并使螺桿旋轉(zhuǎn)。

引出電極6密封在靠近溫度傳感燈泡的汞柱下端的管壁上，另一個(gè)電極7在螺桿上部的導(dǎo)電軸承處引出。為了方便地觀察開(kāi)關(guān)值，玻璃管的上半部分也有一個(gè)刻度，細(xì)導(dǎo)線下端的位置可以根據(jù)螺母在刻度上的位置的刻度來(lái)知道。與汞接觸的細(xì)線不得被汞腐蝕，也不得被汞污染。

必須注意，通過(guò)電接點(diǎn)水星溫度計(jì)的信號(hào)必須是低電壓和低電流，并且一般開(kāi)關(guān)信號(hào)低于5V和10mA DC。該信號(hào)可用于控制晶體管的基極電流，然后由報(bào)警和位調(diào)節(jié)設(shè)備的集電極輸出。還應(yīng)注意的是，如果汞柱接觸細(xì)線后溫度繼續(xù)上升，汞將在管壁和細(xì)線之間的間隙中上升，從而改變玻璃管的橫截面積，溫度指示值將不準(zhǔn)確。

電接點(diǎn)溫度計(jì)通常用于恒溫水箱、油箱和空調(diào)系統(tǒng)。它簡(jiǎn)單方便。它可以指示和控制溫度，但它的主要缺點(diǎn)是易碎，汞破碎后會(huì)污染環(huán)境。

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