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    最詳細!測溫儀器大盤點

    2021-11-18

           導讀: 我國的工業生產水平越來越高,發展腳步也越來越快,這對工業生產的各個環節提出的要求也就隨之越來越高。
      
      溫度是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。從分子運動論觀點看,溫度是物體分子運動平均動能的標志。溫度是大量分子熱運動的集體表現,含有統計意義。
      
      在工業領域、在日常生活中,溫度與我們息息相關。在醫藥、食品、電氣、化工、航空、航天等領域中,溫度都是一個重要參數。溫度測量以及對這些溫度傳感器和測溫儀的準確性的檢定校準顯得尤為重要。
      
      隨著科學技術的發展和現代工業技術的需要,溫度測量技術也在不斷完善提高。隨著溫度測量范圍越來越廣,根據不同的要求生產出有所不同需求的溫度測量儀器。小編特對測溫技術與儀器進行盤點,以供讀者參考。
      
      膨脹式溫度計
      
      膨脹式溫度計是利用物體受熱膨脹原理制成的溫度計,主要有液體膨脹式、固體膨脹式和壓力式溫度計三種。液體膨脹式溫度計中最常見的液體膨脹式溫度計是玻璃管式溫度計。壓力式溫度計是利用密閉容積內工作介質的壓力隨溫度變化的性質,通過測量工作介質的壓力來判斷溫度值的一種機械式儀表。
      
      最常見的液體膨脹式溫度計是玻璃管式溫度計,主要由液體儲存器、毛細管和標尺組成。根據所充填的液體介質不同能夠測量-200~750℃范圍的溫度。玻璃管液體溫度計由于其直觀、測量準確、結構簡單、造價低廉等優點,被廣泛應用于工業、實驗室和醫院等各個領域及日常生活中。但其不能自動記錄、不能遠傳、易碎,且測溫有一定延遲。
      
      壓力式溫度計
      
      壓力式溫度計的原理是基于密閉測溫系統內蒸發液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關系,而進行溫度測量的。當溫包感受到溫度變化時,密閉系統內飽和蒸氣產生相應的壓力,引起彈性元件曲率的變化,使其自由端產生位移,再由齒輪放大機構把位移變為指示值。
      
      這種溫度計具有溫包體積小,反應速度快、靈敏度高、讀數直觀等特點,幾乎集合了玻璃棒溫度計、雙金屬溫度計、氣體壓力溫度計的所有優點,它可以制造成防震、防腐型,并且可以實現遠傳觸點信號、熱電阻信號、0-10mA或4-20mA信號。是目前使用范圍最廣、性能最全面的一種機械式測溫儀表。
      
      壓力式溫度計適用于工業場合測量各種對銅無腐蝕作用的介質溫度,若介質有腐蝕作用應選用防腐型。壓力式溫度計廣泛應用于機械、輕紡、化工、制藥、食品行業對生產過程中的溫度測量和控制。防腐型壓力式溫度計采用全不銹鋼材料,適用于中性腐蝕的液體和氣體介質的溫度測量。
      
      電阻溫度計
      
      電阻溫度計,也稱為電阻溫度探測器(RTDs),其是一種根據導體電阻隨溫度而變化的規律來測量溫度的溫度計。最常用的電阻溫度計都采用金屬絲繞制成的感溫元件,主要有鉑電阻溫度計和銅電阻溫度計,在低溫下還有碳、鍺和銠鐵電阻溫度計。
      
      鉑是一種貴金屬,在最大溫度范圍內具有最穩定的電阻—溫度關系。鎳元素的溫度范圍有限,因為在溫度超過300°C時,每個溫度變化的電阻變化量變得非常非線性。銅具有非常線性的電阻—溫度關系; 然而,銅在中等溫度下會氧化,不能在低于150°C的溫度下使用。因此,電阻溫度計幾乎無一例外地由鉑制造而成,電阻溫度計也常被稱為鉑電阻溫度計。
      
      精密的鉑電阻溫度計是最精確的溫度計,溫度覆蓋范圍約為14~903K,其誤差可低到萬分之一攝氏度,它是能復現國際實用溫標的基準溫度計。我國還用一等和二等標準鉑電阻溫度計來傳遞溫標,用它作標準來檢定水銀溫度計和其他類型的溫度計。如今,在許多低于600℃的工業應用場合,鉑電阻溫度計正逐漸地取代熱電偶。
      
      熱敏電阻溫度計
      
      熱敏電阻溫度計是一種可量度體溫和室溫的溫度計,它有一個安培計/電流計和電源。當溫度升高時,電熱調節器(溫度計的探測器)所探測到的電流會增加,電阻會減少。電流增加表明溫度在升高;而電阻增加則表示溫度在降低。
      
      不同于電阻溫度計使用純金屬,在熱敏電阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。兩者也有不同的溫度響應性質,電阻溫度計適用于較大的溫度范圍;而熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內實現較高的精度,通常是-90~130℃。
      
      鉑電阻溫度計的優點是線性好,其分度表很容易計算出來。但是其溫度系數較小。熱敏電阻器溫度系數大,但曲線是非線性的,需要擬合。熱敏電阻的材料決定了其一致性差,但是溫度靈敏度高,可對微小的溫度變化產生靈敏的反應,可以小型化,加工性強,測量一般熱電偶和RTD無法測量的位置,如生物醫藥應用。
      
      熱電偶溫度計
      
      熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。由于其結構簡單、測量范圍寬、使用方便、測溫準確可靠,信號便于遠傳、自動記錄和集中控制,因而在工業生產中應用極為普遍。
      
      熱電偶溫度計由三部分組成:熱電偶(感溫元件);測量儀表(動圈儀表或電位差計);連接熱電偶和測量儀表的導線(補償導線)。
      
      熱電偶是工業上最常用的一種測溫元件,它是由兩種不同材料的導體焊接而成。兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當接合點的溫度不同時,在回路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。
      
      液晶溫度計
      
      液晶是一類有機化合物,在一定的溫度范圍內,它呈現出介于液體和晶體之間的狀態,它既具有液體的流動性,又具有晶體的各向異性,其光學上的特異性能尤其引人注目??衫靡壕Р牧系臏匾簧?,根據液晶顏色變化來測定物體表面的溫度分布。這種方法已成功地用于醫學上的腫瘤部位診斷、末梢血管的功能檢查和體溫測量工業中的無損探傷、微波場及超聲波場的測試,生化、微生物實驗研究等眾多領域。對于某些特殊的應用場合,例如,對只產生微量熱效應的生化、微生物反應的觀察和測定,對于不允許測溫元件對被測對象的溫度場造成干擾和希望測溫元件的熱容量降至最小的場合,以及只允許測溫元件與其表面接觸的生物體溫度的測量等,液晶測溫有其明顯的優點 。
      
      液晶溫度計可用于多種應用,從讀取患者的體溫到化學實驗室或啤酒廠中精確測量液體和空氣溫度范圍。液晶溫度計的低成本以及精確測量各種溫度范圍的能力,使該溫度計成為許多制造和醫療過程不可或缺的一部分。隨著環境溫度的升高和降低,基于類膽固醇的膽甾醇型液體的顏色會沿著試紙條變化。要讀取液晶溫度計,用戶只需注意溫度計的顏色變化即可。在某些情況下,溫度計還會在溫度上標出數字標記,以提高讀數的準確性。
      
      當今使用的一種最常見的液晶溫度計類型是一條膠粘帶,該膠粘帶附著在瓶子或實驗室設備的外表面上,可以準確地讀取容器的溫度。對于啤酒的微釀造等操作,液晶溫度計可精確測量釀造容器中的溫度范圍。雖然測量的精度不如浸入液體中的激光溫度計或傳統溫度計,但液晶溫度計產生的結果對于必須保持在特定溫度范圍內而不是特定目標的反應具有足夠的精度溫度。飼養熱帶魚或外來寵物(如爬行動物和兩棲動物)的愛好者也將液晶溫度計安裝在水族箱的外表面,以準確測量內部水或空氣的溫度范圍。這些溫度計易于更換且成本低廉,與傳統的水銀溫度計可能會對水箱中的動物或魚類造成傷害不同,液晶式溫度計不易破裂和釋放有害化學物質。
      
      在實驗室中,液晶溫度計可用于測量溫度變化和傳輸模式。液晶溫度計的基于類膽固醇的液體可用于通過對流,輻射和傳導有效地跟蹤熱量的傳遞。通過加熱溫度計,然后跟蹤液體通過蒸發或浸入降低溫度計溫度的速度,也可以使用相同的原理來顯示液體的冷卻特性。
      
      輻射溫度計
      
      輻射溫度計屬非接觸式測溫儀表,是基于物體的熱輻射特性與溫度之間的對應關系設計而成,主要涉及到的理論定律是黑體輻射定律,更為具體一點說則是運用了普朗克定律。其特點為:測溫范圍廣,原理結構復雜;測量時,感溫元件不與被測對象直接接觸,不破壞被測對象的溫度場;通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉或反應迅速的高溫物體的溫度或表面溫度;但不能直接測被測對象的真實溫度,且所測溫度受物體發射率、中間介質和測量距離等因素影響。
      
      輻射溫度計主要包括三個種類:光學高溫計、輻射高溫計、色比溫度計。這三種溫度計都能夠做到不直接接觸被測物體,彌補因高溫而造成的人工測溫的局限性,是我國目前最廣泛應用的溫度計種類。在傳統的觀念中,對于物體溫度的概念就是其熱輻射的情況,然而實際上對于一定量的熱輻射來說,其溫度并不是固定值,所以依據熱輻射來判斷物體溫度是極為不準確的。在輻射測溫學說當中,為彌補熱輻射測溫的漏洞,就有了表觀溫度的概念,其主要包括亮度溫度、輻射溫度和顏色溫度,三種輻射溫度計也是依據這一概念產生的。
      
     ?。?)光學高溫計,也稱光學高溫計,是根據物體單色輻射亮度跟隨溫度變化原理而制成的非接觸式溫度測量儀表。光學高溫計運用的主要原理是普朗克公式。一般情況下,對于亮度的測量會使用平衡法來完成,就是用人的肉眼來比較被測主體的在一定溫度下的燈泡亮度來判定被測主體當前的溫度,燈絲的電流即是測量結果的主要參數,再將電流與溫度上的刻度表進行對應比較,就是光學高溫計的傳統工作方式。這種傳統的光學高溫計的優勢在于其結構簡單、便于使用,可測量的范圍較為寬泛,精度也較為準確,但是其缺點在于僅靠人的肉眼來進行比較,就容易造成測量數據的誤差,所以新型的光學高溫計采用光電敏感元件來代替人眼,數據準確性大大提高。
      
     ?。?)輻射高溫計是根據物體在整個波長范圍內的輻射能量與其溫度之間的函數關系設計制造的。輻射高溫計屬于透鏡聚焦式的感溫器,運用熱輻射效應的原理,聚焦在熱敏元件上,繼而轉變成電參數,它可以依據測溫的實際需要進行拆卸,并可形成被測物體的影像。輻射高溫計屬于相對簡易的非接觸性測溫儀表,由于其運用熱輻射原理工作,被廣泛運用于冶金、機械、化學工業等領域,主要用于顯示和自動調節被測溫度。
      
     ?。?)色比溫度計是一種非接觸式的紅外溫度計,主要根據被測物體發射出的顏色溫度的紅外輻射來進行測量。色比溫度計測溫的主要依據是被測主體發射的紅外能量之比來實現溫度測量的,其是將紅外能量通過濾波器送到探頭,再由探頭轉換成電信號,最后由溫度計刻度顯出。其常用的測溫環境為 600-3000 攝氏度,常搭配觀測管使用,有效減少周遭環境的干擾而獲得較為精準的數據。
      
      我國的工業生產水平越來越高,發展腳步也越來越快,這對工業生產的各個環節提出的要求也就隨之越來越高,尤其是在對生產設備的溫度控制上,將溫度控制在一個合理的范圍之內,對于生產的產品質量和提高生產效率來說都是十分重要的,測溫儀器的重要性正日益凸顯。
      
      [來源:儀器信息網]

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