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温度常用的测温方法

发布时间：2011/4/22 阅读次数：1003 字体大小: 【小】【中】【大】

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常用的测温方法
1. 应用热膨胀原理测温
利用液体或固体受热时产生热膨胀的原理, 可以制成膨胀式温度计。
液体受热后, 体积膨胀和受热温度的关系可用下式表示:
Vt2 - Vt1 = Vt0 (α - α′) ( t2 - t1 ) (1 - 58)
式中 Vt0 、Vt1 、Vt2 ———液体在温度为0℃、t1 ℃、t2 ℃时的体积;
α、α′———分别为液体和盛液容器的体膨胀系数。
玻璃温度计就是应用这一原理制成的。从上式可见, 液体的膨胀系数α值越大, 液体的体积膨胀率也越大, 故选择α值大的工作液体将有利于提高温度测量的精度, 一般采用水银和酒精作工作液。
双金属温度计属于固体膨胀式温度计, 其感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的。当双金属片受热后, 由于两金属片的膨胀长度不相同而产生弯曲, 如图1 - 55 所示。温度越高, 产生的线膨胀长度差越大, 因而引起弯曲的角度就越大。

2. 应用热电效应测温
把两种不同材料的导体或半导体连接成如图1 - 56 ( a ) 所示的闭合回路。如果将它们的两个接点分别置于温度各为t 及t0 ( 设t >t0 ) 的热源中, 则在该回路中就会产生热电动势。如果在此回路中串接一只直流毫伏计, 如图1 - 56 ( b) 所示, 就可见到毫伏计中有电势指示, 这种现象就称为热电现象, 也称热电效应。
闭合回路中产生的热电势是由接触电势和温差电势两部分组成。
温差电势是在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电动势。因温差电势往往远小于接触电势, 因而常忽略不计。
接触电势产生的原因是, 当两种不同的导体A 和B 接触时,由于两者有不同的电子密度( 分别设为NA、NB、且NA > NB ) ,因此电子在两个方向的扩散速率不同, 即从A 到B 的电子数要比从B 到A 的电子数多。结果A 因失去电子而带正电荷, B 因得到电子而带负电荷, 在A、B 的接触面上便形成了一个由A 到B 的静电场, 如图1 - 57 所示。这个电场将阻碍扩散作用的继续进行, 同时加速电子向相反方向转移, 使从B 到A 的电子数增
多, 最后达到动平衡状态。此时, A、B 之间也形成一电位差,这个电位差就是接触电势eAB ( t )。这个接触电势, 仅和两导体的材料及接触点的温度有关, 当两导体材料已定后, 接触电势仅与其接点温度有关。
若把导体的另一端也闭合, 形成闭合回路, 设t > t0 , 则在两接点处就形成了2 个大小不等、方向相反的热电势eAB ( t ) 和eAB ( t0 )。如图1 - 58 ( a) 所示。这时, 可把图1 - 58( a ) 画为等效图1 - 58 ( b)。其中R1 、R2 为热电偶丝的等效电阻。

在此闭合电路中总的热电势E ( t , t0 ) 为:
E( t , t0 ) = eA B ( t ) + eBA ( t0 )
或E( t , t0 ) = eA B ( t ) - eAB ( t0 ) (1 - 59)
式( 1 - 59) 说明, 热电势EAB ( t , t0 ) 等于热电偶两接点的接触电势的代数和。
如果能使冷端温度t0 固定, 则对一定的热电偶材料来说, 其总的热电势EA B ( t , t0 )就仅为接点温度t 的单值函数, 而与热电极的长短粗细无关。因此, 只要用仪表测得热电势EAB , 就可求得被测温度t。
3. 应用热阻效应测温
利用导体或半导体的电阻随温度变化的性质, 可制成热电阻式温度计。
4. 应用热辐射原理测温
利用物体辐射能随温度而变化的性质可以制成辐射高温计。

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