温度计的种类及原理

　　常见有以下几种温度计。

　　（1）气体温度计

　　气体温度计多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于热力学温度OK，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。

　　（2）电阻温度计

　　电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260～600℃。

　　（3）温差电偶温度计

　　温差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜．康铜、铁．康铜、镍铭．康铜、金钴．铜、铂，铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低温测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温，有的能测接近热力学温度OK的低温。

　　（4）远红外测温仪

　　一切温度高于热力学温度OK的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

　　黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为l。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

　　物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

　　远红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内嵌的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

　　（5）高温温度计

　　高温温度计是指专门用来测量500℃以上温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂，其测量范围为500～3000℃，不适用于测量低温。

　　（6）指针式温度计

　　指针式温度计是形如仪表盘的温度计，也称寒暑表，用来测室温，是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片作为感温元件，用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起，且铜片在左，铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显得多，因此当温度升高时，铜片牵拉铁片向右弯曲，指针在双金属片的带动下就向右偏转（指向高温）；反之，温度变低，指针在双金属片的带动下就向左偏转（指向低温）。

　　（7）玻璃管温度计

　　玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主要有煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计、酒精温度计等。它的优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制，且不能远传，易碎。

　　（8）压力式温度计

　　压力式温度计是利用封闭容器内的液体、气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测量信号。它的基本结构由温包、毛细管和指示表三部分组成。它是最早应用于生产过程温度控制的方法之一。压力式测温系统是就地指示和控制温度中应用十分广泛的测量方法。压力式温度计的优点是结构简单、机械强度高、不怕震动、价格低廉、不需要外部能源。缺点是测温范围有限制，一般在-80～400℃；热损失大响应时间较慢；仪表密封系统（温包、毛细管、弹簧管）损坏难于修理，必须更换；测量精度受环境温度、温包安装位置影响较大，精度相对较低；毛细管传送距离有限制。压力温度计经常的工作作范围应在测量范围的1/2～3/4处，并尽可能地使显示表与温包处于水平位置。其安装用的温包安装螺栓会使温度流失而导致温度不准确，安装时应进行保温处理，并尽量使温包工作在没有震动的环境中。

　　（9）转动式温度计

　　转动式温度计是由一个卷曲的双金属片制成。双金属片一端固定，另一端连接着指针。两金属片因膨胀程度不同，在不同温度下造成双金属片卷曲程度不同，指针则随之指在刻度盘上的不同位置，从刻度盘上的读数便可知其温度。

　　（10）半导体温度计

　　半导体的电阻变化和金属不同，温度升高时，其电阻反而减少，并且变化幅度较大。因此少量的温度变化也可使电阻产生明显的变化，所制成的温度计有较高的精密度，常被称为感温器。

　　（11）热电偶温度计

　　热电偶温度计由两条不同金属连接着一个灵敏的电压计组成。金属接点在不同的温度下，会在金属的两端产生不同的电位差。电位差非常微小，故需灵敏的电压计才能测得。由电压计的读数，便可知道温度的多少。

　　（12）光测高温计

　　物体温度若高到会发出大量的可见光时，便可利用测量其热辐射的多寡以决定其温度，此种温度计即为光测温度计。此温度计主要是由装有红色滤光镜的望远镜及一组带有小灯泡、电流计与可变电阻的电路制成。使用前，先建立灯丝不同亮度所对应温度与电流计上的读数的关系。使用时，将望远镜对正待测物，调整电阻，使灯泡的亮度与待测物相同，这时从电流计便可读出待测物的温度了。

　　（13）建筑电子测温计

　　与测温探头配合可测材料和熟料温度，如气体、液体、流体、拌和物和颗粒状材料；与预埋式测温线配合可测冬期施工混凝土和大体积混凝土内部温度。

　　（14）液晶温度计

　　用不同配方制成的液晶，其相变温度不同，当其相变时其光学性质也会改变，使液晶看起来交了色。如果将不同相变温度的液晶涂在一张纸上，则由液晶颜色的变化，便可知道温度。此温度计的优点是读数容易，缺点是精确度不足，常用于观赏用鱼缸中，以指示水温。