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热膨胀式测温方法

热膨胀式测温方法
    根据测温转换的原理,接触式测温又可分为膨胀 (包括液体和固体膨胀) 式,热阻 (包括金属热电阻和半导体热电阻) 式、热电(包括热电偶和PN)式等多种形式。
      膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀的原理,分为液体膨胀式和固体膨胀式两类。一般膨胀式温度测量大都在-50550℃范围内,用于那些温度测量或控制精度要求较低,不需自动记录的场合。
        膨胀式温度计种类很多,按膨胀基体可分成液体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计及固体膨胀式双金属温度计。
 
1.玻璃温度计
   玻璃液体温度计简称玻璃温度计,是一种直读式仪表。水银是玻璃温度计最常用的液体,其凝固点为-38.9℃、测温上限为538℃。对于较低温度测量,可以用其它有机液体(如酒精下限为-62℃,甲苯下限为-90℃,而戊烷则可达-20l)。玻璃温度计具有结构简单,制作容易,价格低廉,测温范围较广,安装使用方便,现场直接读数,一般无需能源,易破损,测温值难自动远传记录等特点。
   玻璃温度计按使用方式又可分全浸式和局浸式两大类。全浸式即是把玻璃温度计液柱全部浸没在被测介质中。此种方式特点是测温准确度高,但读刻度困难,使用操作不便。局浸式为温度计液柱部分(固定长度)浸入被测介质中,部分暴露在空气中。此种方式特点是读数容易,但测量误差较大,即使采取修正措施其误差比全浸式仍要大好几倍或更多。



普通玻璃温度计
V形工业玻璃温度计
2压力温度计
   压力温度计是根据一定质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理实现其测温功能的。压力温度计的典型结构示意图如图6-1所示。

1  压力温度计结构示意图  
   它由充有感温介质的感温包、传递压力元件(毛细管)及压力敏感元件齿轮或杠杆传动机构、指针和读数盘组成。测温时将其温包置入被测介质中,温包内的感温介质(为气体或液体或蒸发液体)因被测温度的高低而导致其体积膨胀或收缩造成压力的增减,压力的变化经毛细管传给弹簧管使其产生变形,进而通过传动机构带动指针偏转,指示出相应的温度。
       这类压力温度计其毛细管细而长(规格为160m)它的作用主要是传递压力,长度愈长,则使温度计响应愈慢,在长度相等条件下,管愈细,则准确度愈高。
   压力温度计和玻璃温度计相比,具有强度大、不易破损、读数方便,但准确度较低、耐腐蚀性较差等特点。压力温度计测温范围下限能达-100℃以下,上限最高可达600℃,常用于汽车、拖拉机、内燃机、汽轮机的油、水系统的温度测量。
     下图为一个典型的压力温度计

3 双金属温度计

       固体长度随温度变化的情况可用下式表示,即
(6-4) 式中  
    (6-4)

  ——固体在温度    时的长度;
  ——固体在温度     时的长度;
  ——固体在温度         之间的平均线膨胀系数。

    基于固体受热膨胀原理,测量温度通常是把两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起,构成双金属片感温元件(俗称双金属温度计)。当温度变化时,因双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩,导致双金属片产生弯曲变形。如图6-2所示。
2 双金属温度计原理图


   在一端固定的情况下,如果温度升高,下面的金属B(例如黄铜)因热膨胀而伸长,上面的金属A(例如因瓦合金)却几乎不变。致使双金属片向上翘,温度越高则产生的线膨胀差越大,引起的弯曲角度也越大。其关系可用下式表示:

 

    (6-5)


 
式中
x
——双金属片自由端的位移,mm


           l——双金属片的长度,mm
           d——双金属片的厚度,mm
    ——双金属片的温度变化,℃;
         G——弯曲率(将长度为100mm,厚度为1mm的线状双金属片的一端固定,当温度变化1(1K)时,另一端的位移称为弯曲率),取决于头金属片的材质,通常为(514)×10-6K  
    目前实际采用的双金属材料及测温范围:100℃以下,通常采用黄铜与34%镍钢;150℃以下,通常采用黄铜与因瓦合金;250℃以上,通常采用蒙乃尔高强度耐蚀镍合金与34~42%镍钢。双金属温度计不仅可用于测量温度,而且还可方便地用作简单温度控制装置(尤其是开关的控制)
   双金属温度计的感温双金属元件的形状有平面螺旋型和直线螺旋型两大类,其测温范围大致为-80℃—600℃,精度等级通常为1.5级左右。由于其测温范围和前两种温度计大致相同,且可作恒温控制,可彻底解决水银玻璃温度计和水银压力温度计易破损造成泄汞危害的问题。所以在测温和控温精度不高的场合,双金属温度计应用范围不断扩大。双金属片常制成螺旋管状来提高灵敏度。双金属温度计抗振性好,读数方便,但精度不太高,只能用做一般的工业用仪表。




该帖共收到 5 条回复!
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发表于 2013-5-27 08:56:18 | 显示全部楼层

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发表于 2013-12-4 13:33:16 | 显示全部楼层

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照你这么说真的有道理哦 呵呵 不进沙子馁~~~  
发表于 2014-11-12 17:46:43 | 显示全部楼层

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我来看看!谢谢  
发表于 2015-11-16 13:38:58 | 显示全部楼层

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彪悍的人生不需要解释。  
发表于 2016-1-31 17:58:22 | 显示全部楼层

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