玻璃管溫度計

利用物質(zhì)熱脹冷縮現(xiàn)象，通過測量物質(zhì)膨脹或收縮量來反映被測溫度的溫度計，統(tǒng)稱為膨脹式溫度計。典型的有玻璃管溫度計和雙金屬溫度計。-而利用密封在容器中的工質(zhì)受熱后因體積變化引起的壓力變化來指示溫度的溫度計稱為壓力式溫度計。

1.玻璃管溫度計

玻璃管溫度計的工作是基于液體在透明玻璃外殼中的熱脹冷縮作用，根據(jù)液體與儲液囊的溫度膨脹系數(shù)之差，由液體在玻璃毛細管中的位置來讀取溫度示值。根據(jù)標尺位置的不同，分為棒式、內(nèi)標式和外標式三種。這種溫度計測溫范圍較廣，一般為一200?600°C，價格便宜，在科研、生產(chǎn)和人們的日常生活中都有著廣泛的應(yīng)用。

物質(zhì)的熱膨脹特性可用平均體膨脹系數(shù)來表示。即單位溫度變化時物質(zhì)體積相對于0°C 體積的變化量，用公式可表示如下

式中叫，at1,at2——液體在溫度t1到t2下的平均體積膨脹系數(shù)；

            Vt——液體在溫度為t時的體積，V0表示液體在0°c時的體積。

當溫度升高時，液體和儲囊的體積都產(chǎn)生膨脹，結(jié)果對毛細管中液柱的移動產(chǎn)生相反的作用，液柱升高的幅度由液體的平均體膨脹系數(shù)a和玻璃的平均體膨脹系數(shù)β之差來決定， 這個差值稱為液體在玻璃內(nèi)的視膨脹系數(shù)，用y來表示

由于液體的平均體膨脹系數(shù)遠遠大于玻璃的體膨脹系數(shù)，因此溫度變化時可以看到液柱在毛細管中移動。常見液體的體膨脹系數(shù)和相對于玻璃的視膨脹系數(shù)見表2-2。

設(shè)表示溫度計上刻度1℃的長度，則有

式中 L——溫度計的靈敏度（對應(yīng)刻度每1℃，液體在毛細管中的長度）；

      y100.0——液體在0?100T：間的視膨脹系數(shù)；

     V0——液體儲囊的容積；

     S——毛細管的橫截面積。

從式（2-7)中可以看出，提高靈敏度的方法可以升高y100.0和V0，但V0過大同時熱惰性也增大，對測量不利；降低S也能提高靈敏度，但S過小會造成堵塞或液柱上升不均勻。

按照基本結(jié)構(gòu)形式不同，玻璃液體溫度計可分為棒式、內(nèi)標式和外標式三種，內(nèi)標式如圖2-1所示，另外兩種如圖2-2所示。

在工業(yè)和醫(yī)用玻璃液體溫度計中結(jié)構(gòu)特殊的有zui高溫度計、zui低溫度計和電接點溫度計三種，zui高和zui低溫度計如圖2-3所示。體溫計就是一種zui高溫度計，它有一個特殊的裝置，當溫度下降時會阻礙水銀柱下降，這個裝置可以是焊在儲囊底部的一根梢釘.它的尾部正好處于儲囊與毛細管連接的喉部，也可以在接近儲囊的毛細管處燒制成有彎的縮小喉部。這樣當溫度升高時，水銀柱升高，而當溫度下降時由于阻力增大，水銀柱不易下降，會停留在高溫的位置。只有加外力甩動時，水銀柱才會下降。zui低溫度計一般選吊無色透明的無水乙醇做感溫體，并有一個用暗色玻璃制成的指示桿沉在毛細管液柱里，當液達隨溫度下降時，由于液體的表面張力使指示桿與液柱彎月面同時向下移動。當溫度上升時，液柱會上升，而指示桿則停留不動，因此通過它與標尺的相對位置可以讀出測量中的zui低溫度值，使用時要注意zui低溫度計必須水平放置。

金屬防護套溫度計俗稱為“金屬套溫度計"，如圖2-4所示，是由玻璃內(nèi)標式縣荽計外安裝一個金屬防護套，它可直接安裝在鍋爐或機械設(shè)備上，起安全抗壓保護作用，空用也很廣泛。金屬防護套溫度計按其形狀不同，可以分為直型CWNG/WNY-01)，90°型（WNGWM02)和 135°型(WNG/WNY-03)三種。玻璃棒式溫度計按其用途不同，又可以分為水銀和有機液體兩種類型。水銀溫度計可測一30?500°C以內(nèi)溫度，有機液體為紅色，可測-100?200°C以內(nèi)溫度，玻璃棒式溫度計按用戶需要，可以生產(chǎn)各種長度的溫度計，zui長可以生產(chǎn)到3m。

電接點溫度計如圖2-5所示，它的測溫液體為水銀。如果在水銀溫度計的感溫包附近引出一根導(dǎo)線，在對應(yīng)某個溫度刻度處再引出一根導(dǎo)線，當溫度升至該刻度時，水銀柱就會把外電路接通。反之溫度下降到刻度以下，又會把外電路斷開。這樣它就成為具有固定切換 值的位式控制作用的溫度傳感器，它既能提供就地溫度指示，又能發(fā)出通斷的控制信號，因此稱為電接點溫度計，原理如圖2 - 6所示。

在液體溫度計的玻璃管中，液柱以上的空間只允許有該液體的飽和蒸汽壓，而不能有空氣壓力，所以如何調(diào)整插入水銀中的導(dǎo)線高度是一個需要解決的問題。實際的電接點溫度計 在上半段玻璃管中封入了可以轉(zhuǎn)動的細長螺釘1，其橢圓形螺母2下方懸掛著細導(dǎo)線3，導(dǎo)線下端與水銀接觸，當螺釘轉(zhuǎn)動時，螺母只能上下移動。這樣通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動螺釘就可以調(diào)整細導(dǎo)線下端的位置，也就是調(diào)整了溫度切換值。由于玻璃管內(nèi)外是*隔離的，這里采用磁耦合傳動的原理，在玻璃頂部的外面套上磁鐵4，它轉(zhuǎn)動時就會帶動管內(nèi)螺釘上端的扁平鐵塊5轉(zhuǎn)動并使螺釘轉(zhuǎn)動。

在水銀柱下端靠近感溫包處的管壁上封裝有一根引出電極6，在螺釘上部導(dǎo)電軸承處引出另一電極7。為了便于觀察切換值，在上半段玻璃管里也有標尺，根據(jù)螺母在標尺上位置的刻度就可知細導(dǎo)線下端的位置。與水銀接觸的細導(dǎo)線必須不被水銀腐蝕，而且不沾附水銀。

必須注意的是，通過電接點水銀溫度計的信號必須是低電壓小電流，一般通斷信號在直流5V和10mA以下，用這個信號可以控制晶體管的基極電流，再由集電極輸出供報警和位式調(diào)節(jié)設(shè)備使用。還應(yīng)說明的是，當水銀柱與細導(dǎo)線接觸后，如果溫度還繼續(xù)上升，水銀將在管壁與細導(dǎo)線的縫隙中升高，改變了玻璃管的橫截面積，溫度指示值就不準確了。

電接點溫度計常用在恒溫水槽、油槽及空調(diào)系統(tǒng)中，它簡單、方便，既可以指示溫度又可以控制溫度，但主要缺點是易碎，而且破碎后水銀會污染環(huán)境。