出現(xiàn)復(fù)合鹽霧試驗箱了雙金屬溫度計1802

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　　溫度測量儀表是測量物體冷熱程度的工業(yè)自動化儀表。早的溫度測量儀表，是意大利人伽利略于1592年創(chuàng)造的。它是一個帶細(xì)長頸的大玻璃泡，倒置在一個盛有葡萄酒的容器中，從其中抽出一部分空氣，酒面就上升到細(xì)頸內(nèi)。當(dāng)外界溫度改變時，細(xì)頸內(nèi)的酒面因玻璃泡內(nèi)的空氣熱脹冷縮而隨之升降，因而酒面的高低就可以表示溫度的高低，實際上這是一個沒有刻度的指示器。

　　很早以前，人們在燒窯和冶鍛時，通常是憑借火焰和被加熱物體的顏色來判斷溫度的高低。據(jù)記載，1780年韋奇伍德根據(jù)瓷珠在高溫下顏色的變化，來識別燒制陶瓷的溫度，后來又有人根據(jù)陶土制的熔錐在高溫下彎曲變形的程度，來識別溫度。

　　1709年，德國的華倫海特荷蘭首次創(chuàng)立溫標(biāo)，隨后他又經(jīng)過多年的分度研究，到1714年制成了以水的冰點(diǎn)為32度、沸點(diǎn)為212度、中間分為180度的水銀溫度計，即至今仍沿用的華氏溫度計。

　　1742年，瑞典的攝爾西烏斯制成另一種水銀溫度計，它以水的沸點(diǎn)為100度、冰點(diǎn)作為 0度。到1745年，瑞典的林奈將這兩個固定點(diǎn)顛倒過來，這種溫度計就是至今仍沿用的攝氏溫度計。

　　早在1735年，就有人嘗試?yán)�用金屬棒受熱膨脹的原理，制造溫度計，�?8世紀(jì)末，步入式高低溫試驗室出現(xiàn)了雙金屬溫度計；1802年，查理斯定律確立之后，氣體溫度計也隨之得到改進(jìn)和發(fā)展，其度和測溫范圍都超過了水銀溫度計。

　　1821年，德國的塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)；同年，英國的戴維發(fā)現(xiàn)金屬電阻隨溫度變化的規(guī)律，這以后就出現(xiàn)了熱電偶溫度計熱電阻溫度計。1876年，德國的西門子制造出支鉑電阻溫度計。

　　輻射溫度計光學(xué)高溫計是20世紀(jì)初，維思定律和普朗克定律出現(xiàn)以后，才線年代開始，由于紅外技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了利用各種新型光敏或熱敏檢測元件的輻射溫度計(包括紅外輻射溫度計)，從而擴(kuò)大了它的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　各種溫度計產(chǎn)生的同時就規(guī)定了各自的分度方法，也就出現(xiàn)了各種溫標(biāo)，如原始的攝氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)氣體溫度計溫標(biāo)和鉑電阻溫標(biāo)等 。為了統(tǒng)一溫度的量值，以達(dá)到國際通用的目的，國際權(quán)度局早規(guī)定以玻璃水銀溫度計為基準(zhǔn)儀表，統(tǒng)一用攝氏溫標(biāo)。后經(jīng)數(shù)次改革，到1927年改用以熱力學(xué)溫度為基礎(chǔ)、以純物質(zhì)的相變點(diǎn)為定義固定點(diǎn)的國際溫標(biāo) ，以后又經(jīng)多次修改完善。

　　國際現(xiàn)代通用的溫標(biāo)是1967年3次國際權(quán)度大會通過的 ，1968年國際實用溫標(biāo)。它以13個純物質(zhì)的相變點(diǎn)，如氫三相點(diǎn)，即氫的固、液、氣三態(tài)共存點(diǎn)(-259．34℃)；水三相點(diǎn)(0.01℃)和金凝固點(diǎn)(1064.43℃)等，作為定義固定點(diǎn)來復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫度的。

　　中間插值在-259.34～630.74℃之間 ，用基準(zhǔn)鉑電阻；在630.74～1064.43℃之間，用基準(zhǔn)鉑銠-鉑熱電偶；在1064.43℃以上用普朗克公式復(fù)現(xiàn)。

　　溫度測量儀表的種類繁多，但可按作用原理，測量方法，測量范圍作如下分類：

　　溫度的測量是借助于物體在溫度變化時，它的某些性質(zhì)隨之變化的原理來實現(xiàn)的。但是，并不是任意選擇某種物理性質(zhì)的變化就可做成溫度計。用于測溫的物體的物理性質(zhì)要求連續(xù)、單值的隨溫度變化，不與其它因素有關(guān)，而且復(fù)現(xiàn)性好，便于測量。

　　目前按作用原理制作的溫度計主要有膨脹式溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計，熱電偶高慍計和輻射高溫計等幾種。它們是分別利用物體的膨脹，壓力、電阻、熱電勢和輻射性質(zhì)隨溫度變化的原理制成的。

　　溫度測量時按感溫元件是否直接接觸被測溫度場（或介質(zhì)）而分成接觸式溫度測量儀表（膨脹式溫度計，壓力式溫度計、電阻溫度計和熱電偶高溫計屬此類）和非接觸式溫度測量儀表（如輻射式高溫計）兩類。

　　接觸式測溫法的特點(diǎn)是測溫元件直接與被測對象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，后達(dá)到熱平衡，這時感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測對象的溫度值。這種測溫方法優(yōu)點(diǎn)是直觀可靠，缺點(diǎn)是感溫元件影響被測溫度場的分布，接觸不良等都會帶來測量誤差，另外溫度太高和腐蝕性介質(zhì)對感溫元件的性能和壽命會產(chǎn)生不利影響。

　　非接觸測溫法的特點(diǎn)是感溫元件不與被測對象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測溫法的缺點(diǎn)，具有較高的測溫上限。此外，非接觸測溫法熱慣性小，可達(dá)千分之一秒，便于測量運(yùn)動物體的溫度和快速變化的溫度。由于受物體的發(fā)射率、被測對象到儀表之間的距離以及煙塵、水汽等其他介質(zhì)的影響，這種測溫方法一般測溫誤差較大。

　　通常將測量溫度在600℃以下的溫度測量儀表叫溫度計，如膨脹式溫度計，壓力式溫度計和電阻溫度計等。測量溫度在600℃以上的溫度測量儀表通常叫高溫計，如熱電高溫計和輻射高溫計。

　　水銀溫度計具有諸多優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，使用方便，度較高，價格便宜，而且水銀不沾玻璃，容易得到純度很高的水銀，保持液態(tài)的溫度范圍比較大（-38 ~ +356.66℃）。此外，在200℃以下水銀的體膨脹和溫度幾乎成直線關(guān)系。水銀溫度計的測溫范圍一般是-30~ +600℃。因為水銀在常壓下的沸點(diǎn)為356.966℃，故不加壓的水銀溫度計的測量上限只能到300℃，若充以加壓的氮?dú)猓�并采用熱變形較小的石英玻璃管，測量上限可達(dá)600℃或更高。近來，國內(nèi)已試制成功可測1200℃的高溫水銀溫度計。其缺點(diǎn)是測量溫度不夠高、測量結(jié)果不能遠(yuǎn)傳、不能記錄。

　　水銀溫度計通常由裝有液體的玻璃溫包、毛細(xì)管、刻度標(biāo)尺和玻璃外殼等部分組成，如下圖所示。

　　用熱電偶的熱電性質(zhì)制成的溫度計稱為熱電偶緯度計。下圖所示為簡單的熱電偶溫度計組成圖。圖中熱電偶是感溫元件，它是由兩根不同材料的導(dǎo)體A和B焊連（或絞連）一端而成。導(dǎo)體未焊的兩端通過連接導(dǎo)線接顯示儀表而構(gòu)成測溫系統(tǒng)。測溫時，將熱電偶的焊接端與被測對象接觸，利用熱電偶的熱電性質(zhì)把被測對象的溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，傳送給顯示儀表。

　　熱電偶溫度計是目前工業(yè)上應(yīng)用廣的測溫儀表，在熱處理生產(chǎn)上應(yīng)用的測溫儀表中，它也是為數(shù)多的。用熱電偶測溫具有以下特點(diǎn)：

　　l 測溫度較高。由于熱電偶和被測對象之間容易實現(xiàn)良好的熱接觸，因而能較真實地反映被測對象的溫度。

　　l 結(jié)構(gòu)簡單。將兩個不同的導(dǎo)體連接一端后，予以絕緣和機(jī)械保護(hù)，就是一支可用的熱電偶。可見熱電偶結(jié)構(gòu)簡單，因而裝配維修比較方便。

　　l 測溫范圍較寬。常用熱電偶的測溫范圍是100 ~1600℃。一般金屬材料的熱處理溫度都在此范圍內(nèi)，故能滿足熱處理的測溫要求。用特殊材料制成的熱電偶還可測量低至2K（-271℃）或高至2800℃的溫度。

　　l 動態(tài)響應(yīng)速度較快。熱電偶可以制成體積很小的接點(diǎn)，因而熱容量小，動態(tài)響應(yīng)速度快。

　　在實際測溫中，僅有兩個熱電極的熱電偶是少見的。一支普通的熱電偶通常是由熱電極，絕緣管、保護(hù)套管和接線盒四部分組成。如下圖所示。

　　熱電極是熱電偶的核心部分。普通型熱電偶的熱電極，通常都加工成絲狀，焊其一端而成。絲狀熱電極的直徑主要由材料的價格、機(jī)械強(qiáng)度以及熱電偶的用途和測溫范圍等因素決定。熱電偶熱端常采用焊接方法連接。焊點(diǎn)的形式有點(diǎn)焊，對焊、絞狀點(diǎn)焊等，為了減小傳熱誤差，焊點(diǎn)的尺寸應(yīng)盡量小，通常不超過熱電極直徑的兩倍。

　　絕緣管又稱絕緣子，開有通孔套在熱電極上，作隔離兩根電極和隔離電極與金屬保護(hù)套管之用，否則會因短路使熱電勢損耗而引起測量誤差。絕緣管通常用耐高溫的絕緣材料如陶瓷、石英、氧化鋁、氧化鎂等材料制成，截面有圓形或橢圓形，開有單孔，雙孔、四孔等形式。

　　套有絕緣管的熱電極裝在一端封閉的保護(hù)管內(nèi)。保護(hù)管的作用是防止或減小各種有害氣體、有害物質(zhì)對熱電極的直接浸蝕和高溫火焰或氣流的直接沖刷；防止導(dǎo)電介質(zhì)與熱電極的直接接觸：此外，還有固定和支撐熱電極的作用。因此，熱電偶的保護(hù)管對延長熱電極的使用壽命以及保證測量精度起重要的作用。

　　接線盒是熱電偶冷端和連接導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線）相連接的地方。它用鋁合金鑄造而成。步入式高低溫試驗室在接線盒內(nèi)，熱電偶冷端預(yù)先均分別用螺釘緊固在接線柱上，接線時，連接導(dǎo)線由出線孔引入接線盒內(nèi)，打開接線盒，用螺釘將導(dǎo)線緊固在兩個注有正負(fù)標(biāo)記的接線柱上，然后蓋上接線盒。為防止有害氣體進(jìn)入熱電偶保護(hù)管內(nèi)部，普通式接線盒的出線孔和蓋子均閑墊片和墊圈予以密封。接線盒按密封程度不同，有普通式，密封式（或防濺式），防水式、防爆式和隔爆式等類型。

　　熱電偶溫度計有不同的類型，在不同的場合可以選用不同的類型，以滿足使用要求。

　　輻射式高溫計是利用物體的熱輻射現(xiàn)象來測量物體溫度的儀表。這種溫度計和熱電阻，熱電偶及膨脹式溫度計顯著的區(qū)別在于輻射式高溫計在測溫時，不和測量對象直接接觸，屬于非接觸式測溫儀表。輻射式高溫計的主要特點(diǎn)為：

　　（1）測溫時不會破壞被測介質(zhì)的溫度場，這一點(diǎn)對于測量小溫度場的溫度尤具特殊意義。

　�。�2）從理論上講，儀表的測溫上限是不受限制的。而接觸式測溫儀表，因受感溫元件或保護(hù)管材料的限制，不能測量高溫。

　　（3）由于是熱輻射傳熱，不存在感溫元件和被測對象達(dá)到熱平衡的問題，因而傳熱速度快，熱慣性小。

　�。�5）因為不和被測物體接觸，輻射式高溫計適用于測量有強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)的溫度和運(yùn)動物體的溫度。

　�。�6）由于是非接觸儀表，影響測量結(jié)果的因素比較復(fù)雜。因此，一般工業(yè)上用的輻射式高溫計，測量誤差比較接觸式溫度計要大。

　　輻射式高溫計在熱處理生產(chǎn)中常用來測量高溫鹽爐，離子氮化爐和感應(yīng)加熱工件的溫度。目前，這類儀表有四種常見類型，即全輻射高溫計，光學(xué)高溫計，光電高溫計和光電比色高溫計。

　　輻射高溫計是根據(jù)物體在整個波長范圍內(nèi)的輻射能量與其溫度之間的函數(shù)關(guān)系設(shè)計制造的，用輻射感溫器作為一次儀表，步入式高低溫試驗室電子電位差計作為二次儀表，它屬于透鏡聚焦式感溫器，具有鋁合金外殼，前部是物鏡，殼體內(nèi)裝有熱電堆補(bǔ)償光欄，在靠緊熱電堆的視場光欄上有一塊調(diào)檔板，檔板的作用是調(diào)節(jié)照射到熱電堆上的輻射能量，使產(chǎn)品具有統(tǒng)一的分度值，在可拆卸的后蓋板上裝有目鏡，借以觀察被測物體的影像。

　　輻射感溫器把被測物體的輻射能，經(jīng)過透鏡聚焦在熱敏元件上，熱敏元件把輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡妳��?shù)，由已知的熱電勢與物體溫度之間的關(guān)系通過二次儀表測出熱電勢，顯示出溫度值，這個溫度值須用物體的全輻射黑體系數(shù)予以校正或用鉑銠10—鉑熱電偶直接插入高溫鹽浴爐中配以直流電位差計測量溫度，然后與儀表顯示溫度對比，用以校準(zhǔn)高溫計測量溫度的準(zhǔn)確程度。

　　正確選擇和使用溫度測量儀表是實現(xiàn)對溫度參數(shù)進(jìn)行正確、有效測控的首要前提。下面是一些研究人員根據(jù)自己以往在計量線的設(shè)計、安裝、調(diào)試經(jīng)驗。

　　如果我們需要隨時了解溫度的變化趨勢，就應(yīng)該選擇具有記錄功能的儀表；如果溫度變化對安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量有重大影響的話，我們一定要選擇具有報警功能的儀表；對于一般只需要監(jiān)視溫度的情況下，我們用指示類測溫儀觀察溫度值就行了；在需要對溫度參數(shù)進(jìn)行隨時調(diào)節(jié)時，設(shè)計溫度測控系統(tǒng)來對溫度進(jìn)行控制。

　　精度的選擇，一般要考慮生產(chǎn)工藝過程對溫度儀表的要求以及溫度參數(shù)對生產(chǎn)的重要程度；在需要對溫度參數(shù)進(jìn)行控制的情況下，我們還要考慮儀表的精度與整個測控系統(tǒng)的匹配問題。

　　量程選擇既要考慮到正常的生產(chǎn)情況，又要考慮在故障情況下溫度的變化范圍。

　　進(jìn)行現(xiàn)場中低溫測量時，宜選擇雙金屬溫度計，同時要注意其刻度盤直徑和徑向；有振動的地方，不宜選用工業(yè)玻璃棒式溫度計；測溫點(diǎn)較高或現(xiàn)場環(huán)境不好時，宜選擇壓力式溫度計，但與溫包相連的毛細(xì)管的長度不能超過20m；熱電阻、熱電偶的選擇要考慮它們的測量范圍、響應(yīng)速度、分度號、使用安全等方面；對于需要對溫度參數(shù)進(jìn)行控制時，需要設(shè)計一個測控系統(tǒng)，同時要考慮敏感元件、變送器、執(zhí)行器、顯示儀表等之間的匹配、安全等問題。
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