[科普中国]-膨胀式温度计

液体膨胀式温度计组成

最常见的液体膨胀式温度计是玻璃管式温度计，如图1所示。它主要由液体储存器1、毛细管2和标尺3组成。根据所充填的液体介质不同能够测量-200~750℃范围的温度。1

测温原理玻璃管液体温度计是利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制作而成的。由于液体膨胀系数α远比玻璃的膨胀系数α’大，因此当温度变化时，就引起工作液在玻璃管内体积的变化，从而表现出液柱高度的变化。若在玻璃管上直接刻度，即可读出被测介质的温度值。为了防止温度过高时液体胀裂玻璃管，在毛细管顶部须留有一膨胀室。1

温度变化所引起的工作液体体积变化为

（1）

式中 ，，—分别为工作液体在0℃及温度为t1和t2时的体积；

α，α’—分别为工作液体和玻璃的体膨胀系数。

由式（1）可知，工作液体的体膨胀系数α越大，温度计的灵敏度就越高，测温精度也越高。1

玻璃管液体温度计的主要特点玻璃管液体温度计的优点是直观、测量准确、结构简单、造价低廉，因此被广泛应用于工业、实验室和医院等各个领域及日常生活中。但其缺点是不能自动记录、不能远传、易碎、测温有一定延迟。玻璃管温度计所用的玻璃材料对温度计的质量起着重要的作用。对300℃以上的玻璃温度计要用特殊的玻璃（硅硼玻璃），500℃以上则要用石英玻璃。1

玻璃管液体温度计的分类玻璃管液体温度计从用途上分为四类，它们是1：

1）标准温度计：用于精密测量和校准其他温度计，其准确度高，分度值一般为0.1~0.2℃，基本误差在0.2~0.8℃范围内。

2）实验室用温度计：用于实验室测温。

3）工业用温度计：用于工业测温，其准确度较低，允许误差可在1~10℃之间。

4）电接点温度计：作温度控制用。

长期使用的温度计要定期校验并校正其零点，对零位漂移要作修正，不合格的不能使用，校验方法可按有光校验规程进行。1

压力式温度计压力式温度计是利用密闭容积内工作介质的压力随温度变化的性质，通过测量工作介质的压力来判断温度值的一种机械式仪表。1

压力式温度计的工作介质可以是气体、液体或蒸汽，其结构如图2所示。压力式温度计的弹簧管4一般为扁圆或椭圆截面，弹簧管一端焊在基座上，内腔与毛细管2相通，另一端封死为自由端。温度变化时，弹簧管4内压力发生变化，带动自由端变化。自由端通过拉杆、齿轮传动机构与指针相联系，指针的转角在刻度盘上指示出被测温度。压力式温度计由于受毛细管长度的限制，一般工作距离最大不超过60m，被测温度一般为-50~550℃。它简单可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性，故常用在飞机、汽车、拖拉机上，也可用它作温度控制信号。但这种仪表动态性能差，示值的滞后较大，不能测量迅速变化的温度。1

固体膨胀式温度计将两种线膨胀系数不同的金属片焊制成一体，构成双金属片温度计。如图3所示，双金属片的一端固定，另一端为自由端。当温度变化时，由于两种金属的线膨胀系数不同，双金属片必然发生弯曲变形，其弯曲的偏转角α反映了被测温度的数值，偏转角与被测温度的关系如式（2）所示，利用其偏转角的变化可以制成相应的温度计。1

（2）

式中 K—比弯曲（℃）；

L—双金属片有效长度（mm）；

δ—双金属片总厚度（mm）；

t，t0—被测温度和起始温度（℃）。

除用金属材料外，有时为了增大膨胀系数差，还选用非金属材料，如石英、陶瓷等。

双金属片温度计常用作自动控制装置中的温度测量元件，它结构简单、可靠，但精度不高。1