温度仪表的工作原理

在化工生产中温度是个最常见和重要的物理参数。由于物体的很多物理及化学性质都与温度有关，很多生产过程都必须在适当的温度下才能进行，因此，对温度进行准确的测量和控制十分重要。首先温度是不可以直接测量的，只能通过热交换进行测量！

双金属温度计 

一、双金属温度计的工作原理 

双金属温度计的工作原理是利用二种不同温度膨胀系数的金属，为提高测温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状，当多层金属片的温度改变时，各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。 

这种仪表的测温范围一般在-80℃～+500℃间，允许误差均为标尺量程的1.5%左右。 

压力式温度计 

一、 压力式温度计的工作原理 

压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值。 

电阻式温度计 

一、 电阻式温度计的工作原理 

热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度或者与温度有关的参数。 

绝大多数金属的电阻值随温度而变化，温度越高电阻越大，即具有正的电阻温度系数。而大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，即温度越高电阻越小。 

热电偶温度计 

利用不同导体间的“热电效应”现象制成的，具有结构简单、制作方便、测量范围宽、应用范围广、准确度高、热惯性小等优点。且能直接输出电信号，便于信号的传输、自动记录和自动控制。 

一、 热电偶的工作原理 

两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路，如果A和B所组成回路的两个接合点处的温度不相同，则回路中就有电流产生，说明回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。也称为塞贝克效应。由此效应所产生的电动势，通常称为热电势。 

热电势是由两部分电势组成的，即接触电势和温差电势。  

接触电势-当两种不同性质的导体或半导体材料相互接触时，由于内部电子密度不同，例如材料A的电子密度大于材料B，则会有一部分电子从A扩散到B，使得A失去电子而呈正电位，B获得电子而呈负电位，最终形成由A向B的静电场。静电场的作用又阻止电子进一步地由A向B扩散。

当扩散力和电场力达到平衡时，材料A和B之间就建立起一个固定的电动势。  

由于两种材料自由电子密度不同而在其接触处形成电动势的现象，称为珀尔帖效应。其电动势称为珀尔帕电势或接触电势。  

理论上已证明该接触电势的大小和方向主要取决于两种材料的性质和接触面温度的高低。其关系式为: 

结论：接触电势的大小只与接点温度的高低以及导体A和B的电子密度有关。温度越高，接触电势越大，两种材料电子密度比值越大，接触电势也越大。

因材料两端温度不同，则两端电子所具有的能量不同，温度较高的一端电子具有较高的能量，其电子将向温度较低的一端运动，于是在材料两端之间形成一个由高温端向低温端的静电场，这个电场将吸引电子从温度低的一端移向温度高的一端，最后达到动态平衡。 

由于同一种导体或半导体材料因其两端温度不同而产生电动势的现象称为汤姆逊效应。其产生的电动势称为汤姆逊电动势或温差电势。温差电势的方向是由低温端指向高温端，其大小与材料两端温度和材料性质有关。

热电偶回路热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点所处的温度有关，与热电偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。 

只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，相同材料组成的闭合回路不会产生热电势。 

热电偶的两种材料确定之后，热电势的大小只与热电偶两端接点的温度有关。如果T0已知且恒定，则f(T0)为常数。回路总热电势EAB(T,T0)只是温度的单值函数。