温 度 测 量

温度是化工生产中最普遍、最重要的物理量之一。物体的许多物理和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，因此，温度是测量和控制的重要参数。温度测量仪表很多，这里仅介绍常用的液体膨胀式温度计、电阻式温度计和热电偶温度计的测温原理及其显示仪表。

一、玻璃管液体温度计

玻璃管液体温度计是大家所熟知的，此温度计的主要优点是直观、测量准确、结构简单、造价低，因此被广泛应用于工业和实验室各个领域。

玻璃管液体温度计按其用途又分为工业用、实验室用和标准水银温度计三种。

标准水银温度计有一等和二等之分，其最小分度值分别为0.05℃ 和0.1℃，主要用于其它温度计的校核。

实验室用玻璃管液体温度计一般是棒状的，但也有内标式的。这种温度计适用科研单位使用，具有较高精度和灵敏度，测量范围为-30℃～+350℃。

工业用温度计一般做成内标尺式，为了避免温度计在使用时被碰伤，在其外面通常罩有金属保护管。

使用玻璃管液体温度计时应注意两个问题：

一是防止骤冷骤热致使零点位移而损坏温度计。

二是温度计的插入深度，否则将引起测量误差。

二、热电阻温度计

在工业上广泛应用热电阻温度计来测量-200～500℃之间温度，它的特点是准确度高、灵敏性好，因输出的是电信号，故便于远传和实现多点切换测量。

1、测量原理

导体或半导体的电阻值都有随温度变化的性质，我们用仪表将热电阻变化显示出来，就可获得与电阻相对应的温度值，电阻温度计是根据这一原理工作的。

电阻元件的电阻与温度的关系如下式：

R_t=R₀[1+α(t-t₀)]

△R_t =αR₀（△t）

式中：R_t，温度为t时的电阻值

α，电阻的温度系数

△t，温度的变化量

R₀ ，温度为t₀（通常为0°C）时的电阻值

△R_t，电阻值的变化量

可见，由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化，这样只要设法测出电阻值的变化，就能达到温度测量的目的。

2、电阻温度计的感温元件

图4 铂电阻感应元件

1铂丝  2铆钉  3银导线  4绝缘片  5支持件  6骨架

热电阻温度计是由热电阻、显示仪表及连接导线组成，其中热电阻又是由电阻体、绝缘管和保护套管等主要部件组成，如图4所示。

热电阻是测量温度的敏感元件，对其制作材料要求较高。目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，实验室一般用铂。铂电阻（WZB）型感温元件是一个铂丝绕组，如图4所示。

3、电阻温度计显示仪表的使用方法

电阻温度计配用不平衡电桥式仪表（即动圈式仪表）和电子平衡电桥显示仪。后者较前者的精度和灵敏度高。在精馏实验装置中就是采用动圈式指示仪表（XCZ-10Z型）配接热电阻显示塔顶和塔底的温度。

当被测温度为仪表刻度始点温度时（R₁=R₀），电桥平衡，流过动圈表头的电流为零，仪表的指针于起始位置（起始刻度t₀），随着被测温度升高，R_t阻值变大，电桥失去平衡，电桥A、B端输出电压、动圈仪的电流大于零，指针偏转。被测温度越高，电桥输出的不平衡电压越大，流过动圈的电流越大，仪表指针的偏转角度也越大。由于电桥的不平衡电流只随热电阻T_t而变化，因此指针将停留在对应于R_t的位置上，指示出被测温度的数值。

三、热电偶温度计

热电偶温度计由热电偶、显示仪表和连接导线组成，如图5所示。

由于热电偶的性能稳定、结构简单、使用方便、测温范围广、有较高的准确度，且能方便地将温度信号转换为电势信号，便于信号的远传和多点集中测量，故应用十分广泛。

图5  热电偶回路

a两种不同导体构成的热电偶   b、c热电偶显示仪表连接

1、热电偶测温的基本原理

热电偶是由二根不同的导体或半导体材料A和B焊接而成，如图5。焊接的一端称为热电偶的热端（测量端或工作端）、和导线连接的一端称为热电偶的冷端（参考端或自由端），组成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热端插入需要测温的设备中，冷端置于设备之外，如果两端所处的温度不同（例如，热端的温度为t，冷端的温度为t₀）， 则热电势只与t有关。换言之，在热电偶材料已定的情况下，它的热电势E只是被测温度t的函数。若用电测仪表测得E的数值后，便可知被测温度的大小。

常用热电偶有：①铂铑—铂热电偶（型号为WRLB）；②镍铬—镍硅热电偶（型号为WREU）；③镍铬—考铜热电偶（型号为WREA）；④铜—康铜热电偶（型号WRCK）。

实验室常采用铜—康铜热电偶。冷端恒温器采用0ºC(冰浴法)。各测温点用转换开关与冷端相连。

2、显示仪表

热电偶的显示仪表一般有动圈式仪表、直流电位差计、电子电位差计和数字电压表等。在实验室中使用电位差计比较多。