玻璃管温度计

利用物质热胀冷缩现象，通过测量物质膨胀或收缩量来反映被测温度的温度计，统称为膨胀式温度计。典型的有玻璃管温度计和双金属温度计。-而利用密封在容器中的工质受热后因体积变化引起的压力变化来指示温度的温度计称为压力式温度计。

1.玻璃管温度计

玻璃管温度计的工作是基于液体在透明玻璃外壳中的热胀冷缩作用，根据液体与储液囊的温度膨胀系数之差，由液体在玻璃毛细管中的位置来读取温度示值。根据标尺位置的不同，分为棒式、内标式和外标式三种。这种温度计测温范围较广，一般为一200〜600°C，价格便宜，在科研、生产和人们的日常生活中都有着广泛的应用。

物质的热膨胀特性可用平均体膨胀系数来表示。即单位温度变化时物质体积相对于0°C 体积的变化量，用公式可表示如下

式中叫，at1,at2——液体在温度t1到t2下的平均体积膨胀系数；

            Vt——液体在温度为t时的体积，V0表示液体在0°c时的体积。

当温度升高时，液体和储囊的体积都产生膨胀，结果对毛细管中液柱的移动产生相反的作用，液柱升高的幅度由液体的平均体膨胀系数a和玻璃的平均体膨胀系数β之差来决定， 这个差值称为液体在玻璃内的视膨胀系数，用y来表示

由于液体的平均体膨胀系数远远大于玻璃的体膨胀系数，因此温度变化时可以看到液柱在毛细管中移动。常见液体的体膨胀系数和相对于玻璃的视膨胀系数见表2-2。

设表示温度计上刻度1℃的长度，则有

式中 L——温度计的灵敏度（对应刻度每1℃，液体在毛细管中的长度）；

      y100.0——液体在0〜100T：间的视膨胀系数；

     V0——液体储囊的容积；

     S——毛细管的横截面积。

从式（2-7)中可以看出，提高灵敏度的方法可以升高y100.0和V0，但V0过大同时热惰性也增大，对测量不利；降低S也能提高灵敏度，但S过小会造成堵塞或液柱上升不均匀。

按照基本结构形式不同，玻璃液体温度计可分为棒式、内标式和外标式三种，内标式如图2-1所示，另外两种如图2-2所示。

在工业和医用玻璃液体温度计中结构特殊的有zui高温度计、zui低温度计和电接点温度计三种，zui高和zui低温度计如图2-3所示。体温计就是一种zui高温度计，它有一个特殊的装置，当温度下降时会阻碍水银柱下降，这个装置可以是焊在储囊底部的一根梢钉.它的尾部正好处于储囊与毛细管连接的喉部，也可以在接近储囊的毛细管处烧制成有弯的缩小喉部。这样当温度升高时，水银柱升高，而当温度下降时由于阻力增大，水银柱不易下降，会停留在高温的位置。只有加外力甩动时，水银柱才会下降。zui低温度计一般选吊无色透明的无水乙醇做感温体，并有一个用暗色玻璃制成的指示杆沉在毛细管液柱里，当液达随温度下降时，由于液体的表面张力使指示杆与液柱弯月面同时向下移动。当温度上升时，液柱会上升，而指示杆则停留不动，因此通过它与标尺的相对位置可以读出测量中的zui低温度值，使用时要注意zui低温度计必须水平放置。

金属防护套温度计俗称为“金属套温度计"，如图2-4所示，是由玻璃内标式县荽计外安装一个金属防护套，它可直接安装在锅炉或机械设备上，起安全抗压保护作用，空用也很广泛。金属防护套温度计按其形状不同，可以分为直型CWNG/WNY-01)，90°型（WNGWM02)和 135°型(WNG/WNY-03)三种。玻璃棒式温度计按其用途不同，又可以分为水银和有机液体两种类型。水银温度计可测一30〜500°C以内温度，有机液体为红色，可测-100〜200°C以内温度，玻璃棒式温度计按用户需要，可以生产各种长度的温度计，zui长可以生产到3m。

电接点温度计如图2-5所示，它的测温液体为水银。如果在水银温度计的感温包附近引出一根导线，在对应某个温度刻度处再引出一根导线，当温度升至该刻度时，水银柱就会把外电路接通。反之温度下降到刻度以下，又会把外电路断开。这样它就成为具有固定切换 值的位式控制作用的温度传感器，它既能提供就地温度指示，又能发出通断的控制信号，因此称为电接点温度计，原理如图2 - 6所示。

在液体温度计的玻璃管中，液柱以上的空间只允许有该液体的饱和蒸汽压，而不能有空气压力，所以如何调整插入水银中的导线高度是一个需要解决的问题。实际的电接点温度计 在上半段玻璃管中封入了可以转动的细长螺钉1，其椭圆形螺母2下方悬挂着细导线3，导线下端与水银接触，当螺钉转动时，螺母只能上下移动。这样通过调节转动螺钉就可以调整细导线下端的位置，也就是调整了温度切换值。由于玻璃管内外是*隔离的，这里采用磁耦合传动的原理，在玻璃顶部的外面套上磁铁4，它转动时就会带动管内螺钉上端的扁平铁块5转动并使螺钉转动。

在水银柱下端靠近感温包处的管壁上封装有一根引出电极6，在螺钉上部导电轴承处引出另一电极7。为了便于观察切换值，在上半段玻璃管里也有标尺，根据螺母在标尺上位置的刻度就可知细导线下端的位置。与水银接触的细导线必须不被水银腐蚀，而且不沾附水银。

必须注意的是，通过电接点水银温度计的信号必须是低电压小电流，一般通断信号在直流5V和10mA以下，用这个信号可以控制晶体管的基极电流，再由集电极输出供报警和位式调节设备使用。还应说明的是，当水银柱与细导线接触后，如果温度还继续上升，水银将在管壁与细导线的缝隙中升高，改变了玻璃管的横截面积，温度指示值就不准确了。

电接点温度计常用在恒温水槽、油槽及空调系统中，它简单、方便，既可以指示温度又可以控制温度，但主要缺点是易碎，而且破碎后水银会污染环境。