煤質化驗室常用的溫度測量方法

隨著科學技術的發展，溫度測量技術也發展得很快，從經典測量方法，如應用物體熱脹冷縮的物理特性測溫，到應用異體或半導體電阻隨溫度變化的特性測溫，應用不同異體的熱電效應測溫，光學、聲學測溫，PN結測溫和石英品體測溫等，其中有些方法測量精度可達到很高。現介紹煤質化臉室常用的幾種測溫方法。

一、應用固體熱脹冷縮測量

固體的長度隨溫度的變化而變化，一般為熱脹冷縮，因此應用固體隨溫度變化的長度可測量溫度。報據物理學原理，固體長度隨溫度的變化遵循以下公式，即

煤質化驗室應用這一原理測溫的儀表有桿式溫度計和雙金屬片溫度計。

1.桿式溫度計

桿式溫度計的結構如圖2-1所示，測量管由膨脹系數大的金屬，如青鋼、黃筒和鋁制成。當測量管隨溫度變化而膨脹或收縮時，會帶動傳遞桿上下移動，傳遞桿上的指針便隨之偏轉到相應的溫度。桿式溫度計多用于恒溫水浴等以控制溫度。

2.雙金屬片溫度計

雙金屬片溫度計的結構如圖2-2所示。它是利用膨脹系數不同的兩個金屬片疊焊在一起。當溫度升高時。由于兩金屬片膨脹的程度不同，從而產生彎曲，溫度越高，彎曲得越厲害，金屬片的溫度指針偏轉角就越大，然后報據指針偏轉角的大小，就可以測得相應溫度的高低。

以上溫度計因具有結構簡單、成本低、耐用等特點，因此雖然精度不高，但仍廣泛用于小量程的溫度測量，如干煤箱中作為溫度控制元件等。

二、應用液體熱膨脹冷縮測溫

液體的體積隨溫度而變化，一般也是熱脹冷縮，因此應用液體隨溫度變化的體積可測量溫度。報據物理學原理。液體體積隨溫度的變化遵循以下關系式，即

為便于讀取溫度值，要求所有液體具有比容器大的體積膨脹系數，通常用酒精或水銀，這便是酒精溫度汁或水銀溫度計。水銀溫度計比酒精溫度計測量精度高。熱量計測溫用的貝克曼溫度計就是水銀溫度計的一種。

三、應用熱電阻測溫

金屬或金屬氧化物等半導體的電限都隨溫度變化而變化，將這個電阻值的變化通過電橋等電阻測量儀表顯示出來就可達到測溫的目的。

對熱電阻材料有以下幾點要求：
(1)物理化學性質穩定，并容易提純和復制。
(2)電阻溫度系數TCR要大，其計算見式(2-3)，即

比較理想的熱電阻材料有鉑和銅。

鉑熱電阻的測量范圍較廣，常用于-200～+600℃的范119內，也可用于13K(-2600)～1000℃的范圍內，但價格昂貴。熱量計測量橋路中就采用了鉑熱電阻感溫元件。

接觸電勢是在兩種不同導體的接觸面之間產生的。由于不同的金屬材料，其內部自由電子的密度不同，當這兩種異體(設為A, B)接觸時，自由電子就會從密度大的材料(設為A)跑向密度小的材料(設為B)，此現象稱為電子擴散。這樣A導體失去電子而帶正電，B異體得到電子而帶負電，A、B之間就會產生電位差，形成加電場。該靜電場方向與擴散方向相反，能夠把自由電子從B吸向A，阻礙擴散作用繼續進行，直到山A擴散到B的自由電子數等于靜電場作用下由B跑向A的電子數目時，A、B間就形成了穩定的電位差，稱為接觸電勢。根據物理學理論推導，其大小可用下列公式表示，即

五、其他測溫方法

在需要進行高精度、高靈敏度測量的情況下，目前煤質分析儀器、煤質化驗設備還應用了PN結測溫原理，如鶴壁華諾公司的ZDHW-8000型微機全自動量熱儀、ZDHW-6000E微機量熱儀、單片機量熱儀、雙控制冷量熱儀等。

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