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1、認識各種溫度計李芳瑜、戴明鳳主要資料參考來源：http:/.tw/web5/championtech/n-learn.html溫度計種類溫度計是利用一系列物理反應測量溫度。大部分溫度計以恆定容量的溫度計是利用一系列物理反應測量溫度。大部分溫度計以恆定容量的溫度計是利用一系列物理反應測量溫度。大部分溫度計以恆定容量的溫度計是利用一系列物理反應測量溫度。大部分溫度計以恆定容量的氣體溫度計做校正。氣體溫度計做校正。氣體溫度計做校正。氣體溫度計做校正。水銀水銀水銀水銀溫度計溫度計溫度計溫度計(Mercury-in-glass thermometer)(Mercury-in-glass thermome
2、ter)(Mercury-in-glass thermometer)(Mercury-in-glass thermometer)酒精溫度計酒精溫度計酒精溫度計酒精溫度計(Alcohol-in-glass thermometer)(Alcohol-in-glass thermometer)(Alcohol-in-glass thermometer)(Alcohol-in-glass thermometer)紅外線溫度計紅外線溫度計紅外線溫度計紅外線溫度計(Infra-red thermometer)(Infra-red thermometer)(Infra-red thermometer)(In
3、fra-red thermometer)雙金屬溫度計雙金屬溫度計雙金屬溫度計雙金屬溫度計(Bi-metal mechanical thermometer)(Bi-metal mechanical thermometer)(Bi-metal mechanical thermometer)(Bi-metal mechanical thermometer)電阻溫度計電阻溫度計電阻溫度計電阻溫度計(Electrical resistance thermometer)(Electrical resistance thermometer)(Electrical resistance thermometer
4、)(Electrical resistance thermometer)熱電偶溫度計熱電偶溫度計熱電偶溫度計熱電偶溫度計(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)伽利略溫度計伽利略溫度計伽利略溫度計伽利略溫度計(Galileo thermometer)Galileo thermometer)液晶溫度計液晶溫度計(Liquid Crystal Thermometer)(Liquid Crystal Thermometer)最高最低溫
5、度計最高最低溫度計(Maximu Minimum thermometer)(Maximu Minimum thermometer)顛倒溫度計顛倒溫度計/倒置式溫度計倒置式溫度計(Reversing thermometer)(Reversing thermometer)矽帶矽帶溫度傳感器溫度傳感器(Silicon bandgap temperature sensor)(Silicon bandgap temperature sensor)息克斯溫度計息克斯溫度計/悉氏溫度計悉氏溫度計(Sixs thermometer)(Sixs thermometer)熱敏電阻溫度計熱敏電阻溫度計(Thermi
6、stor Thermometer)(Thermistor Thermometer)旋轉式溫度計旋轉式溫度計(Rotary Thermometer(Rotary Thermometer)水銀水銀水銀水銀/酒精溫度計酒精溫度計酒精溫度計酒精溫度計l l原理原理:液體熱膨脹係數液體熱膨脹係數l l溫度範圍溫度範圍:水銀水銀:-36 1200;(1830 if:-36 1200;(1830 if 填充氮氣填充氮氣)l l由於水銀廢棄物對環境危害的顧慮，有些國家已禁止使用水銀溫由於水銀廢棄物對環境危害的顧慮，有些國家已禁止使用水銀溫度計。度計。紅外線溫度計紅外線溫度計紅外線溫度計紅外線溫度計 (Infr
7、a-red thermometer)(Infra-red thermometer)(Infra-red thermometer)(Infra-red thermometer)l l原理原理:物體表面因溫度會有紅外線產生。利用偵測待測物發出紅物體表面因溫度會有紅外線產生。利用偵測待測物發出紅外線能量計算物體溫度。位於紅外線溫度計內的光學設備，可以外線能量計算物體溫度。位於紅外線溫度計內的光學設備，可以收集物體輻射的紅外能量並將能量聚集於檢測器上。隨後，檢測收集物體輻射的紅外能量並將能量聚集於檢測器上。隨後，檢測器把能量轉化為電信號，電信號經放大並顯示為溫度讀數器把能量轉化為電信號，電信號經放大並
8、顯示為溫度讀數 雙金屬溫度計雙金屬溫度計雙金屬溫度計雙金屬溫度計(Bi-metal mechanical thermometer)(Bi-metal mechanical thermometer)(Bi-metal mechanical thermometer)(Bi-metal mechanical thermometer)l l原理：將二種或二種以上具有不同膨脹係數之金屬片焊合在一起，原理：將二種或二種以上具有不同膨脹係數之金屬片焊合在一起，當溫度改變時，因金屬片膨脹度之不同而使此金屬片組產生彎曲。當溫度改變時，因金屬片膨脹度之不同而使此金屬片組產生彎曲。如將此金屬片組之一端固定，另一端裝
9、上指針則因偏轉而產生指如將此金屬片組之一端固定，另一端裝上指針則因偏轉而產生指示。示。l l溫度範圍溫度範圍:-184 538 :-184 538 l l構造：將具有不同物理特性（熱膨脹）之兩合金熔合在一起成雙構造：將具有不同物理特性（熱膨脹）之兩合金熔合在一起成雙金屬片。再將之形成螺旋形狀，其兩合金之一，係一種稱為因鋼金屬片。再將之形成螺旋形狀，其兩合金之一，係一種稱為因鋼之鎳合金，易於受熱時幾乎全無膨脹；另一乃使用一種鎳合金，之鎳合金，易於受熱時幾乎全無膨脹；另一乃使用一種鎳合金，於受熱時膨脹甚多。將該兩合金熔接在一起，輾平至想要厚度，於受熱時膨脹甚多。將該兩合金熔接在一起，輾平至想要厚度
10、，使成雙金屬片。使成雙金屬片。(注一)原理:利用溫度變化造成電阻改變的材料做成溫度感應器,使用材料多為鉑。故也常稱白金(鉑)電阻温度計。溫度與電阻的關係通常如下RT=Ro(1+aT+bT2)式中 RT：溫度 T 時的電阻(歐姆)值;R0：0時的電阻(歐姆);T：溫度()a：電阻的溫度係數;b：校正係數溫度測量範圍:白金線：金屬線型溫度計之最佳感溫線材溫度範圍：-688 192/-4001200鎳 線：因其價廉亦常被採用溫度範圍：-418 1274/-250690銅 線：限用於欲測定溫度低於鎳線者溫度範圍為-396 482/-328+250電阻温度計電阻温度計 (Pt-Electrical re
11、sistance thermometer(Pt-Electrical resistance thermometer）構造：1.感測元件電阻元件：精心製造的電阻器，最常使用之電阻線材，有鉑線、銅線或鎳線，捲繞於一絕緣體（雲母片）上。當電阻元件受熱時，電阻線之電阻增加；此增加電阻係以溫度度數表示。這種溫度計的外型，和雙金屬溫度計之球泡相似，其本體呈圓柱形。2.線材之選擇：選擇時須考慮的要點為：金屬的純度（purity）要高線材的均勻度（uniformity）要夠線材的穩定度佳電阻隨溫度的改變要大。對環境污染抵的抗性要好。3.不同線材的感測電阻球莖白金電阻溫度計在0時，一般有25、50、或100的電
12、阻。鎳線電阻溫度計：在25時，一般有100的電阻。銅線電阻溫度計：在25時，一般有10的電阻。優點：溫度測量準確，多用於校正其他儀器；測低溫時，不需冷接點且準確度比熱電偶高。缺點：需供應電源；電阻線與溫度不成線性關係，需做溫度補償工作，且不耐機械震盪。溫度範圍：-70850(注一)原理：利用金屬在不同溫度下，會產生熱電流。藉由不同金屬連接時與參考接點造成不同熱電流產生的電壓差換算或是利用自動補償電流表得到溫度值。熱電偶材料：熱電偶的熱電流運動力係與線徑大小或長度無關。但與導線的規格有關。熱電偶通常都置於絕緣體內且密封於保護管中，此保護管與端子座及鑲嵌附件相連。熱電偶材料須具備的條件:熱電效率須
13、較高，亦即能發出較大之emf。熱電動勢穩定，且長期使用亦不發生變化。具有抗蝕，抗氧化及抗濕等性質。具有較高之熔點。易製造，有互換性及價格較廉。Type:KJTERSN(以 K-type 最常見),參考下頁列表 (注二)上述產品以外特殊的熱電偶，例如上述產品以外特殊的熱電偶，例如W-W26%Re，Cu-CoAu等也是可以做的。等也是可以做的。熱電偶溫度計熱電偶溫度計(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)材料符號正負極主要材質線徑JISC1602ANSIJISANSI一般用途()時的最大操作溫度加熱後用途()時的最大操作溫度最大操作
14、溫度()B白金70%+銠30%白金94%+銠6%0.500.501,5001,7001,700R白金87%+銠13%高純度白金0.500.501,4001,6001,480S白金90%+銠10%高純度白金0.500.50K鎳90%+鉻10%鎳95%+錳2%+鋁2%3.22.31.61.00.653.21.60.80.50.321,0009008507506501,2001,1001,0509508501,2601,090980870870E鎳90%+鉻10%銅55%+鎳45%3.22.31.61.00.653.21.60.80.50.327006005505004508007506505505
15、50870650540430430J高純度鐵銅55%+鎳45%3.22.31.61.00.653.21.60.80.50.32600550500450400750750650550500760590480370370T高純度銅銅95%+鎳45%1.61.00.650.321.60.80.50.32300250200200350300250250370260200200伽利略溫度計伽利略溫度計 (Galileo(Galileo(Galileo(Galileo thermometer)thermometer)thermometer)thermometer)原理：原理：利利用用同同溫溫度度下下,不不
16、同同比比重重的的液液體體分分開開置置於於小小球球中中,比重比重小球內包含有色液體，至於玻璃容器。小球內包含有色液體，至於玻璃容器。當當液液體體的的溫溫度度改改變變，它它們們的的密密度度會會隨隨之之改改變變，並並且且那那些些懸懸浮浮的的小小球球也也會會上上升升或或下下降降到到一一個個與與周圍的液體密度相等的位置。周圍的液體密度相等的位置。如如果果重重物物有有非非常常少少的的不不同同，還還有有被被排排列列為為最最低低密密度度的的在在上上面面，最最高高密密度度在在底底部部，這這樣樣他他們們便便形成溫度標度。形成溫度標度。溫溫度度一一般般是是讀讀取取自自一一個個被被刻刻記記的的在在各各重重物物上上的的
17、金金屬屬圓圓盤盤。頂頂面面重重物物的的最最低低重重物物是是表表示示四四周周的的溫度。溫度。熱電偶溫度計熱電偶溫度計(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)三個重要的熱電效應：三個重要的熱電效應：1.1.西貝克效應西貝克效應(seebeck effect)(seebeck effect)：兩種不同之金屬線連結兩端，若其兩端之溫度不兩種不同之金屬線連結兩端，若其兩端之溫度不同，則有連續電流產生，如圖如示。同，則有連續電流產生，如圖如示。l lT2T2為熱接合點：或稱為測定接合點，係熱電偶二金屬線之接合端點，所形成之為熱接合點：或稱為測
18、定接合點，係熱電偶二金屬線之接合端點，所形成之接合點謂之。接合點謂之。l lT1T1為冷接合點：或稱為參考接合點，係連接於測定儀器之二金屬線各一端點，為冷接合點：或稱為參考接合點，係連接於測定儀器之二金屬線各一端點，所形成接合點謂之。加熱測定所形成接合點謂之。加熱測定 接合點所產生的電壓，此電壓會隨接合點與參接合點所產生的電壓，此電壓會隨接合點與參考點間的溫度差而不同。考點間的溫度差而不同。2.2.潘第效應潘第效應(Peltier effect)(Peltier effect)：電流通過兩種不同的金屬導線之接合點時，接合點電流通過兩種不同的金屬導線之接合點時，接合點處產生放熱或吸熱之現象。至於
19、放熱或吸熱端視電流流動之方向，此可謂西貝處產生放熱或吸熱之現象。至於放熱或吸熱端視電流流動之方向，此可謂西貝克氏發現之逆現象。克氏發現之逆現象。若若X X點溫度升高，則產生放熱現象，而點溫度升高，則產生放熱現象，而Y Y點則產生吸熱現象。點則產生吸熱現象。3.3.湯木生效應湯木生效應(Thomson effect)(Thomson effect)：均質金屬線上，若二端溫度不同，即產生電動均質金屬線上，若二端溫度不同，即產生電動勢勢(emf)(emf)，此電動勢與金屬線兩端的溫度差成正比。故當電流通過一個有溫度，此電動勢與金屬線兩端的溫度差成正比。故當電流通過一個有溫度梯度的導線時，電流有增加或
20、減少溫度差的現象，即為湯木生效應。梯度的導線時，電流有增加或減少溫度差的現象，即為湯木生效應。若電流方向相反，產生相反的反應，故亦稱為若電流方向相反，產生相反的反應，故亦稱為可逆性效應可逆性效應。熱電偶溫度計熱電偶溫度計(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)(Thermocouple Thermometer)熱電理論的三定律：熱電理論的三定律：l l均勻線路定律均勻線路定律(Law of homogeneous circuit)(Law of homogeneous circu
21、it)：在單一均質金屬線上，若僅改變此金屬線兩端之溫度，並不能維在單一均質金屬線上，若僅改變此金屬線兩端之溫度，並不能維持一定的電流。由此可知持一定的電流。由此可知 emf emf 的發生係由於熱電偶二端之溫度不的發生係由於熱電偶二端之溫度不同所致，此同所致，此 emf emf 與熱電偶上的其他中間溫度差異無關。與熱電偶上的其他中間溫度差異無關。l l中間金屬定律中間金屬定律(Law of intermediate metals)(Law of intermediate metals)：在熱電反應中，使用第三金屬線，若第三金屬線與熱電偶金屬線在熱電反應中，使用第三金屬線，若第三金屬線與熱電偶金
22、屬線的二接合點處的溫度相同，便不會在第三金屬線上產生的二接合點處的溫度相同，便不會在第三金屬線上產生emfemf，其，其總總emfemf主要仍為第一、二種金屬的熱電偶所產生的主要仍為第一、二種金屬的熱電偶所產生的emfemf。l l中間溫度定律中間溫度定律(Law of intermediate temperature)(Law of intermediate temperature)：任何由均勻金屬所組成之熱電偶，若其兩端之溫度為任何由均勻金屬所組成之熱電偶，若其兩端之溫度為T1T1及及T3T3，則其產出之則其產出之emfemf，必等於其二接點之溫度在，必等於其二接點之溫度在T1T1、T2T
23、2及在及在T1T1、T3T3時所產出時所產出emfemf之總和。之總和。注一注一:參考網址參考網址 http:/content.edu.tw/vocation/chemical_engineering/tp_shttp:/content.edu.tw/vocation/chemical_engineering/tp_ss/content-wa/wchm3/wpage3-s/content-wa/wchm3/wpage3-1.htm1.htm注二注二:參考網址參考網址 http:/.tw/web5/championtech/n-http:/.tw/web5/championtech/n-learn.htmllearn.html