在工業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測量中,熱電偶的應(yīng)用極為廣泛,它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等許多優(yōu)點。另外,由于熱電偶是一種無源傳感器,測量時不需外加電源,使用十分方便,所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。
當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路,其兩端相互連接時,只要兩結(jié)點處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為T0 ,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,回路中將產(chǎn)生一個電動勢,該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”,兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”,這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”,產(chǎn)生的電動勢則稱為“熱電動勢” 。
熱電動勢由兩部分電動勢組成,一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電動勢,另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動勢。
熱電偶回路中熱電動勢的大小,只與組成熱電偶的導(dǎo)體材料和兩接點的溫度有關(guān),而與熱電偶的形狀尺寸無關(guān)。當(dāng)熱電偶兩電極材料固定后,熱電動勢便是兩接點溫度t和t0。的函數(shù)差 。
熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量度是的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準的基準儀。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多,常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外,還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。
實驗室經(jīng)常用U形管汞壓力計測量從真空到外界大氣壓這一區(qū)間的壓力。雖然這種方法原理簡單、形象之光,但由于汞的毒害以及不便于遠距離觀察和自動記錄,因此這種壓力計逐漸被數(shù)字式電子壓力計所取代。數(shù)字式電子壓力計具有體積小、度高、操作簡單,便于遠距離觀測和能夠?qū)崿F(xiàn)自動記錄等優(yōu)點,目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。主要壓力傳感器、測量電路和電性指示器三部分組成。壓力傳感器主要由波紋管、應(yīng)變梁和半導(dǎo)體應(yīng)變片組成。