淺談?wù)羝麎毫κ綔囟扔?jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的原理、使用與校正
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淺談?wù)羝麎毫κ綔囟扔?jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的原理、使用與校正
淺談?wù)羝麎毫κ綔囟扔?jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的原理、使用與校正
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采集、批量及參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)處理、趨勢圖顯示、 該系統(tǒng)投用 1年來，計(jì)量準(zhǔn)確、簡單可靠、安全、
超限報(bào)警設(shè)置及處理、系統(tǒng)自診斷等。系統(tǒng)根據(jù)用 開放、實(shí)用，贏得了用戶信任；其遠(yuǎn)程監(jiān)測、記錄功能
戶確定的周期對質(zhì)量流量計(jì)的累計(jì)量、瞬時(shí)流量、密 有效強(qiáng)化了計(jì)量管理。
度、溫度信號輪詢采集，以儀表總量與上批次總量之
參考文獻(xiàn)
差為實(shí)發(fā)量，量的確認(rèn)以瞬時(shí)量的變化進(jìn)行邏輯判
斷。采集的主畫面顯示流量計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信 [1]艾默生過程管理 ．DSP數(shù)字信號處理器在科里奧利質(zhì)量流量計(jì)
上的應(yīng)用[J]．世界儀表與自動(dòng)化，2001，11：64--67
息。采集的數(shù)據(jù)存本地?cái)?shù)據(jù)庫，并經(jīng)高速 Modem
[2]陽憲惠．現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，
送計(jì)量中心服務(wù)器，便于遠(yuǎn)程監(jiān)測、查詢和異議處
1999
理。
淺談?wù)羝麎毫κ綔囟扔?jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的
原 理 、使 用與校正
韋 靖
(山東省計(jì)量科學(xué)研究所，濟(jì)南 250014)
摘 要 本文主要對蒸汽壓力式溫度計(jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的工作原理和特性進(jìn)行了比較，介紹了二者在使
用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，并簡述了一般情況下的校正方法。
關(guān)鍵詞 蒸汽壓力式溫度計(jì)；氣體壓力式溫度計(jì)；溫包；校正
壓力式溫度計(jì)是利用灌充式感溫系統(tǒng)測量溫度 對數(shù)遞增，由式 1表示如下：
的儀器。所謂灌充式感溫系統(tǒng)，是由充有感溫介質(zhì)
logp 一a+1．751ogt—bt+c (1)
的溫包、毛細(xì)管和壓力敏感彈性元件構(gòu)成的全金屬 ￡
式中，a，b，C是由液體的性質(zhì)決定的常數(shù)。
組件。它是根據(jù)在封閉容器中的液體、氣體或低沸
由于是非線性的，所以蒸汽壓力式溫度計(jì)的標(biāo)
點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一
尺刻度不均勻，自標(biāo)尺上限到下限分度越來越密。
原理而制作的，并用壓力表來測量這種壓力變化。
而且低沸點(diǎn)液體在溫度下限時(shí)產(chǎn)生的飽和蒸汽壓很
當(dāng)溫度變化時(shí)，溫包內(nèi)的工作介質(zhì)因膨脹導(dǎo)致壓力
小，只有當(dāng)溫度計(jì)的測溫下限比感溫液體介質(zhì)的沸
變化，該壓力的變化經(jīng)毛細(xì)管傳給彈性元件(如彈簧
點(diǎn)高時(shí)，才可以保證在下限容積內(nèi)具有一定的飽和
管)，使彈性元件變形，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使指針沿儀表標(biāo)
蒸氣壓力。
尺偏轉(zhuǎn)，指示出相應(yīng)的溫度值，從而測得溫度。
綜合以上原因，為盡可能減少此項(xiàng)誤差，蒸汽壓
由于壓力式溫度計(jì)的毛細(xì)管可以長達(dá)幾十米，
力式溫度計(jì)不適用于測量在室溫上下波動(dòng)的溫度。
而且結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中
計(jì)量部門在檢定蒸汽壓力式溫度計(jì)后出具檢定證書
較遠(yuǎn)距離的非腐蝕性液體或氣體溫度的測量。我們
時(shí)，要注意是在蒸汽壓力式溫度計(jì)的測量范圍(而不
常用的是圓形標(biāo)尺蒸汽、氣體壓力式指示溫度計(jì)。 是標(biāo)度范圍)內(nèi)來判斷準(zhǔn)確度等級。
下面就兩種壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及使用過程中的注
從式(1)知，飽和蒸汽壓與溫度成對數(shù)關(guān)系，隨
意事項(xiàng)做簡單論述。
著溫度升高，飽和蒸汽壓急劇增長。當(dāng)溫度超過一
定數(shù)值時(shí)，容積內(nèi)的壓力將超過設(shè)計(jì)允許值而使儀
1 蒸汽壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及 由特點(diǎn)決定
表機(jī)構(gòu)遭到破壞，所以在使用時(shí)必須注意。蒸汽壓
的使用注意事項(xiàng)
力式溫度計(jì)的使用上限較低，一般不超過200℃。
1．1 低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽壓力與溫度的關(guān)系呈 1．2 在蒸汽壓力式溫度計(jì)的密閉系統(tǒng)中，溫包有
鹽量蕉 ： · 37·2／3的容積用來盛放低沸點(diǎn)的液體，其余空間充滿 低 ，因此大氣壓力變化會(huì)造成儀表測量附加誤差，可
了這種液體的飽和蒸汽。由于飽和蒸汽只與汽液分 以在儀表投入使用前在現(xiàn)場重新校正儀表零點(diǎn)以減
界面的溫度有關(guān)，且這個(gè)分界面處于溫包中，所以溫 小此項(xiàng)誤差。
度計(jì)指示的溫度數(shù)值僅與溫包所處的溫度有關(guān)，溫
2 氣體壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及由特點(diǎn)決定
包的大小、溫包內(nèi)填充液體數(shù)量的多少以及毛細(xì)管
的使用注意事項(xiàng)
和彈簧管周圍溫度的變化不會(huì)影響到溫度計(jì)的示
值，也不影響儀表的精度。溫度包可以做到較小，無 2．1 氣體壓力式溫度計(jì)溫包中氣態(tài)介質(zhì)的變化過
環(huán)境附加誤差，無須設(shè)溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。這是蒸汽壓 程相當(dāng)于一個(gè)定容熱力變化過程，即一定量的氣體
力式溫度計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)。 在容積固定的條件下進(jìn)行升溫或降溫。由氣體的熱
由于溫包可以做得較小，再加上汽、液的傳熱性 力學(xué)定律得：
能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于氣體的傳熱性能，因此與氣體壓力式溫
愛2 = T』12 (…2)
度計(jì)相比，它的熱惰性較小。
1．3 液柱高度的影響。蒸氣壓力式溫度計(jì)充壓通 壓力 P與溫度T之間的關(guān)系呈線性，因而它的
常很低，當(dāng)毛細(xì)管及壓力彈簧管內(nèi)充滿液體時(shí)，液柱 刻度標(biāo)尺是均勻等分的。
高度將對壓力表施加一個(gè)正的或負(fù)的壓力，造成附 氣體壓力式溫度計(jì)的感溫介質(zhì)一般為氮?dú)?，?br/>加誤差。當(dāng)溫包所處位置高于表頭時(shí)，液柱高度對 的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且壓力與溫度之間呈線性
壓力表施加的壓力為正，溫度計(jì)示值要比實(shí)際值偏 關(guān)系，壓力不會(huì)因溫度的升高而急劇增長。所以該
高，而當(dāng)溫包低于表頭時(shí)，液柱高度對壓力表施加的 類溫度計(jì)的上限溫度相對于蒸汽壓力式溫度計(jì)的上
壓力為負(fù)，溫度計(jì)示值會(huì)稍有偏低。因此，在使用蒸 限溫度要高許多，一般為500℃～600℃左右。
汽壓力式溫度計(jì)時(shí)，溫包與表頭的位置應(yīng)處于同一 2．2 如果氣體壓力式溫度計(jì)系統(tǒng)中原來的充壓很
高度。 高，毛細(xì)管中的液柱高低對系統(tǒng)的誤差就相對很小。
1．4 大氣壓力的影響。在使用條件下大氣壓力的 所以液柱高度的影響可以忽略不計(jì)。
數(shù)值與儀表標(biāo)定時(shí)不一致，對于蒸氣壓力式溫度計(jì)， 2．3 對于氣體壓力式溫度計(jì)，其封閉系統(tǒng)內(nèi)部的初
由于初始填充壓力和系統(tǒng)的工作壓力一般都比較 始填充壓力較高。因此大氣壓力的波動(dòng)不會(huì)引起過
大的儀表附加誤差。
表 1 蒸汽壓力式溫度計(jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的主要區(qū)別
影響因素 蒸汽壓力式溫度計(jì) 氣體壓力式溫度計(jì)
標(biāo)尺等分 感溫介質(zhì)的壓力與溫度關(guān)系為非線性，所 感溫介質(zhì)的壓力與溫度關(guān)系為線性，所以標(biāo)尺
自身 以標(biāo)尺不等分 等分
特性 溫包大小 溫包較小 溫包較大
使用范圍 不超過20o℃ 可以達(dá)到500*(3~6000C
環(huán)境溫度 對示值不產(chǎn)生附加誤差 對示值有影響，需采取補(bǔ)償措施
大氣壓力 對示值產(chǎn)生附加誤差，使用前需校正 對示值基本無影響
外界因素
安裝位置 表頭與溫包的位置對示值有附加誤差，二 表頭與溫包位置產(chǎn)生的影響可忽略不計(jì)
者應(yīng)盡量處于同一高度
2．4 對于氣體壓力式溫度計(jì)，如果感溫介質(zhì)和毛細(xì) 管。這種方法可以同時(shí)補(bǔ)償毛細(xì)管和彈簧管周圍環(huán)
管材料、彈簧管材料的膨脹系數(shù)不同，環(huán)境溫度變化 境溫度變化所引起的誤差，但其成本較高；另一種方
就會(huì)產(chǎn)生測量誤差。為了減小這一誤差，生產(chǎn)廠家 法就是在彈簧管自由端與傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)之間引入一
的一種作法就是另外再裝一根補(bǔ)償毛細(xì)管和彈簧 個(gè)雙金屬片。環(huán)境溫度變化時(shí)，雙金屬片產(chǎn)生相應(yīng)
·38·的變形，以此來補(bǔ)償彈簧管周圍環(huán)境溫度變化引起 細(xì)管中感溫介質(zhì)會(huì)因?yàn)樗帨囟鹊淖兓箿囟扔?jì)
超限報(bào)警設(shè)置及處理、系統(tǒng)自診斷等。系統(tǒng)根據(jù)用 開放、實(shí)用，贏得了用戶信任；其遠(yuǎn)程監(jiān)測、記錄功能
戶確定的周期對質(zhì)量流量計(jì)的累計(jì)量、瞬時(shí)流量、密 有效強(qiáng)化了計(jì)量管理。
度、溫度信號輪詢采集，以儀表總量與上批次總量之
參考文獻(xiàn)
差為實(shí)發(fā)量，量的確認(rèn)以瞬時(shí)量的變化進(jìn)行邏輯判
斷。采集的主畫面顯示流量計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信 [1]艾默生過程管理 ．DSP數(shù)字信號處理器在科里奧利質(zhì)量流量計(jì)
上的應(yīng)用[J]．世界儀表與自動(dòng)化，2001，11：64--67
息。采集的數(shù)據(jù)存本地?cái)?shù)據(jù)庫，并經(jīng)高速 Modem
[2]陽憲惠．現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，
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1999
理。
淺談?wù)羝麎毫κ綔囟扔?jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的
原 理 、使 用與校正
韋 靖
(山東省計(jì)量科學(xué)研究所，濟(jì)南 250014)
摘 要 本文主要對蒸汽壓力式溫度計(jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的工作原理和特性進(jìn)行了比較，介紹了二者在使
用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，并簡述了一般情況下的校正方法。
關(guān)鍵詞 蒸汽壓力式溫度計(jì)；氣體壓力式溫度計(jì)；溫包；校正
壓力式溫度計(jì)是利用灌充式感溫系統(tǒng)測量溫度 對數(shù)遞增，由式 1表示如下：
的儀器。所謂灌充式感溫系統(tǒng)，是由充有感溫介質(zhì)
logp 一a+1．751ogt—bt+c (1)
的溫包、毛細(xì)管和壓力敏感彈性元件構(gòu)成的全金屬 ￡
式中，a，b，C是由液體的性質(zhì)決定的常數(shù)。
組件。它是根據(jù)在封閉容器中的液體、氣體或低沸
由于是非線性的，所以蒸汽壓力式溫度計(jì)的標(biāo)
點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一
尺刻度不均勻，自標(biāo)尺上限到下限分度越來越密。
原理而制作的，并用壓力表來測量這種壓力變化。
而且低沸點(diǎn)液體在溫度下限時(shí)產(chǎn)生的飽和蒸汽壓很
當(dāng)溫度變化時(shí)，溫包內(nèi)的工作介質(zhì)因膨脹導(dǎo)致壓力
小，只有當(dāng)溫度計(jì)的測溫下限比感溫液體介質(zhì)的沸
變化，該壓力的變化經(jīng)毛細(xì)管傳給彈性元件(如彈簧
點(diǎn)高時(shí)，才可以保證在下限容積內(nèi)具有一定的飽和
管)，使彈性元件變形，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使指針沿儀表標(biāo)
蒸氣壓力。
尺偏轉(zhuǎn)，指示出相應(yīng)的溫度值，從而測得溫度。
綜合以上原因，為盡可能減少此項(xiàng)誤差，蒸汽壓
由于壓力式溫度計(jì)的毛細(xì)管可以長達(dá)幾十米，
力式溫度計(jì)不適用于測量在室溫上下波動(dòng)的溫度。
而且結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中
計(jì)量部門在檢定蒸汽壓力式溫度計(jì)后出具檢定證書
較遠(yuǎn)距離的非腐蝕性液體或氣體溫度的測量。我們
時(shí)，要注意是在蒸汽壓力式溫度計(jì)的測量范圍(而不
常用的是圓形標(biāo)尺蒸汽、氣體壓力式指示溫度計(jì)。 是標(biāo)度范圍)內(nèi)來判斷準(zhǔn)確度等級。
下面就兩種壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及使用過程中的注
從式(1)知，飽和蒸汽壓與溫度成對數(shù)關(guān)系，隨
意事項(xiàng)做簡單論述。
著溫度升高，飽和蒸汽壓急劇增長。當(dāng)溫度超過一
定數(shù)值時(shí)，容積內(nèi)的壓力將超過設(shè)計(jì)允許值而使儀
1 蒸汽壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及 由特點(diǎn)決定
表機(jī)構(gòu)遭到破壞，所以在使用時(shí)必須注意。蒸汽壓
的使用注意事項(xiàng)
力式溫度計(jì)的使用上限較低，一般不超過200℃。
1．1 低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽壓力與溫度的關(guān)系呈 1．2 在蒸汽壓力式溫度計(jì)的密閉系統(tǒng)中，溫包有
鹽量蕉 ： · 37·2／3的容積用來盛放低沸點(diǎn)的液體，其余空間充滿 低 ，因此大氣壓力變化會(huì)造成儀表測量附加誤差，可
了這種液體的飽和蒸汽。由于飽和蒸汽只與汽液分 以在儀表投入使用前在現(xiàn)場重新校正儀表零點(diǎn)以減
界面的溫度有關(guān)，且這個(gè)分界面處于溫包中，所以溫 小此項(xiàng)誤差。
度計(jì)指示的溫度數(shù)值僅與溫包所處的溫度有關(guān)，溫
2 氣體壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及由特點(diǎn)決定
包的大小、溫包內(nèi)填充液體數(shù)量的多少以及毛細(xì)管
的使用注意事項(xiàng)
和彈簧管周圍溫度的變化不會(huì)影響到溫度計(jì)的示
值，也不影響儀表的精度。溫度包可以做到較小，無 2．1 氣體壓力式溫度計(jì)溫包中氣態(tài)介質(zhì)的變化過
環(huán)境附加誤差，無須設(shè)溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。這是蒸汽壓 程相當(dāng)于一個(gè)定容熱力變化過程，即一定量的氣體
力式溫度計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)。 在容積固定的條件下進(jìn)行升溫或降溫。由氣體的熱
由于溫包可以做得較小，再加上汽、液的傳熱性 力學(xué)定律得：
能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于氣體的傳熱性能，因此與氣體壓力式溫
愛2 = T』12 (…2)
度計(jì)相比，它的熱惰性較小。
1．3 液柱高度的影響。蒸氣壓力式溫度計(jì)充壓通 壓力 P與溫度T之間的關(guān)系呈線性，因而它的
常很低，當(dāng)毛細(xì)管及壓力彈簧管內(nèi)充滿液體時(shí)，液柱 刻度標(biāo)尺是均勻等分的。
高度將對壓力表施加一個(gè)正的或負(fù)的壓力，造成附 氣體壓力式溫度計(jì)的感溫介質(zhì)一般為氮?dú)?，?br/>加誤差。當(dāng)溫包所處位置高于表頭時(shí)，液柱高度對 的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且壓力與溫度之間呈線性
壓力表施加的壓力為正，溫度計(jì)示值要比實(shí)際值偏 關(guān)系，壓力不會(huì)因溫度的升高而急劇增長。所以該
高，而當(dāng)溫包低于表頭時(shí)，液柱高度對壓力表施加的 類溫度計(jì)的上限溫度相對于蒸汽壓力式溫度計(jì)的上
壓力為負(fù)，溫度計(jì)示值會(huì)稍有偏低。因此，在使用蒸 限溫度要高許多，一般為500℃～600℃左右。
汽壓力式溫度計(jì)時(shí)，溫包與表頭的位置應(yīng)處于同一 2．2 如果氣體壓力式溫度計(jì)系統(tǒng)中原來的充壓很
高度。 高，毛細(xì)管中的液柱高低對系統(tǒng)的誤差就相對很小。
1．4 大氣壓力的影響。在使用條件下大氣壓力的 所以液柱高度的影響可以忽略不計(jì)。
數(shù)值與儀表標(biāo)定時(shí)不一致，對于蒸氣壓力式溫度計(jì)， 2．3 對于氣體壓力式溫度計(jì)，其封閉系統(tǒng)內(nèi)部的初
由于初始填充壓力和系統(tǒng)的工作壓力一般都比較 始填充壓力較高。因此大氣壓力的波動(dòng)不會(huì)引起過
大的儀表附加誤差。
表 1 蒸汽壓力式溫度計(jì)和氣體壓力式溫度計(jì)的主要區(qū)別
影響因素 蒸汽壓力式溫度計(jì) 氣體壓力式溫度計(jì)
標(biāo)尺等分 感溫介質(zhì)的壓力與溫度關(guān)系為非線性，所 感溫介質(zhì)的壓力與溫度關(guān)系為線性，所以標(biāo)尺
自身 以標(biāo)尺不等分 等分
特性 溫包大小 溫包較小 溫包較大
使用范圍 不超過20o℃ 可以達(dá)到500*(3~6000C
環(huán)境溫度 對示值不產(chǎn)生附加誤差 對示值有影響，需采取補(bǔ)償措施
大氣壓力 對示值產(chǎn)生附加誤差，使用前需校正 對示值基本無影響
外界因素
安裝位置 表頭與溫包的位置對示值有附加誤差，二 表頭與溫包位置產(chǎn)生的影響可忽略不計(jì)
者應(yīng)盡量處于同一高度
2．4 對于氣體壓力式溫度計(jì)，如果感溫介質(zhì)和毛細(xì) 管。這種方法可以同時(shí)補(bǔ)償毛細(xì)管和彈簧管周圍環(huán)
管材料、彈簧管材料的膨脹系數(shù)不同，環(huán)境溫度變化 境溫度變化所引起的誤差，但其成本較高；另一種方
就會(huì)產(chǎn)生測量誤差。為了減小這一誤差，生產(chǎn)廠家 法就是在彈簧管自由端與傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)之間引入一
的一種作法就是另外再裝一根補(bǔ)償毛細(xì)管和彈簧 個(gè)雙金屬片。環(huán)境溫度變化時(shí)，雙金屬片產(chǎn)生相應(yīng)
·38·的變形，以此來補(bǔ)償彈簧管周圍環(huán)境溫度變化引起 細(xì)管中感溫介質(zhì)會(huì)因?yàn)樗帨囟鹊淖兓箿囟扔?jì)
