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

采集、批量及參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)處理、趨勢(shì)圖顯示、 該系統(tǒng)投用 1年來(lái)，計(jì)量準(zhǔn)確、簡(jiǎn)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(kāi)放、實(shí)用，贏得了用戶(hù)信任；其遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、記錄功能
戶(hù)確定的周期對(duì)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(hào)輪詢(xún)采集，以?xún)x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(huà)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(guò)程管理 ．DSP數(shù)字信號(hào)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(kù)，并經(jīng)高速 Modem
[2]陽(yáng)憲惠．現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(cè)、查詢(xún)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(duì)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(jiǎn)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(cè)量溫度 對(duì)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(xiàn)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(lái)越密。
原理而制作的，并用壓力表來(lái)測(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)達(dá)幾十米，
力式溫度計(jì)不適用于測(cè)量在室溫上下波動(dòng)的溫度。
而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中
計(jì)量部門(mén)在檢定蒸汽壓力式溫度計(jì)后出具檢定證書(shū)
較遠(yuǎn)距離的非腐蝕性液體或氣體溫度的測(cè)量。我們
時(shí)，要注意是在蒸汽壓力式溫度計(jì)的測(cè)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(lái)判斷準(zhǔn)確度等級(jí)。
下面就兩種壓力式溫度計(jì)的特點(diǎn)及使用過(guò)程中的注
從式(1)知，飽和蒸汽壓與溫度成對(duì)數(shù)關(guān)系，隨
意事項(xiàng)做簡(jiǎn)單論述。
著溫度升高，飽和蒸汽壓急劇增長(zhǎng)。當(dāng)溫度超過(guò)一
定數(shù)值時(shí)，容積內(nèi)的壓力將超過(guò)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(guò)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(lái)盛放低沸點(diǎn)的液體，其余空間充滿(mǎn) 低 ，因此大氣壓力變化會(huì)造成儀表測(cè)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(chǎng)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?chē)鷾囟鹊淖兓粫?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(wú) 2．1 氣體壓力式溫度計(jì)溫包中氣態(tài)介質(zhì)的變化過(guò)
環(huán)境附加誤差，無(wú)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(guò)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(ài)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(xiàn)性，因而它的
常很低，當(dāng)毛細(xì)管及壓力彈簧管內(nèi)充滿(mǎn)液體時(shí)，液柱 刻度標(biāo)尺是均勻等分的。
高度將對(duì)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)猓?br/>加誤差。當(dāng)溫包所處位置高于表頭時(shí)，液柱高度對(duì) 的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且壓力與溫度之間呈線(xiàn)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(zhǎng)。所以該
高，而當(dāng)溫包低于表頭時(shí)，液柱高度對(duì)壓力表施加的 類(lèi)溫度計(jì)的上限溫度相對(duì)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(lái)的充壓很
高度。 高，毛細(xì)管中的液柱高低對(duì)系統(tǒng)的誤差就相對(duì)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(duì)于蒸氣壓力式溫度計(jì)， 2．3 對(duì)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(guò)
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(xiàn)性，所 感溫介質(zhì)的壓力與溫度關(guān)系為線(xiàn)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(guò)20o℃ 可以達(dá)到500*(3~6000C
環(huán)境溫度 對(duì)示值不產(chǎn)生附加誤差 對(duì)示值有影響，需采取補(bǔ)償措施
大氣壓力 對(duì)示值產(chǎn)生附加誤差，使用前需校正 對(duì)示值基本無(wú)影響
外界因素
安裝位置 表頭與溫包的位置對(duì)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(duì)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?chē)h(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(cè)量誤差。為了減小這一誤差，生產(chǎn)廠(chǎng)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(lái)補(bǔ)償彈簧管周?chē)h(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)