玻璃液體溫度計

玻璃液體溫度計的結(jié)構(gòu)基本上是由裝有感溫液(或稱測溫介質(zhì))的感溫泡、玻璃毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分組成。感溫泡位于溫度計的下端，是玻璃液體溫度計感溫的部分，可容納絕大部分的感溫液，所以也稱為貯液泡。感溫泡或直接由玻璃毛細(xì)管加工制成(稱拉泡)或由焊接一段薄壁玻璃管制成(稱接泡)。感溫液是封裝在溫度計感溫泡內(nèi)的測溫介質(zhì)，具有體膨脹系數(shù)大，黏度小，高溫下蒸氣壓低、化學(xué)性能穩(wěn)定、不變質(zhì)以及在較寬的溫度范圍內(nèi)能保持液態(tài)等特點。常用的有水銀、甲苯、乙醇和煤油等有機(jī)液體。玻璃毛細(xì)管是連接在感溫泡上的中心細(xì)玻璃管，感溫液體隨溫度的變化在里面移動。標(biāo)尺是將分度線直接刻在毛細(xì)管表面，同時標(biāo)尺上標(biāo)有數(shù)字和溫度單位符號，用來表明所測溫度的高低。

(1)普通溫度表

為測量氣溫用的玻璃液體溫度表。主要由玻璃球、毛細(xì)管、刻度尺和外套管等組成(圖1所示)。玻璃球中充滿水銀，毛細(xì)管一端有一小口與玻璃球相連，另一端密封，部分液體進(jìn)入到毛細(xì)管中。毛細(xì)管后面襯有白瓷板，上面有溫度標(biāo)尺，并在毛細(xì)管外面套有較粗的玻璃管，用來保護(hù)毛細(xì)管。

普通溫度表的感應(yīng)部分通常做成圓球形，刻度分劃為0.2℃，實際觀測時讀數(shù)可估計到0.1℃ 。

圖1 普通溫度表

(2)最高溫度表

指用于測量某一時段中最高溫度的溫度表。亦用水銀作為測溫液，刻度分劃一般為0.5℃，讀數(shù)時也估計到0.1℃。與普通溫度表不同的是，最高溫度表在球部和毛細(xì)管連接處有一狹窄的通道。這一窄道是通過在球部底壁中熔接長的圓錐形玻璃針伸至毛細(xì)管口而形成的，如圖2所示 。

圖2 最高溫度表的窄道結(jié)構(gòu)

當(dāng)溫度上升時，水銀膨脹，迫使水銀擠過窄道進(jìn)入毛細(xì)管;而當(dāng)溫度下降時，由于水銀內(nèi)聚力不足以克服窄道處的摩擦阻力，毛細(xì)管內(nèi)的水銀柱不能縮回到球部，最高溫度的示值被保留下來。測量時，最高溫度表應(yīng)橫放，且球部略低。為了避免頂部氣體壓力迫使水銀柱返回球部，最高溫度表毛細(xì)管內(nèi)液柱上部空間是真空的。

(3)最低溫度表

測溫液一般采用酒精。由于酒精的熱導(dǎo)系數(shù)較小，為了增大與空氣的接觸表面積，球部通常做成叉狀或圓柱狀?？潭确謩澮话銥?.5℃，讀數(shù)時可估計到0.1℃。與普通溫度表不同的是，在毛細(xì)管酒精柱中安放了一個深色的、啞鈴形的游標(biāo)，如圖3所示。

圖3 啞鈴狀游標(biāo)

游標(biāo)在液柱內(nèi)可以移動，當(dāng)溫度降低時，酒精液面到達(dá)游標(biāo)頂端，液膜的表面張力克服了游標(biāo)與毛細(xì)管壁的摩擦力而將游標(biāo)拉向球部方向;當(dāng)溫度升高時，酒精會通過游標(biāo)與毛細(xì)管之間的狹縫逸出，而游標(biāo)與毛細(xì)管之間的摩擦力又足以使它在原地不動。游標(biāo)遠(yuǎn)離球部的一段就保持了最低溫度的示值。

測量時，最低溫度表也應(yīng)該橫放。

(4)曲管地溫表

地溫表有兩套，一套是曲管地溫表，用于測量地面以下5厘米、10厘米、15厘米、20厘米深度的土壤溫度;另一套為直管地溫表，用于測量40厘米、80厘米、160厘米、320厘米深度的土壤溫度。

曲管地溫表是一種表柱在最低刻度線以下彎成直角或任何其他適當(dāng)角度的玻璃水銀溫度表，通常彎曲成135°，如圖4所示。曲管地溫表用于測量深度為20厘米或少于20厘米深的土壤溫度。溫度表的球部埋入地下到需要的深度，直接在溫度表上讀取示值。

圖4 曲管地溫表的安裝

(1)零點永遠(yuǎn)位移

(2)球部暫時變形

(3)壓力變化

(4)刻度不準(zhǔn)確

(5)讀數(shù)方法不正確

(6)熱滯效應(yīng)

(7)酒精溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因

(8)最高溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因

上述一系列原因引起的誤差，有的屬于系統(tǒng)誤差，有的屬于隨機(jī)誤差。對于系統(tǒng)誤差，可以通過檢定獲得器差，從而對測量結(jié)果加以修正。

玻璃液體溫度計采用熱脹冷縮效應(yīng)的測溫原理:當(dāng)溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發(fā)生膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。

溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關(guān)，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細(xì)管的直徑。但增大測溫液的體積，不易于與被測物質(zhì)取得熱平衡，造成較大的滯后誤差，且容易使球部產(chǎn)生變形;而減小毛細(xì)管直徑則會使毛細(xì)管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)取適當(dāng)?shù)撵`敏度。

另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數(shù)之差有關(guān)，且成正比。一般均選取熱膨脹系數(shù)較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。

第1章 工作用玻璃液體溫度計--宣貫JJG 130-2011《工作用玻璃液體溫度計》

1.1 玻璃液體溫度計生產(chǎn)和質(zhì)量現(xiàn)狀

1.2 檢定規(guī)程修訂的主要內(nèi)容

1.3 檢定規(guī)程主要內(nèi)容的說明

1.4 目前我國檢定規(guī)程技術(shù)要求與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的比較

1.5 相關(guān)試驗

試驗1-1 一般用途玻璃液體溫度計(普通)示值誤差檢定

試驗1-2 高精密玻璃水銀溫度計示值誤差檢定

試驗1-3 石油產(chǎn)品用(普通)玻璃液體溫度計示值誤差檢定

試驗1-4 一般用途玻璃液體溫度計(普通)線性度檢定

試驗1-5 高精密玻璃水銀溫度計線性度檢定

試驗1-6 石油產(chǎn)品用玻璃液體溫度計線性度檢定

試驗1-7 恒溫槽技術(shù)性能測試

試驗1-8 高精密玻璃水銀溫度計不同測量次數(shù)對測量結(jié)果的影響

試驗1-9 玻璃液體溫度計露出液柱環(huán)境溫度的測試

試驗1-10 輔助溫度計固定在不同位置的測量結(jié)果的比對

《國家計量技術(shù)法規(guī)統(tǒng)一宣貫教材:工作用玻璃液體溫度計及其檢定裝置》是JJG130-2011《工作用玻璃液體溫度計》、JJG161-2010《標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計》和JJF1030-2010《恒溫槽技術(shù)性能測試規(guī)范》的統(tǒng)一宣貫教材，內(nèi)容包括計量技術(shù)法規(guī)修訂背景情況、修訂的主要內(nèi)容以及編寫的技術(shù)依據(jù)，并對一些長期存在于計量檢定中的難點、疑點問題進(jìn)行了分析探索，通過列舉大量試驗，驗證了相關(guān)技術(shù)法規(guī)中的結(jié)論和技術(shù)要求，同時還簡要介紹了國內(nèi)外的最新標(biāo)準(zhǔn)。

本書可作為技術(shù)法規(guī)的宣貫培訓(xùn)教材，供相關(guān)計量技術(shù)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)的計量檢定人員使用。