發布日期：2022-11-05 點擊率：81
低溫系統中的低溫測量，主要包括溫度測量、真空測量、液面測量及流量測量幾部分。
溫度測量的國際統一標準是國際溫標(ITS)，我國歷年來均采用這種溫標作為國家法定測溫溫標。現在采用的溫標為1990年國際溫標(ITS-1990)。
溫度測量必須根據測量溫度的范圍選擇測量工具，主要是溫度計。下面介紹幾種常用的溫度計。
1.金屬電阻溫度計
導體或半導體的電阻率隨溫度變化而變化，這是簡單可靠的電阻溫度計的基礎。在961.78℃以下，國際溫標采用了鉑電阻溫度計，除了鉑，其他的材料，如銅、鎳、銦均已被用作電阻溫度計材料。鎳在常溫下易發生變形，因此電阻率會隨時間變化，并且溫度計的穩定性差。銦電阻溫度計在低溫下與鉑電阻相比，具有較高的靈敏度。
安裝電阻溫度計時很重要的一環，是消除熱應力與機械應力，因為應力會產生附加電阻。工業生產中常采用鎧裝鉑電阻溫度計，這些溫度計通常被封裝在直徑大約4mm、長大約10~12mm的圓柱體金屬殼體中。
2.半導體電阻溫度計
由于半導體的電導率與溫度有關，所以這種材料可作電阻溫度計。在高溫條件下，電阻率(電導率的倒數)與熱力學溫度的倒數的指數函數成比例，這是表征半導體的導電特性。在低溫條件下，導電是由于雜質的存在(釋放電子或接受電子)而進行的。
鍺電阻溫度計是一種廣泛應用的半導體電阻溫度計，其中摻入砷，鎵或銻來獲得所需的電阻特性。鍺被密封在一個金屬盒中，接出四根引線。工業用鍺電阻的典型工作范圍在1.5~100 K之間。鍺電阻溫度計通常在七個溫度點標定。
由于碳電阻具有靈敏度高、價廉、體積小，以及相對簡單的電阻溫度曲線等特點，碳電阻溫度計也已被廣泛用作低溫測量用溫度計。
3.熱電偶溫度計
熱電偶可用于常溫范圍溫度測量，也可用于低溫環境中的溫度測量。熱電偶的一個接點被放入被測溫度中，另一個接點放入參考溫度環境中。例如：用冰浴作為參考點，用熱電偶測量低溫，若所需確定溫度分辨率為0.1K左右，則在所測熱電勢為5mV或5mV以上時，測量儀表必須具有1μV的精度；如采用液氮浴(或用液氫浴)作為參考點，則總的熱電勢將減小。采用低溫參考點的好處是可大大減小沿熱電偶導線的傳導熱。
溫度的指示可通過所測量的熱電勢，由標定曲線關系(對應某一定參考溫度下)轉化而確定。
常用低溫熱電偶有三種：銅-康銅(T型)、鎳鉻康銅(E型)、鎳鉻鎳硅(K型)熱電偶，常用于-200℃至環境溫度(或以上)的測溫范圍；鎳鉻金鐵(鐵的質量分數為3%)熱電偶，則可用于10~180K的低溫范圍。
熱電偶的一種不利之處是熱電勢太小，通常是毫伏級的。這個問題可用幾個熱電偶構成熱電偶堆來解決。熱電偶堆的熱電勢是堆積熱電偶的熱電勢之和，即對n個熱電偶疊加，熱電勢是單個熱電偶的熱電勢的n倍。
沿熱偶導線的傳導熱，可能對熱電偶測溫帶來嚴重誤差。減少這種情況的是：讓一定長度的熱電偶導線，通過一較低溫度的等溫環境(熱沉)，這樣誤差將會減小。另外，采用直徑很小的熱偶導線，也可大大減小測溫誤差。
4.蒸汽壓溫度計
蒸汽壓溫度計是利用液體的飽和蒸汽壓與蒸汽接觸的液體溫度的固定函數的性質來測量溫度的。溫度計包括一個充滿純氣體的溫包，它可在感溫范圍內被冷凝。溫包通過一個毛細管與測壓裝置相連。
蒸汽壓溫度計優點是在應用溫度范圍內有較高的靈敏度。例如在溫度范圍為63~80 K,氮氣溫度計的靈敏度為15~3 kPa/K。同樣，蒸汽壓溫度計不像定容氣體溫度計那樣，需要對固定容積或氣體非理想性作修正。此種溫度計的一大缺點是測溫范圍太小，單種液體不能用于測量液He至環境溫度的所有溫度。雖然蒸汽壓溫度計可被用于測量從三相點至臨界點的溫度范圍，這些溫度計通常僅用于蒸氣壓在5~250kPa范圍的溫度測量。
溫度計中流體的純度至關重要，很少量的雜質將會導至蒸汽壓偏離純物質的飽和蒸氣壓力與溫度的關系。同時應該注意，固定容積應該足夠小，而且連接管的溫度不低于感溫包的溫度。
(慧樸科技，huiputech)
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