在化工生產(chǎn)中溫度是個最常見和非常重要的物理參數(shù)。由于物體的很多物理及化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，很多生產(chǎn)過程都必須在適當?shù)臏囟认虏拍苓M行，因此，對溫度進行精確的測量和控制十分重要。首先溫度是不可以直接測量的，只能通過熱交換進行測量！
雙金屬溫度計
一、雙金屬溫度計的工作原理
雙金屬溫度計的工作原理是利用二種不同溫度膨脹系數(shù)的金屬，為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當多層金屬片的溫度改變時，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。 由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉(zhuǎn)動的指針相連，因此，當雙金屬片感受到溫度變化時，指針即可在一圓形分度標尺上指示出溫度來。
這種儀表的測溫范圍一般在-80℃～+500℃間，允許誤差均為標尺量程的1.5%左右。
二、雙金屬溫度計分類
普通雙金屬溫度計、耐震型雙金屬溫度計、電節(jié)點雙金屬溫度計。 按雙金屬溫度計指針盤與保護管的連接方向可以把雙金屬溫度計分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種。 ① 軸向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管垂直連接。
② 徑向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管平行連接。 ③ 135°向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管成135°連接。 ④ 萬向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管連接角度可任意調(diào)整。
三、選型與使用
在選用雙金屬溫度計時要充分考慮實際應(yīng)用環(huán)境和要求，如表盤直徑、精度等級、安裝固定方式、被測介質(zhì)種類及環(huán)境危險性等。除此之外，還要重視性價比和維護工作量等因素。
此外，雙金屬溫度計在使用過程中應(yīng)注意以下幾點：
A、雙金屬溫度計保護管浸入被測介質(zhì)中長度必須大于感溫元件的長度，一般浸入長度大于100mm,0-50℃量程的浸入長度大于150mm，以保證測量的準確性。
B、各類雙金屬溫度計不宜用于測量敞開容器內(nèi)介質(zhì)的溫度，帶電接點溫度計不宜在工作震動較大的場合的控制回路中使用。
C、雙金屬溫度計在保管、使用安裝及運輸中，應(yīng)避免碰撞保護管，切勿使保護管彎曲變型及將表當扳手使用。
D、溫度計在正常使用的情況下應(yīng)予定期檢驗。一般以每隔六個月為宜。電接點溫度計不允許在強烈震動下工作，以免影響接點的可靠性。
E、儀表經(jīng)常工作的溫度最好能在刻度范圍的1/3～2/3處。
壓力式溫度計
一、 壓力式溫度計的工作原理
壓力式溫度計的原理是基于密閉測溫系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關(guān)系，而進行溫度測量的。當溫包感受到溫度變化時，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產(chǎn)生位移，再由齒輪放大機構(gòu)把位移變?yōu)橹甘局怠?二、 壓力式溫度計組成
壓力式溫度計由敏感元件溫包，傳壓毛細管和彈簧管壓力表組成。 若給系統(tǒng)充以氣體，如氮氣，稱為充氣式壓力式溫度計，測溫上限可達500℃，壓力與溫度的關(guān)系接近于線性，但是溫包體積大，熱慣性大。
若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測溫范圍分別為－40℃～200℃和－40℃～170℃，
若充以低沸點的液體，其飽和汽壓應(yīng)隨被測溫度而變，如丙酮，用于50℃～200℃。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關(guān)系，故溫度計刻度是不均勻的。
三、 壓力式溫度計的特點
必須將溫包全部浸入被測介質(zhì)；毛細管最長不超過60 m；儀表精度低，但使用簡便，而且抗震動。
電阻式溫度計
一、 電阻式溫度計的工作原理
熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度或者與溫度有關(guān)的參數(shù)。
絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大，即具有正的電阻溫度系數(shù)。而大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負的電阻溫度系數(shù)，即溫度越高電阻越小。
二、 電阻式溫度計對材料的要求
1、在測溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定； 2、復(fù)現(xiàn)性好；
3、電阻溫度系數(shù)大，以得到高靈敏度； 4、電阻率大，可以得到小體積元件； 5、電阻溫度特性盡可能接近線性； 6、價格低廉。
三、 常用的熱電阻元件
常用的熱電阻元件有：鉑熱電阻 、銅熱電阻 、半導(dǎo)體熱敏電阻 。 鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成，具有測溫精度高、性能穩(wěn)定
復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點，因此在基準、實驗室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護方可使用。鉑絲純度是決定溫度計精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測溫精度也越高。
銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)也較大，且價格便宜，所以在一些測量精度要求不是很高的情況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于100℃的氣氛中易被氧化，故多用于測量－50～150℃溫度范圍。
半導(dǎo)體熱敏電阻 優(yōu)點:負電阻溫度系數(shù)大，因此靈敏度高。電阻率大，可作成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有熱慣性小和可測量點溫度或動態(tài)溫度。
缺點：同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差、精度較低。
四、 熱電阻的接線方式
二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二
線制，這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻R，R大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合
三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線
的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的常用的。
四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
五、 熱電阻的安裝要求
對熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準確，安全可靠及維修方便，
而且不影響設(shè)備運行和生產(chǎn)操作。在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點：
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。
2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度：
1）對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；
2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm。
3）假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。
4）當測量原件插入深度超過1m時，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護套管。
3）假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。
4）當測量原件插入深度超過1m時，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護套管。
熱電偶溫度計
利用不同導(dǎo)體間的“熱電效應(yīng)"現(xiàn)象制成的，具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、應(yīng)用范圍廣、準確度高、熱慣性小等優(yōu)點。且能直接輸出電信號，便于信號的傳輸、自動記錄和自動控制。
一、 熱電偶的工作原理
兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料A和B組成閉合回路，如果A和B所組成回路的兩個接合點處的溫度不相同，則回路中就有電流產(chǎn)生，說明回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。也稱為塞貝克效應(yīng)。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電動勢，通常稱為熱電勢。
熱電勢是由兩部分電勢組成的，即接觸電勢和溫差電勢。
接觸電勢 當兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料相互接觸時，由于內(nèi)部
電子密度不同，例如材料A的電子密度大于材料B，則會有一部分電子從A擴散到B，使得A失去電子而呈正電位，B獲得電子而呈負電位，最終形成由A向B的靜電場。靜電場的作用又阻止電子進一步地由A向B擴散。
當擴散力和電場力達到平衡時，材料A和B之間就建立起一個固定的電動勢。
由于兩種材料自由電子密度不同而在其接觸處形成電動勢的現(xiàn)象，稱為珀爾帖效應(yīng)。其電動勢稱為珀爾帕電勢或接觸電勢。
理論上已證明該接觸電勢的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)和接觸面溫度的高低。
結(jié)論：接觸電勢的大小只與接點溫度的高低以及導(dǎo)體A和B的電子密度有關(guān)。溫度越高，接觸電勢越大，兩種材料電子密度比值越大，接觸電勢也越大。
因材料兩端溫度不同，則兩端電子所具有的能量不同，溫度較高的一端電子具有較高的能量，其電子將向溫度較低的一端運動，于是在材料兩端之間形成一個由高溫端向低溫端的靜電場，這個電場將吸引電子從溫度低的一端移向溫度高的一端，最后達到動態(tài)平衡。
由于同一種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料因其兩端溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為湯姆遜效應(yīng)。其產(chǎn)生的電動勢稱為湯姆遜電動勢或溫差電勢。溫差電勢的方向是由低溫端指向高溫端，其大小與材料兩端溫度和材料性質(zhì)有關(guān)。
熱電偶回路熱電勢的大小，只與組成熱電偶的材料和材料兩端連接點所處的溫度有關(guān)，與熱電偶絲的直徑、長度及沿程溫度分布無關(guān)。
只有用兩種不同性質(zhì)的材料才能組成熱電偶，相同材料組成的閉合回路不會產(chǎn)生熱電勢。
熱電偶的兩種材料確定之后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端接點的溫度有關(guān)。如果T0已知且恒定，則f(T0)為常數(shù)。回路總熱電勢EAB(T,T0)只是溫度的單值函數(shù)。
