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嘉科集團特別講述溫度傳感器簡史,漲知識

文章來源:嘉科集團 人氣:623 發表時間:2017-11-24 19:00:14
嘉科集團特別講述溫度傳感器簡史,漲知識   對熱冷的感知是人類體驗的基礎,然而找出測量溫度的方法卻難倒了很多偉人。目前尚不清楚是古希臘人還是中國人最早找到測溫的方法,就我們所知,溫度傳感器的歷史從文藝復興時期開始。   本文簡單陳述了溫度測量面臨的挑戰,然后從以下幾個方面介紹了測溫設備的發展:   膨脹觀察   溫度對電導率和電阻的影響   輻射熱能的探測   最后,本文附上了各類溫標的起源和發展。   測量的挑戰
此文關鍵字:溫度傳感器,溫度傳感器簡史

三国全面战争大地图版修改器: 嘉科集團特別講述溫度傳感器簡史,漲知識

三国全面战争秘籍招兵 www.lqdvm.icu   對熱冷的感知是人類體驗的基礎,然而找出測量溫度的方法卻難倒了很多偉人。目前尚不清楚是古希臘人還是中國人最早找到測溫的方法,就我們所知,溫度傳感器的歷史從文藝復興時期開始。

  本文簡單陳述了溫度測量面臨的挑戰,然后從以下幾個方面介紹了測溫設備的發展:

  膨脹觀察

  溫度對電導率和電阻的影響

  輻射熱能的探測

  最后,本文附上了各類溫標的起源和發展。

  測量的挑戰

  熱用來衡量一個整體或一塊材料的能量——能量越多,物體越熱。但不像質量和長度這樣的物理性質,熱很難衡量。大部分測量方法都是間接的,即通過觀察加熱時物體的效果,以此來推斷溫度。

溫度傳感器簡史

  創造一種測量刻度一直都是一個挑戰。1664年,羅伯特·胡克提議用水的冰點作為基準點,以此來測量溫度。同一時期,奧勒·雷默發現確定兩個固定點很有必要,這樣可以在兩點間插入溫度。他選擇的點就是胡克的冰點和水的沸點。當然,這也留下了一個開放性的問題,即如何得到熱物體和冷物體的溫度。

  蓋·呂薩克和其他研究氣體定律的科學家解答了這個問題。19世紀時期,他們在觀察恒壓下溫度對氣體的影響時,發現溫度升高1攝氏度,體積就會增大1/267,(后來修改為1/273.15)。由此引出了負273.15℃絕對零點的概念。

  觀察膨脹:液體和雙金屬

  據報道,伽利略在1592年左右建造了一個顯示溫度變化的裝置。這似乎是運用一個容器內空氣的收縮來影響水柱,而水柱的高度暗示了冷卻的程度。然而,這很容易受空氣壓力的影響,只算是個新奇的事物。

  目前我們所知的溫度計是由三托里奧(Santorio Santorii)在意大利于1612年發明的。他把液體密封在一個玻璃管內,觀察其膨脹時的移動。在管子上做一些刻度更容易觀察變化,但這套系統還是缺少精準的單元。

  和雷默一起共事的是加布里埃爾·華倫海特。他用酒精和水銀作為液體,開始生產溫度計。水銀是完美的,因為它在一個大范圍內對溫度變化有著線性的響應,但它具有毒性,使用越來越少。人們開發了其他的液體來替代它。盡管控制球狀物浸入的深度很重要,但液體溫度計目前仍被廣泛使用。使用熱電偶有助于保證良好的熱傳遞。

  雙金屬溫度傳感器發明于19世紀末期。它利用了兩種金屬片結合時的不均勻膨脹現象。溫度改變造成金屬片彎曲,這可用來激活類似于用在氣格柵里的恒溫器或計量器。這種傳感器的精度不高,可能是正負兩度,但因其低廉的價格,它們的應用也十分廣泛。

  熱電效應

  19世紀初期,電是科學探究中令人興奮的領域,科學家很快就發現不同金屬具有不同的電阻和傳導性。1821年,托馬斯·約翰塞貝克發現把不同的金屬末端連在一起,然后放在不同溫度下,就會產生電壓。珀爾貼發現熱電偶效應可逆,且能用來冷卻。

  同一年,漢弗萊·戴維演示了金屬的電阻率和溫度相關。五年后,貝克雷爾提議用鉑-鉑熱電偶進行溫度測量,但直到1829年才由利奧波德真正創造了這個設備。

  鉑也可用在電阻溫度探測器中,這由邁爾斯在1932年發明。它測量一段長度的鉑線的電阻,并逐漸被認為是測量最精準的溫度傳感器類型。

  繞線RTD具有易碎的特征,因此不適合工業應用。近些年見證了薄膜RTD的發展,薄膜RTD精度不及繞線RTD,但它更加堅固。

  20世紀也見證了半導體測溫設備的發明。半導體測溫設備響應溫度變化,且具有高精度,但直到最近,它還是缺少線性度。

  熱輻射

  非常熱的金屬和熔融金屬會發熱,散發出熱量和可見光。在較低溫度下,它們也會輻射熱能,但具有更長的波長。英國天文學家威廉·赫歇爾在1800年首次發現這個模糊光或紅外光會產熱。在和同胞梅洛尼一起工作時,羅貝里發現了探測這種輻射能量的方法,即把熱電偶一系列地連接起來,產生熱電堆。

  緊接其后的是1878年的輻射熱測定器。這由美國塞繆爾·蘭利發明,它采用兩根鉑條,一根在單臂電橋安排中變黑。紅外輻射加熱產生了可測量的電阻變化。

  輻射熱測定器對大范圍波長的紅外線很敏感。與此相反,自1940年代開始發展的輻射量子探測器類型的設備只對一個有限波段內的紅外線做出響應。

  今天,價格便宜的高溫計應用十分廣泛,而且熱成像攝像機價格下滑,應用將會更加廣泛。

  溫標

  當華氏制作溫度計時,他意識到他需要一個溫標。他把30度鹽水設為冰點,把超過180度鹽水設為沸點。隨后,便開始使用純水,純水在一個稍高的溫度下結冰,即在32華氏度結冰,在212華氏度沸騰。

  25年后,安德斯·攝氏提議用0100的標度,今天的攝氏度也就是用他的名字命名的。后來,威廉·湯姆森發現了在標度一端設定固定點的好處,隨后,開爾文提議把絕對零度設置為攝氏度系統的起點。這就形成了今天科學領域使用的開氏溫標。

 

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