淺談雙金屬溫度計特點及其檢定方法

金子豪

組成工業(yè)用雙金屬溫度計的主要元件是金屬片，由兩種以上的金屬片疊壓起來構(gòu)成的，其工作原理是利用不同金屬片對溫度的不同感應(yīng)而引發(fā)的不同膨脹程度來進行的。當(dāng)一端的金屬片受熱膨脹時，指針就會發(fā)生變化，從而能夠測量出環(huán)境的溫度。由于雙金屬溫度計的構(gòu)成決定，具備無汞害、易讀數(shù)等優(yōu)點，同時其在使用中對水、腐蝕以及震動都有較好的抗性，同時也無需供電就能夠工作，能夠在不同環(huán)境下進行良好地工作。在實際使用中，雙金屬溫度計測量結(jié)果的準確性是衡量其工作結(jié)果的唯一標準，因此，需要定期對其進行檢定，才能夠及時發(fā)現(xiàn)其中存在的誤差，以便保障其測溫的準確性。而雙金屬溫度計的檢定步驟非常繁瑣，為了方便檢定，本文在遵循檢定規(guī)程的原則，對檢定步驟進行了改進，具體如下。

1 雙金屬溫度計的構(gòu)成及工作原理

1.1 雙金屬溫度計的構(gòu)成

雙金屬溫度計的組成部件較多，主要有保護管、活動端、指針、指針軸、表殼、度盤等。感知溫度的原件主要是疊壓組成多層金屬片，從而就能夠?qū)鉁氐倪B續(xù)變化進行準確記錄。大多數(shù)雙金屬溫度計的金屬片原件呈螺旋狀，這樣就能夠保障測量結(jié)果的準確性。

1.2 雙金屬溫度計的工作原理

在實際使用過程中，由于用來測溫的金屬片膨脹系數(shù)存在一定差異，在受到不同環(huán)境溫度的影響時，就會產(chǎn)生膨脹，感溫原件的體積就會發(fā)生變化。雙金屬溫度計就是利用這種原理來進行溫度測量的，金屬片組成的感溫元件與指針連接，測溫時，一旦進行位移實際變化或者氣溫出現(xiàn)線性關(guān)系時，感溫元件的體積就會出現(xiàn)變化，指針也隨之變化，從而測出環(huán)境的溫度。

2 雙金屬溫度計的特點

雙金屬溫度計的最大特點是感溫原件對溫度的敏感性較高，因此，與普通金屬溫度計相比來說，雙金屬溫度計的反應(yīng)速度較快，穩(wěn)定性較高。同時，雙金屬溫度計在外形上體積小，攜帶和使用都非常方便，能夠適應(yīng)不同場合的溫度測量，線性度較高。正因為如此，雙金屬溫度計在工業(yè)生產(chǎn)中的使用普及率較高。其特點主要包括以下幾個方面：

圖1 雙金屬溫度計

圖2 雙金屬溫度計檢定裝置

（1）熱電勢不受干擾。熱電勢經(jīng)常會受到其他因素的干擾，而雙金屬溫度計則可以有效避免這個問題，其熱電勢是由相自身熱電極材料的熱電性質(zhì)與兩端溫度差決定的，具備較高的穩(wěn)定性，能適應(yīng)多種環(huán)境的溫度測量。

（2）雙金屬溫度計的結(jié)構(gòu)形式較多，體積較小，攜帶方便，且能夠適應(yīng)不同場景的不同要求。

（3）雙金屬溫度計的感溫原件對溫度的敏感性較強，對溫度的相應(yīng)速度快，能夠快速地進行溫度測量，對溫度的變化有非常直觀的反應(yīng)。

（4）雙金屬溫度計的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，構(gòu)成原件大多為金屬，耐用性大，在化工生產(chǎn)溫度檢測中能夠長期使用。

（5）防腐性較強。由于雙金屬溫度計經(jīng)常應(yīng)用于化工生產(chǎn)中的溫度測量，其保護管材能夠?qū)赡芙佑|到的具有腐蝕性的液體、氣體等起到很好的防腐作用，能夠有效避免因環(huán)境問題導(dǎo)致的腐蝕，保障測量結(jié)果的質(zhì)量。

（6）較好承壓性。雙金屬溫度計能夠在不同壓力的環(huán)境中工作，且能夠保障測量結(jié)果的準確性。

此外，雙金屬溫度計還具有電導(dǎo)率較高、電阻溫度系數(shù)較小、熱電勢與溫度間呈線性關(guān)系、線性度好等特點。

雙金屬溫度計雖然具有諸多特點和優(yōu)勢，但在使用的過程中需要全面掌握其使用的各種規(guī)范，從而提高其使用的科學(xué)性和合理性，保障測量結(jié)果的準確性，避免由于人為的操作問題對結(jié)果產(chǎn)生影響。在使用過程中，需要注意的事項包括以下幾點：

（1）不同類型的雙金屬溫度計其應(yīng)用范圍也不一樣，在實際使用中，需要充分了解雙金屬溫度計適用的測溫范圍，一旦使用不當(dāng)?shù)脑捯环矫鏁?dǎo)致測量結(jié)果不準確，同時還有損壞雙金屬溫度計的風(fēng)險。

（2）在實際操作中，雙金屬溫度計必須保持正立，不得傾斜和倒立，除了一些抗震效果較強的雙金屬溫度計外，其他類型的在使用過程中應(yīng)盡量避免振動，以免對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。

（3）在使用過程中，雙金屬溫度計的浸人深度有著嚴格的規(guī)范要求，一旦超過的話就會影響測量準確度。

3 雙金屬溫度計的檢定方法

3.1 檢定條件

在對雙金屬溫度計進行檢定時，要嚴格符合相關(guān)環(huán)境條件要求，溫度需要保持在15℃～35℃之間，環(huán)境的濕度要控制在85%之下。

3.2 檢定標準

雙金屬溫度計的檢定必須按照相關(guān)規(guī)定來進行，目前參照的標準為中國計量出版社出版的《JJG226-2001雙金屬溫度計計量檢定規(guī)程》。同時，檢定的時候允許有一定的誤差范圍，具體見表1。

表1 雙金屬溫度計最大允許誤差及對應(yīng)等級

3.3 檢定儀器

雙金屬溫度計的檢定儀器裝置是保障檢定工作順利完成的重要條件，儀器裝置的選擇必須科學(xué)合理，常用的檢定儀器裝置包括二等標準汞基溫度計、二等標準鉑電阻溫度計、二等標準水銀溫度計。同時，冰點槽、恒溫槽、電測設(shè)備、放大鏡、兆歐表等配套裝置的選擇也應(yīng)保證其科學(xué)合理。

3.4 檢定項目

雙金屬溫度計的檢定項目包含多個，具體見表2。

表2 雙金屬溫度計檢定項目

3.5 檢定注意事項

為了保障雙金屬溫度計檢定的順利進行，在檢定過程中需要注意以下幾個方面。

3.5.1 外觀檢查要求

在對雙金屬溫度計外觀進行檢查時，必須要滿足以下幾個條件：構(gòu)成原價牢固不松動、表面整潔光滑，銜接緊密無腐蝕痕跡；溫度計玻璃整潔、刻線完整，對讀數(shù)不會產(chǎn)生影響；檢查時指針要與度盤保持適當(dāng)距離（≦5mm），不可太近或太遠；溫度計的表盤可清晰顯示溫度計的詳細信息。

3.5.2 示值誤差檢查要求

在實際使用中，溫度計的浸沒長度按照相關(guān)要求應(yīng)是全部浸沒，如果遇到特殊要求，則要參照說明書結(jié)合實際情況而定。如果溫度計是第一次檢定，那么必須要有四個以上的檢定點，如果不是首次檢定，則檢定點可以為三個，但檢定點必須要保持均勻分布。同時，除了上限值和下限值的測量只做單向行程檢定外，其他位置每一個點都需要檢查。

3.5.3 角度調(diào)整誤差及回差檢查的要求

角度調(diào)整誤差的檢查在常溫室內(nèi)即可進行，但要保證最大允許誤差滿足絕對值的要求?；夭羁梢院褪局嫡`差同時進行檢查，其要求是誤差不能超過最大誤差。

3.5.4 重復(fù)性檢查的要求

在進行示值誤差和溫度計回差時，要對各設(shè)定的檢定點進行至少3次的重復(fù)檢查。對于雙金屬溫度計來說，需要將重復(fù)性控制在最大允許誤差絕對值的1/2以下，同時，重復(fù)性檢查并不是必檢項，可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

3.5.5 設(shè)定點誤差檢查的要求

對于第一次檢定的雙金屬溫度計來說，量程的標準應(yīng)該定位在0.1、0.5、0.9三個設(shè)定點上。在后期的使用以及檢定中，可根據(jù)客戶的要求允許一個設(shè)定點以內(nèi)的誤差存在，但該誤差應(yīng)保持在最大允許誤差的1.5倍以下。

3.5.6 切換差檢查的要求

切換差指的是不同切換值之間的差值。如果是第一次檢定的雙金屬溫度計，由于切換差與設(shè)定點誤差的要求基本一致，所以二者可以同時進行檢查。

3.5.7 切換重復(fù)性檢查的要求

對于第一次進行檢定的雙金屬溫度計來說，切換重復(fù)性也是必須要檢查的項目。也就計算同一個設(shè)定點的上切值之間以及下切值之間的最大差值，并取中間的最大值，切換重復(fù)性的誤差要保持在最大允許誤差的1/2以下。

3.5.8 熱穩(wěn)定性檢查的要求

雙金屬溫度計的熱穩(wěn)定性檢查需要進行倆次。其步驟是：將雙金屬溫度計插入恒溫槽內(nèi)，保持300℃停留24h，然后升溫到400℃停留12h，再升溫到500℃停留4h，并且要保證檢查期間內(nèi)的溫度上下波動不能超過2℃。第一次檢查完畢后，帶雙金屬溫度計完全冷卻，按以上步驟在進行第二次檢查，觀察并計算各點的示值誤差，且該誤差要保持在最大允許誤差范圍之內(nèi)。

3.6 檢定周期

雙金屬溫度計的檢定周期通常保持在1年之內(nèi)，由于受到環(huán)境等因素的影響，需要根據(jù)使用的實際情況來確定。

4 結(jié)語

雙金屬溫度計由于其自身的特點，能夠很好地在不同環(huán)境下工作，且測溫范圍較大，可以完成最低-80℃，最高500℃的液體蒸汽和氣體的溫度策略工作，是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中比較常用的一種溫度計。在使用過程中，由于受到不同因素的影響，需要對雙金屬溫度計進行定期檢定，才能夠保障其精確性。大多數(shù)必檢項目是參照相關(guān)規(guī)定進行的，通過檢定的結(jié)果就可以來判斷雙金屬溫度計是應(yīng)該校準還是直接更換，可以有效避免由于測量結(jié)果精度不夠而導(dǎo)致的一系列負面影響。