玻璃液体温度计

玻璃液体温度计的结构基本上是由装有感温液(或称测温介质)的感温泡、玻璃毛细管和刻度标尺三部分组成。感温泡位于温度计的下端，是玻璃液体温度计感温的部分，可容纳绝大部分的感温液，所以也称为贮液泡。感温泡或直接由玻璃毛细管加工制成(称拉泡)或由焊接一段薄壁玻璃管制成(称接泡)。感温液是封装在温度计感温泡内的测温介质，具有体膨胀系数大，黏度小，高温下蒸气压低、化学性能稳定、不变质以及在较宽的温度范围内能保持液态等特点。常用的有水银、甲苯、乙醇和煤油等有机液体。玻璃毛细管是连接在感温泡上的中心细玻璃管，感温液体随温度的变化在里面移动。标尺是将分度线直接刻在毛细管表面，同时标尺上标有数字和温度单位符号，用来表明所测温度的高低。

(1)普通温度表

为测量气温用的玻璃液体温度表。主要由玻璃球、毛细管、刻度尺和外套管等组成(图1所示)。玻璃球中充满水银，毛细管一端有一小口与玻璃球相连，另一端密封，部分液体进入到毛细管中。毛细管后面衬有白瓷板，上面有温度标尺，并在毛细管外面套有较粗的玻璃管，用来保护毛细管。

普通温度表的感应部分通常做成圆球形，刻度分划为0.2℃，实际观测时读数可估计到0.1℃ 。

图1 普通温度表

(2)最高温度表

指用于测量某一时段中最高温度的温度表。亦用水银作为测温液，刻度分划一般为0.5℃，读数时也估计到0.1℃。与普通温度表不同的是，最高温度表在球部和毛细管连接处有一狭窄的通道。这一窄道是通过在球部底壁中熔接长的圆锥形玻璃针伸至毛细管口而形成的，如图2所示 。

图2 最高温度表的窄道结构

当温度上升时，水银膨胀，迫使水银挤过窄道进入毛细管;而当温度下降时，由于水银内聚力不足以克服窄道处的摩擦阻力，毛细管内的水银柱不能缩回到球部，最高温度的示值被保留下来。测量时，最高温度表应横放，且球部略低。为了避免顶部气体压力迫使水银柱返回球部，最高温度表毛细管内液柱上部空间是真空的。

(3)最低温度表

测温液一般采用酒精。由于酒精的热导系数较小，为了增大与空气的接触表面积，球部通常做成叉状或圆柱状。刻度分划一般为0.5℃，读数时可估计到0.1℃。与普通温度表不同的是，在毛细管酒精柱中安放了一个深色的、哑铃形的游标，如图3所示。

图3 哑铃状游标

游标在液柱内可以移动，当温度降低时，酒精液面到达游标顶端，液膜的表面张力克服了游标与毛细管壁的摩擦力而将游标拉向球部方向;当温度升高时，酒精会通过游标与毛细管之间的狭缝逸出，而游标与毛细管之间的摩擦力又足以使它在原地不动。游标远离球部的一段就保持了最低温度的示值。

测量时，最低温度表也应该横放。

(4)曲管地温表

地温表有两套，一套是曲管地温表，用于测量地面以下5厘米、10厘米、15厘米、20厘米深度的土壤温度;另一套为直管地温表，用于测量40厘米、80厘米、160厘米、320厘米深度的土壤温度。

曲管地温表是一种表柱在最低刻度线以下弯成直角或任何其他适当角度的玻璃水银温度表，通常弯曲成135°，如图4所示。曲管地温表用于测量深度为20厘米或少于20厘米深的土壤温度。温度表的球部埋入地下到需要的深度，直接在温度表上读取示值。

图4 曲管地温表的安装

(1)零点永远位移

(2)球部暂时变形

(3)压力变化

(4)刻度不准确

(5)读数方法不正确

(6)热滞效应

(7)酒精温度表产生误差的特殊原因

(8)最高温度表产生误差的特殊原因

上述一系列原因引起的误差，有的属于系统误差，有的属于随机误差。对于系统误差，可以通过检定获得器差，从而对测量结果加以修正。

玻璃液体温度计采用热胀冷缩效应的测温原理:当温度变化时，玻璃球中的液体体积会发生膨胀或收缩，使进入毛细管中的液柱高度发生变化，从刻度上可指示出温度的变化。

温度表的刻度分辨力高低与温度表的灵敏度有关，灵敏度大，则温度表的刻度分辨力高。要提高温度表的灵敏度，可增大测温液的体积或减小毛细管的直径。但增大测温液的体积，不易于与被测物质取得热平衡，造成较大的滞后误差，且容易使球部产生变形;而减小毛细管直径则会使毛细管不易加工均匀，造成液柱上升不均匀，影响测量准确性。因此，应取适当的灵敏度。

另外，温度表的灵敏度还与测温液和玻璃的热膨胀系数之差有关，且成正比。一般均选取热膨胀系数较大的液体作为测温液，而玻璃的热膨胀系数应尽可能的小。常用的测温液有水银和酒精。

第1章 工作用玻璃液体温度计--宣贯JJG 130-2011《工作用玻璃液体温度计》

1.1 玻璃液体温度计生产和质量现状

1.2 检定规程修订的主要内容

1.3 检定规程主要内容的说明

1.4 目前我国检定规程技术要求与国内外标准的比较

1.5 相关试验

试验1-1 一般用途玻璃液体温度计(普通)示值误差检定

试验1-2 高精密玻璃水银温度计示值误差检定

试验1-3 石油产品用(普通)玻璃液体温度计示值误差检定

试验1-4 一般用途玻璃液体温度计(普通)线性度检定

试验1-5 高精密玻璃水银温度计线性度检定

试验1-6 石油产品用玻璃液体温度计线性度检定

试验1-7 恒温槽技术性能测试

试验1-8 高精密玻璃水银温度计不同测量次数对测量结果的影响

试验1-9 玻璃液体温度计露出液柱环境温度的测试

试验1-10 辅助温度计固定在不同位置的测量结果的比对

《国家计量技术法规统一宣贯教材:工作用玻璃液体温度计及其检定装置》是JJG130-2011《工作用玻璃液体温度计》、JJG161-2010《标准水银温度计》和JJF1030-2010《恒温槽技术性能测试规范》的统一宣贯教材，内容包括计量技术法规修订背景情况、修订的主要内容以及编写的技术依据，并对一些长期存在于计量检定中的难点、疑点问题进行了分析探索，通过列举大量试验，验证了相关技术法规中的结论和技术要求，同时还简要介绍了国内外的最新标准。

本书可作为技术法规的宣贯培训教材，供相关计量技术机构、生产企业的计量检定人员使用。