温度的测量

温度的测量是通过使用测温仪器对物体或环境的温度进行检测记录。在进行温度测量时，总是选择一种在一定温度范围内随温度变化的物理量作为温度的标志，根据所依据的物理定律，由该物理量的数值显示被测物体的温度。

随着测温技术的发展，现代温度测量的方法已达好几十种之多。根据温度测量所依据的物理定律和所选择作为温度标志的物理量，测量方法可以归纳成下列几类。

一、压力测温法

压力测温温度计有定容式气体温度计、工业用压力表式温度计、和低温下的蒸气压温度计三种。压力测温法采用压强作为温度的标志。

a、定容气体温度计保持一定质量某种气体的体积不变，用其压强变化来指示温度。这种温度计通常由温泡、连接毛细管、隔离室和精密压力计等组成。它是测量热力学温度的主要手段。1968年国际实用温标的大多数定义固定点的指定值都是根据这种温度计的测定结果来确定的。它在温标的建立和研究中起着重要的作用，而很少用于一般测量。

b、压力表式温度计其密闭系统由温泡、连接毛细管和压力计弹簧组成，在密闭系统中充有某种媒质。当温泡受热时，其中所增加的压力由毛细管传到压力计弹簧。弹簧的弹性形变使指针偏转以指示温度。温泡中的工作媒质有三种：气体、蒸气和液体。①气体媒质温度计如用氮气作媒质，Z高可测到500～550°C；用氢气作媒质，Z低可测到-120°C。这类温度计适用于工业上测量精度要求不高的温度测量。

c、蒸气压温度计用于低温测量。它是根据化学纯物质的饱和蒸气压与温度有确定关系的原理来测定温度的一种温度计。它由温泡、连接毛细管和精密气压计等组成，工作媒质有氧、氮、氖、氢和氦。充氧的温度计使用范围为54.361～94K,氮为63～84K,氖为24.6～40K,氢为13.81～30K,氦为0.2～5.2K。蒸气压温度计的测温精度高，装置较为复杂，但比气体温度计简单，在测温学实验中常用作标准温度计。

二、膨胀测温法

膨胀测温法采用几何量(体积、长度)作为温度的标志。Z常见的是利用液体的体积变化来指示温度的温度检测仪器。还有定压气体温度计和双金属温度计等。

a、玻璃液体温度计这种温度计由温泡、玻璃毛细管和刻度标尺等组成。从结构上可分三种：棒式温度计的标尺直接刻在厚壁毛细管上：内标式温度计的标尺封在玻璃套管中；外标式温度计的标尺则固定在玻璃毛细管之外。温泡和毛细管中装有某种液体。Z常用的液体为汞、酒精和甲苯等。温度变化时毛细管内液面直接指示出温度。

b、定压气体温度计对一定质量的气体保持其压强不变，采用体积作为温度的标志。它只用于测量热力学温度（见热力学温标），很少用于实际的温度测量。

三、电学测温法

电学测温法范畴的温度计主要有热电阻温度计、电偶温度计和半导体热敏电阻温度计。电学测温采用某些随温度变化的电学量作为温度的标志。

a、电阻温度计根据导体电阻随温度的变化规律来测量温度。Z常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件。主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计。低温下还使用铑铁、碳和锗电阻温度计。精密铂电阻温度计目前是测量准确度Z高的温度计，Z高准确度可达万分之一摄氏度。在-273.34～630.74°C范围内，它是复现国际实用温标的基准温度计。

b、热电偶温度计是一种在工业上使用极广泛的温度测量仪器。热电偶由两种不同材料的金属丝组成。两种丝材的一端焊接在一起，形成工作端，置于被测温度处；另一端称为自由端，与测量仪表相连，形成一个封闭回路。当工作端与自由端的温度不同时，回路中就会出现热电动势（见温差电现象）。当自由端温度固定时(如 0°C)，热电偶产生的电动势就由工作端的温度决定。热电偶的种类有数十种之多。有的热电偶能测高达 3000°C的高温，有的热电偶能测量接近零度的低温。

c、半导体热敏电阻温度计则是利用半导体器件的电阻随温度变化的规律来测定温度，主要用于低精度测量，灵敏度很高。

四、其它测温方法

1、声学测温法

声学测温法采用声速作为温度标志，根据理想气体中声速的二次方与开尔文温度成正比的原理来测量温度。通常用声干涉仪来测量声速。这种仪表称为声学温度计。主要用于低温下热力学温度的测定。

2、磁学测温法

磁学温度计主要用于低温范围，在超低温（小于1K）测量中，是一种重要的测温手段。磁学测温法根据顺磁物质的磁化率与温度的关系（见顺磁性）来测量温度。

3、频率测温法

频率测温法采用频率作为温度标志，根据某些物体的固有频率随温度变化的原理来测量温度。这种温度计叫频率温度计。在各种物理量的测量中，频率(时间)的测量准确度Z高（相对误差可小到1×10）,近些年来频率温度计受到人们的重视，发展很快。石英晶体温度计的分辨率可小到万分之一摄氏度或更小，还可以数字化，故得到广泛使用。此外，核磁四极共振温度计也是以频率作为温度标志的温度计。

五、高精度温度测量仪器

高精度仪器，利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象；在定容条件下，气体（或蒸气）的压强因不同温度而变化；热电效应的作用；电阻随温度的变化而变化；热辐射的影响等发生单调的、显著的变化，用来标志温度而制成温度计。

根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等

根据使用目的的不同，已设计制造出多种温度计。其设计的依据有：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象；在定容条件下，气体（或蒸气）的压强因不同温度而变化；热电效应的作用；电阻随温度的变化而变化；热辐射的影响等。

一般说来，一切物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可用来标志温度而制成温度计。