3.2　膨胀式温度计

膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀的原理进行的，分为液体膨胀式、气体膨胀式和固体膨胀式。一般膨胀式温度测量大都在-5～+550℃范围内，用于那些温度测量或控制精度要求较低，不需要自动记录的场合。

膨胀式温度计种类很多，按膨胀基体可分成液体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计及固体膨胀式双金属温度计。

3.2.1　玻璃温度计

玻璃液体温度计简称玻璃温度计（见图3-1），是一种直读式仪表。水银是玻璃温度计最常用的液体，其凝固点为-38.9℃，测温上限为538℃。对于较低温度的测量，可以用其他有机液体（如酒精下限为-62℃，甲苯下限为-90℃，而戊烷下限则可达-201℃）。玻璃温度计具有结构简单、制作容易、价格低廉、测温范围较广、安装使用方便、现场直接读数、一般无须能源，但易破损、测温值难自动远传、记录等特点。

玻璃温度计按使用方式可分全浸式和局浸式两大类。全浸式即把玻璃温度计液柱全部浸没在被测介质中，此种方式的特点是测温准确度高，但读数困难，使用操作不便；局浸式是把玻璃温度计液柱部分（固定长度）浸入被测介质中，部分暴露在空气中，此种方式的特点是读数容易，但测量误差较大，即使采取修正措施，其误差比全浸式仍要大好几倍或更多。

3.2.2　压力温度计

压力温度计是根据一定质量的液体、气体、蒸气在体积不变的条件下其压力与温度成确定函数关系的原理实现其测温功能的。压力温度计的典型结构示意图如图3-2所示。

压力温度计由充有感温介质的温包、传递压力元件（细管）及压力敏感元件（弹簧管）等组成。测温时将其感温包置入被测介质中，感温包内的感温介质（为气体或液体或蒸发液体）因被测温度的高低而导致其体积膨胀或收缩，从而造成压力的增减，压力的变化经毛细管传给弹簧管使其产生变形，进而通过传动机构带动指针偏转，指示出相应的温度。

这类压力温度计其毛细管细而长（规格为1～60m），它的作用主要是传递压力，长度愈长，则温度计响应愈慢；在长度相等条件下，毛细管愈细，则准确度愈高。

压力温度计和玻璃温度计相比，具有强度大、不易破损、读数方便，但准确度较低、耐腐蚀性较差等特点。压力温度计测温范围下限能达-100℃，甚至更低，上限最高可达600℃，常用于汽车、拖拉机、内燃机、汽轮机油水系统的温度测量。

压力温度计适用于工业场合测量各种对铜无腐蚀作用的介质温度，若介质有腐蚀作用应选用防腐型。压力温度计广泛应用于机械、轻纺、化工、制药、食品行业对生产过程中的温度测量和控制。防腐型压力温度计采用全不锈钢材料，适用于中性腐蚀的液体和气体介质的温度测量。

3.2.3　双金属温度计

固体长度随温度变化的情况可用式（3-4）表示，即

L1=L0[1+k（t1-t0）]　　（3-4）

式中：L1——固体在温度t1时的长度；

L0——固体在温度t0时的长度；

k——固体在温度t0，t1之间的平均线膨胀系数。

典型固体膨胀式温度敏感元件是双金属片，它利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时将因弯曲变形而使其一端有明显位移，借此带动指针就构成了双金属温度计。带动电触点实现通断就构成了双金属温度开关。

在一端固定的情况下，如果温度升高，下面的金属B因热膨胀而伸长，上面的金属A却几乎不变。致使双金属片向上翘，温度越高则产生的线膨胀差越大，引起的弯曲角度也越大，如图3-3所示。

其关系可用式（3-5）表示，即

x=G（l2/d）Δt　　（3-5）

式中：x——双金属片自由端的位移，mm；

l——双金属片的长度，mm；

d——双金属片的厚度，mm；

Δt——双金属片的温度变化，℃；

G——弯曲率[将长度为100mm，厚度为1mm的线状双金属片的一端固定，当温度变化1℃（1K）时，另一端的位移称为弯曲率]，取决于头金属片的材质，通常为（5～14）×10-6/K。

将双金属片卷绕成螺旋管，一端固定，另一端带动指针轴，并用保护管保护起来，就构成了工业用的双金属温度计，如图3-4所示。