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金莎娱乐官方网站讲述关于温度传感器的历史

来源:发表时间:2019-01-19

    温度历史冷热的感觉是人类经验的基础,但找到测量温度的方法已经挑战了许多伟大的思想。目前尚不清楚古希腊人或中国人是否有办法测量温度,据金莎娱乐官方网站所知,温度传感器的历史始于文艺复兴时期。

    热量衡量身体或物质的能量——能量越多,热量就越高。但与质量和长度的物理特性不同,它很难测量。大多数方法都是间接的,观察热量对某些东西的影响并从中推断出温度。

    创建衡量标准也是一项挑战。在1664年,罗伯特胡克提出将水的冰点用作零点,温度由此测量。大约在同一时间,Ole Roemer看到了两个固定点的需要,允许它们之间的插值。他选择的要点是胡克的冰点,也是水的沸点。当然,这就留下了热或冷的东西可以得到的问题。

    这是由Gay-Lussac和其他研究天然气法的科学家所回答的。在19世纪,在研究恒定压力下温度对气体的影响时,他们观察到体积上升了每摄氏度1/267的分数(后来修改为1 / 273.15)。这导致了零下273.15°C的绝对零点概念。观察扩张:液体和双金属据报道,伽利略在1592年左右建造了一个显示温度变化的装置。这似乎利用容器中的空气收缩来绘制一列水,柱的高度表示冷却程度。然而,这受到空气压力的强烈影响,仅仅是一种新奇。

    咱们所知道的温度计是1612年由Santorio Santorii在意大利发明的。他将液体密封在玻璃管内,观察它在膨胀时如何向上移动。管上的刻度使得更容易看到变化,但系统缺少精确的单位。

    与罗默合作的是Daniel Gabriel Fahrenheit。他开始制造温度计,使用酒精和汞作为液体。汞是理想的,因为它在很大范围内对温度变化具有非常线性的响应,但对毒性的担忧导致使用减少。现在已经开发出其他液体来代替它。液体温度计仍然被广泛使用,尽管控制灯泡浸入的深度很重要。使用热套管有助于确保良好的热传递。

    双金属温度计是在19世纪晚期发明的。这利用了粘合在一起的两个金属条的不同膨胀。温度变化产生弯曲,可用于激活恒温器或类似于燃气烤架中使用的仪表。精度很低 - 可能是正负2度 - 但这些传感器价格便宜,因此它们有很多应用。

图2 伽利略.伽利雷


    热电效应早在19世纪,电就是一个令人兴奋的科学研究领域,科学家很快发现金属的电阻和电导率各不相同。1821年,Thomas Johann Seebeck发现,当不同金属的末端连接并放置在不同温度时会产生电压。Peltier发现这种热电偶效应是可逆的,可用于冷却。

    同年,Humphrey Davey演示了金属的电阻率与温度的关系。五年后,贝克勒尔提议使用铂铂热电偶进行温度测量,但直到1829年Leopoldo Nobili才开始实际制造这种设备。

    铂金还用于CH Meyers于1932年发明的电阻温度检测器。这可以测量一段铂丝的电阻,通常被认为是最精确的温度传感器类型。使用电线的RTD本质上是易碎的并且不适合工业应用。近年来已经看到影片RTD的发展,它们不太准确但更稳健。

    20世纪也看到了半导体温度测量装置的发明。这些响应温度变化具有良好的准确性,但直到最近才缺乏线性。

图3 热辐射威廉赫歇尔

    非常热和熔融的金属发光,发出热量和可见光。它们也会在较低温度下辐射热量,但波长较长。英国天文学家William Herschel是第一个在1800年左右认识到这种“黑暗”或红外线引起加热的人。Nobili与他的同胞Melloni合作,找到了一种通过连接热电偶来制作热电堆来探测这种辐射能量的方法。

    随后是1878年的测辐射高温计。由美国塞缪尔兰利发明,它使用了两个铂金条,其中一个是黑色的,用惠斯通电桥布置。通过红外辐射加热引起可测量的电阻变化。

    测辐射高温计对各种波长的红外光都很敏感。相比之下,自20世纪40年代以来开发的光子探测器型器件倾向于仅响应有限波段中的红外线。硫化铅探测器对高达3微米的波长敏感,而1959年发现的HgCdTe三元合金为特定波长的探测器打开了大门。

    如今,低价的红外高温计被广泛使用,热成像仪随着价格的下降而发现更多的应用。

 

图4   温标安德斯摄氏

    当华氏制造温度计时,他意识到他需要一个温标。他将盐水的凝固点设定在30度,沸点高出180度。随后,决定使用纯水,在稍高的温度下冻结,使咱们在32°F冷冻并在212°F沸腾。

    四分之一世纪之后,Anders Celsius提出了0到100的规模,今天以他的名字命名。后来,威廉.汤姆森(William Thomson),后来的开尔文勋爵(Lord Kelvin)提出使用绝对零度作为摄氏系统的起点,在规模的一端看到固定点的好处。这导致了今天在科学领域使用的开尔文尺度。

    今天,温度测量标度在题为国际温度系统90或简称ITS-90的文件中定义。想要检查或更好地了解其测量单位的读者应该获得一份副本。


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