玻璃液体温度计的误差影响因素

  云天 ·  2008-06-23 13:17  ·  45416 次点击
玻璃液体温度计虽然有一定的准确度,使用方便、读数直观等优点,但是如果不能正确地使用将对测量结果带来很大偏差,偏差包括两类一类是在玻璃温度计检定时由标准器和检定设备带来的,这些偏差是可以估计的,我们将在本篇第二章标准水银温度计检定不确定度分析中论述;另一类是玻璃液体温度计的特性和测量方法引起的,我们在这里论述,这两部分互相之间相互有关,不过侧重的方面不同。
**1零点位移**
零点位移是由于玻璃的热后效引起的,玻璃的热后效是由于玻璃内部组织变化,经过一个长时间后温度计的感温泡体积会出现一些收缩现象,这种现象称为玻璃的自然老化,也称温度计零位永久上升。它是因为温度计在制造过程中形成的玻璃内部组织结构的不稳定性,经过一定方法处理后,温度计玻璃逐渐老化,组织趋稳定,感温泡体积逐渐收缩,从现象上看就是零位上升。上升的规律从试验看到的一般是按衰减曲线进行的,上升的量不再能回复到原来的位置,因此称为永久上升。零位永久性上升值的大小主要考核的是温度计制造中对玻璃进行人工老化工艺质量的优劣,温度计老化分自然老化和人工老化,自然老化就是使温度计处在室温下随时间的增长而使其结构趋向稳定,感温泡不断收缩,但是这种收缩是微乎其微的,虽然经过很长的时间,也很难达到示值稳定,这种方法显然不适合生产需要。
为了提高温度计质量和加速玻璃结构的稳定速度,对温度计进行人工老化,即在接近玻璃软化点温度下处理若干小时,这样处理的温度计,在以后使用过程中,零位永久性上升就大大地减少了。
温度计在受热后,感温泡随之膨胀,当降温时,膨胀了的感温泡不能立刻恢复原来的体积,因而造成零位低降,这种低降称为零位暂时性低降,为温度计的剩余膨胀,从现象上看,是温度计零位的低降,即经过较高的温度处理后的零位,比经过退火处理后回复的零位低了某一数值这就是温度计的零位暂时低降,低了的这个数值就称为零位的低降值。零位的低降值主要考核的是温度计感温泡玻璃的内在质量,不同型号的玻璃,具有不同的体膨胀系数,在同一温度下,凡是零位低降值小的,证明感温泡玻璃的体胀系数小,反之则大,对于同一型号玻璃,测温上限越高,则零位低降越大,玻璃体胀系数大小主要是取决于它的化学组成,所以零位低降值的大小也间接地考核了感温泡玻璃的内在质量。
**2露出液柱所引起的误差。**
温度计按其刻度方法不同分为两类,一种是全部浸没式的,即把分度以下部位全部浸没在介质中(为便于操作或读数只留几个毫米)进行刻度。另一种是局浸式温度计,即温度计刻度时,浸入深度是固定的,只有部分液柱浸没在介质中(通常这样的温度计有浸没深度的刻线或标志,浸没深度的数字等)。另一部分液柱则暴露在一定的大气温度中进行刻度,因此全浸温度计在使用时则应按全浸式使用,但为了读数方便可以稍露出液面一点,但不能大于15条刻度线,对于局浸温度计则应按规定浸没深度进行测量,如果全浸式温度计插入深度不够,或局浸式温度计插入深度不符合要求时,都会带来误差。
对于全浸式温度计由于使用条件限制而无法全浸使用时,则对露出液柱应进行修正。
C1=nk(t-t1)(1)式中:k—视膨胀系数见;
t—被测温度,可把温度当时的示值代入;
t1—露出液柱的平均温度,可用小的棒式温度计测出,此温度计的感温泡应放在露出液柱距被测面1/3处,与测量温度计接触在一起;
n—露出液柱读数。
对于局浸式温度计,当露出液柱的温度t1,与分度时露出液柱温度t2有差别时,则按下式修正:
C2=nk(t2-t1)(2)
应当指出凡有条件的都应尽量按规定使用条件使用,避免使用公式修正。
**3读数误差**
温度计的读数方法必须正确,否则带来较大的误差,正确的方法是应该使视线与温度计的刻线标尺垂直,为此必须采用读数装置,例如读数望远镜或用摄像头和CRT显示器组成的工业电视读数。对于准确度较高的透明棒式温度计应采取正、反两面读数的办法,即先从正面读取一组数,然后把温度计旋转180°,从反面再读一组数,取两组数平均值作为读数值,这样可以消除由于温度计插入槽内时,夹子松紧程度不一致而产生不垂直引起的读数误差。
**4采用内插法计算修正值带来的误差**
温度计的刻度和检定,只在几个规定点下进行,点与点之间是均匀分度的,若对证书上两修正值之间各点修正时,则采用线性内插法进行,假设毛细管均匀一致,但实际上是不均匀的,因此这样得出的修正值带来了误差。
**5外部压力的影响**
液体温度计的示值与外部压力有关,在温度不变的情况下,外压的增加会引起液柱弯月面向上移动,在检定实践中,因外部的压力影响是很小的,所以不于考虑,当压力变化,1kg/cm2时,示值的变化大约等于0.7~0.16℃。
**6温度计的热惰性(滞后)引起的误差**
由于液体温度计的热惰性,测量以一定速度变化的温度所引起的误差,温度计示值落后于实际温度变化,故当温度升高时其误差为负值,温度下降时,其误差为正值,因此在检定和使用时,一定要稳定一段时间后(一般约为十分钟)再读数。
**7温度计的机械惯性**
用较细毛细管的温度计测量变化缓慢的温度时,由于水银与玻璃之间的磨擦,当温度下降时,毛细管中水银面下降不均匀,发生跳跃现象,因此会引起示值的误差,要消除这种误差必须在温度计缓慢升温的过程中进行读数,读数前用带小橡皮头的木棒轻敲温度计。
**8液柱断裂**
由于气泡或震动原因,会造成液柱中断,这将造成很大的误差,故在使用前,必须查明有无液柱断裂现象,如有断裂现象则应设法修复,不能修复则不能使用。
**9其它原因**
影响玻璃液体温度计测量准确度的原因还有因为温度计杆部向周围导热,使温度示值可能与所测介质的温度不同,也可能由于与容器壁或其它物体发生辐射热交换造成测量介质温度不准,机械的原因还有,内标式温度计标尺位移,影响示值的准确性,如果相对位移是由于热膨胀引起的,则其影响很小,可忽略不计,如果是由标尺固定点的损坏而引起的,则温度计就应予以报废。

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