基本介紹
- 中文名：氣體溫度計
- 外文名：The gas thermometer
- 工作環境：大氣溫度下
- 定義：利用一定質量的氣體作為工作物質
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
簡介,氣體溫度計的原理、結構、材料,氣體溫度計設計,誤差、校正,低溫用小型氣體溫度計,
簡介
用氣體溫度計來體現理想氣體溫標為標準溫標。用氣體溫度計所測得的溫度和熱力學溫度相吻合。氣體溫度計是在容器里裝有氫或氮氣（多用氫氣或氦氣作測溫物質，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近於絕對零度，故它的測溫範圍很廣，這種溫度計精確度很高，多用於精密測量）。它們的性質可外推到理想氣體。這種溫度計有兩種類型：定容氣體溫度計和定壓氣體溫度計。定容氣體溫度計是氣體的體積保持不變，壓強隨溫度改變。定壓氣體溫度計是氣體的壓強保持不變，體積隨溫度改變。
氣體溫度計的原理、結構、材料
溫度計的基本原理是一切互為熱平衡的系統都具有相同的溫度值，溫度的測量是間接測量，其依據是物體的溫度發生變化時，物體的許多屬性都相應地發生變化，所以可以通過溫度計系統表征某一屬性的狀態參量標誌出它的溫度值。即選擇一特定物質的某一隨溫度變化的屬性來標誌溫度。氣體溫度計是套用理想氣體熱脹冷縮的特性來測量溫度的。實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下可視為理想氣體。
氣體溫度計設計
圖1為器件的結構圖。
圖1外殼a、凹腔型諧振器n、膜片d以及4.39 mL的3氦氣體容積e，都是由高導無氧銅做成的。把它們壓在一起，用氦弧焊牢。最後，在<10-2Pa （10-4 mmHg）的壓力下，在1000℃的溫度中，真空退火5h。當由1000℃的退火冷卻下來時，注意保證在氣體容積中保持上述真空度。用在77K的分子篩捕集器中淨化過的3氦氣充人到氣體容積之中，使其在室溫下壓力為8x10Pa（600mm/Hg）。接著，氣體容積用夾焊密封。
微型同軸電纜P、電路的各部件j、k和l以及連線導線放在適當的位置上，並用阿克姆（Acme）化學製品及絕緣材料公司生產的E型粘結劑3021和銀環氧樹脂固定。大部分部件組裝時，使用千燥箱，使感溫元件的內表面在空氣中的暴露程度減到最小。一條薄的黃銅帶m把隧道二極體接到凹腔型諧振器的中心柱上。此處如使用導電性差的導體，在頻率高達4.6GHz時，振盪器產生寄生振盪。連線的黃銅帶還必須在機械上是軟質的，使對應變敏感的內部免受電路和外壁應力的影響。薄環形支撐壁是用來最大限度地隔絕應力的，而在低溫下，仍能保持電路高度的剛性和小的熱時間常數。
誤差、校正
通常所用特定測溫物質的特定測溫屬性建立的溫標統稱為經驗溫標一般地說，按同一種標度法但用不同種測溫參量或同一種物質的不同測溫參量，所建立的不同經驗溫標製成的不同溫度計，去測量同一平衡態的溫度時，除了規定的標準溫度點有相同的溫度值外，對其他平衡態測出的溫度並不嚴格一致。這種差異的出現，是因為不同物質的不同屬性隨溫度變化的關係並不相同，因此當我們規定某一測溫屬性隨溫度做線性變化而建立起某種經驗溫標後，再用按這種溫標做成的溫度計去測量其他測溫屬性隨溫度的變化關係，它就一般不再是線性的了，標度標準溫度點的條件發生變化也會導致誤差。
低溫用小型氣體溫度計
由於確認鍺電阻溫度計不適用於40 K以下，於是就研究了小型定容氣體溫度計用作。0.5-40K之間的溫度副基準的可能性。試驗器件使用一個462MHz的隧道二極體的LC振盪器來感側密封的“氦氣體容器壁的運動。振盪器是通過把器件與處於室溫的測量儀器連線起來的同軸電纜由恆定直流電流來驅動的。將從器件來的微弱的（86dBm）462MHz的射頻輸出信號放大，並測定其頻率。在無機械振動噪聲，以及溫度和直流偏流不變的情況下，這些振盪器的頻率噪聲在1s的測量時間內，可低到0.4Hz的有效值。
