玻璃温度计测温误差的来源

[摘 要]测温误差的来源：1、读数误差;2、零点位移所引起的误差;3、湿度计惰性引起的误差;4、露出液柱引起的误差;5、感温液柱断裂引起的误差;6、标尺位移引起的误差。

[关键词]玻璃 温度计 测温 误差

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0270-01

0 背景

温度是工农业生产、科学实验和人们生活中应用普遍，又很重要的一个物理参数。温度测量分为接触式温度测量和非接触式温度测量，在这里我要来讲的这个测温误差的碓淳褪粲诮哟ナ讲饬俊

1 玻璃温度计分类

玻璃液体温度计具有使用方便、测温范围广，测温精度高，价格便宜等优点。由于它的应用相当广泛，所以种类繁多。就其按不同的分类大致分为四类：①按结构分类：棒式温度计、内标式温度计、外标式温度计。②按填充介质分类：水银温度计、有机液体温度计。③按浸没方式分类：全浸式温度计、局浸式温度计。④按使用对象分类：标准玻璃液体温度计、工作用玻璃液体温度计。

2 测量误差的产生

为了准确地测量温度，最重要的是使温度计的感温部份与被测物体的温度相一致，其一致程度取决于二者的热接触情况，接触不良将导致测量误差。在我们平时的校验过程中，都是以二等标准水银温度计作为测量标准源，在同一温度介质中比对两者温度。下面我们就这各类型测温误差的主要来源从六个方面来说明一下。

2.1 读数误差

这种误差就属于粗大误差了。读数方法不正确，容易产生较大的误差。正确的读数方法应使视线与温度计标尺相垂直，并建议采用读数放大镜。对于棒式温度计，应先从正面读数，再把温度讲转180°的角度，再读一次数（从反面读），然后取两次读数的平均值，这样可消除读数误差。

2.2 估读产生的误差影响

观察人员在观察过程中都存在估读的问题，而它所产生的误差也因人而异。为此，估读时可将一个最小刻度值分成十个等分，读取几个等分值后再与最小刻度值相乘，能有效避免估读所造成的误差。另外，可适当加强读数训练，在观察中增加读数次数，以将该项人为因素产生的误差降到最低。

2.3 零点位移所引起的误差

玻璃温度计在使用中往往要产生零点位移，这主要是玻璃的热后效应引起的。由于玻璃的热后效应引起的。由于玻璃内部组织随着被测介质的温度波动而变化，经过一段较长时间后，感温包的体积随着玻璃的自然老化而有所缩小，这时湿度计中的液柱就会上移。另外，当温度升高时，感温包热胀，但温度降低后，膨胀的温包不一定及时冷缩到原来的体积，这时温度计的液柱就会下移，这种现象有时需经过几小时甚至几天才能消失。无论感温液柱上移或是下移，都会引起零点误差，这是影响示值稳定性和准确性主要误差来源，使用玻璃温度计时应仔细检查零位。

2.4 温度计惰性引起的误差：

由于感温包和感温液体都有一定的热容量，在测温时，与被测介质达到热量平衡需要一定时间，因此这类温度计只适用于测温变化缓慢的介质。另外由于感温液体的粘附，毛细管壁不光滑，当温度下降较缓慢时，会使感温液体呈跳跃状地不均匀下降，读数时就会引起误差，故需要稳定一段时间并用带橡皮的小棒轻敲温度计后再读数。

2.5 露出液柱引起的误差

玻璃温度计测温时，其浸入方式有两种：一种是全浸式，即把感温液柱全部浸入被测介质中;另一种是局浸入式，即浸入被测介质中的深度是固定的。如在使用中，没有按规程规定浸入深度，则会产生测量误差，必须按规程中的公式修正。

2.6 感温液柱断裂引起的误差

这种状态引起的误差很大，因此使用前应仔细检查，遇有这类问题，应设法修复后才能使用。

2.7 标尺位移引起的误差

内标式和外标式两种温度计存在着标尺位移情况。对于内标式温度计，如其标尺固定位置变化超出了示值误差允许值，则应停用。对外标式，则可调整标尺与温度计的相对位置来消除。

3 减少误差的方法

3.1 观察点的选择及观察顺序

在观察过程中，一般用途温度计按分度值来选择观察点。当按分度值所选的观察点少于3个点时，则应选择下限点、上限点和中间有主刻度线的点共三个点来进行观察。观察顺序则是以零点为界，分别向上限或下限方向逐点进行。这是因为对于有机液体来说，它与毛细管壁之间附着力较大，在移动过程中极易沾附在毛细管壁上，在降温时，液柱下降，部分液体因黏附仍停留在毛细管壁上，必须经过相当一段时间才能流下，产生“挂壁”，如果在有机液体尚未充分流下时就进行读数，就会造成示值失真。对于水银来说，虽无黏附毛细管壁现象，也会造成示值的失真。为了避免出现上述示值失真现象，所以在对零点以下温度计观察时，稳定时间相对要长一些，而在对零点以上点观察时，读数过程中槽温要恒定10min以上，读数要迅速、准确，时间间隔要均匀，一个观察点观察完毕，槽温变化不得超过一个0.10℃。

3.2 正确读数

在读取温度计示值时，视线水平，与温度计刻度线相垂直，如果不垂直将会产生视差，由于视差，将给温度计示值读数造成误差。是造成示值误差的直接原因读数要比正确读数高一个刻度值，错误

读数要比正确读数低一个刻度值，都导致了示值读数的误差。为了保证读数的正确性，可采用读数望远镜来进行读数，将读数望远镜调整好以确保视线的水平。

3.3 估读产生的误差影响

观察人员在观察过程中都存在估读的问题，而它所产生的误差也因人而异。为此，估读时可将一个最小刻度值分成十个等分，读取几个等分值后再与最小刻度值相乘，能有效避免估读所造成的误差。另外，可适当加强读数训练，在观察中增加读数次数，以将该项人为因素产生的误差降到最低。

3.4 机械惯性的影响

在观察温度计的过程中，由于感温液与毛细管壁之间会产生机械摩擦，当毛细管有的地方截面突然变小时，感温液移动受到阻碍，无法沿毛细管均匀地上升或下降，产生跳跃现象，造成温度计示值失真，这种现象成为玻璃液体温度计的机械惯性。摩擦力大小与毛细管的内径密切相关，内径越小摩擦力越大。它对示值准确度的影响难以估算，因为加工工艺等原因，即使是分度值相同的温度计，其毛细管内径也不一样。为减小机械惯性对示值的影响，读数前可用软质非金属棒轻敲温度计，通过外力的施加将机械惯性的影响有效降低。

3.5 温度计观察后的处置

当温度计在高温端观察完成并取出后，切不可立即用水冲洗或用湿布擦拭介质油，同样，当温度计在低温端观察完成并取出后，切不可用手触摸感温泡，否则会炸裂。应将其轻轻放置于导热性能差的棉垫盒或其他物质上，并垂直放置一段时间，以利于毛细管壁上的蒸发滴流下。当温度计升温（或降温）到室温状态下，可先将其表面油渍用棉布拭去，再用脱脂棉蘸酒精彻底擦拭干净后保存。

参考文献：

[1] 马恒儒，等.热学计量[M].北京：原子能出版社.

[2] 李吉林，等.温度计量[M].北京：中国计量出版社.

[3] 张克，等.《工作用玻璃液体温度计》[M].北京：中国质检出版社.

[4] JG310-2002压力式温度计观察规程.