低溫系統(tǒng)中的低溫測量，主要包括溫度測量、真空測量、液面測量及流量測量幾部分。
溫度測量的國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是國際溫標(biāo)(ITS)，我國歷年來均采用這種溫標(biāo)作為國家法定測溫溫標(biāo)。現(xiàn)在采用的溫標(biāo)為1990年國際溫標(biāo)(ITS-1990)。
溫度測量必須根據(jù)測量溫度的范圍選擇測量工具，主要是溫度計(jì)。下面介紹幾種常用的溫度計(jì)。
1.金屬電阻溫度計(jì)
導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化，這是簡單可靠的電阻溫度計(jì)的基礎(chǔ)。在961.78℃以下，國際溫標(biāo)采用了鉑電阻溫度計(jì)，除了鉑，其他的材料，如銅、鎳、銦均已被用作電阻溫度計(jì)材料。鎳在常溫下易發(fā)生變形，因此電阻率會(huì)隨時(shí)間變化，并且溫度計(jì)的穩(wěn)定性差。銦電阻溫度計(jì)在低溫下與鉑電阻相比，具有較高的靈敏度。
安裝電阻溫度計(jì)時(shí)很重要的一環(huán)，是消除熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力，因?yàn)閼?yīng)力會(huì)產(chǎn)生附加電阻。工業(yè)生產(chǎn)中常采用鎧裝鉑電阻溫度計(jì)，這些溫度計(jì)通常被封裝在直徑大約4mm、長大約10~12mm的圓柱體金屬殼體中。
2.半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)
由于半導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度有關(guān)，所以這種材料可作電阻溫度計(jì)。在高溫條件下，電阻率(電導(dǎo)率的倒數(shù))與熱力學(xué)溫度的倒數(shù)的指數(shù)函數(shù)成比例，這是表征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。在低溫條件下，導(dǎo)電是由于雜質(zhì)的存在(釋放電子或接受電子)而進(jìn)行的。
鍺電阻溫度計(jì)是一種廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)，其中摻入砷，鎵或銻來獲得所需的電阻特性。鍺被密封在一個(gè)金屬盒中，接出四根引線。工業(yè)用鍺電阻的典型工作范圍在1.5~100 K之間。鍺電阻溫度計(jì)通常在七個(gè)溫度點(diǎn)標(biāo)定。
由于碳電阻具有靈敏度高、價(jià)廉、體積小，以及相對簡單的電阻溫度曲線等特點(diǎn)，碳電阻溫度計(jì)也已被廣泛用作低溫測量用溫度計(jì)。
3.熱電偶溫度計(jì)
熱電偶可用于常溫范圍溫度測量，也可用于低溫環(huán)境中的溫度測量。熱電偶的一個(gè)接點(diǎn)被放入被測溫度中，另一個(gè)接點(diǎn)放入?yún)⒖紲囟拳h(huán)境中。例如：用冰浴作為參考點(diǎn)，用熱電偶測量低溫，若所需確定溫度分辨率為0.1K左右，則在所測熱電勢為5mV或5mV以上時(shí)，測量儀表必須具有1μV的精度；如采用液氮浴(或用液氫浴)作為參考點(diǎn)，則總的熱電勢將減小。采用低溫參考點(diǎn)的好處是可大大減小沿?zé)犭娕紝?dǎo)線的傳導(dǎo)熱。
溫度的指示可通過所測量的熱電勢，由標(biāo)定曲線關(guān)系(對應(yīng)某一定參考溫度下)轉(zhuǎn)化而確定。
常用低溫?zé)犭娕加腥N：銅-康銅(T型)、鎳鉻康銅(E型)、鎳鉻鎳硅(K型)熱電偶，常用于-200℃至環(huán)境溫度(或以上)的測溫范圍；鎳鉻金鐵(鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)熱電偶，則可用于10~180K的低溫范圍。
熱電偶的一種不利之處是熱電勢太小，通常是毫伏級的。這個(gè)問題可用幾個(gè)熱電偶構(gòu)成熱電偶堆來解決。熱電偶堆的熱電勢是堆積熱電偶的熱電勢之和，即對n個(gè)熱電偶疊加，熱電勢是單個(gè)熱電偶的熱電勢的n倍。
沿?zé)崤紝?dǎo)線的傳導(dǎo)熱，可能對熱電偶測溫帶來嚴(yán)重誤差。減少這種情況的是：讓一定長度的熱電偶導(dǎo)線，通過一較低溫度的等溫環(huán)境(熱沉)，這樣誤差將會(huì)減小。另外，采用直徑很小的熱偶導(dǎo)線，也可大大減小測溫誤差。
4.蒸汽壓溫度計(jì)
蒸汽壓溫度計(jì)是利用液體的飽和蒸汽壓與蒸汽接觸的液體溫度的固定函數(shù)的性質(zhì)來測量溫度的。溫度計(jì)包括一個(gè)充滿純氣體的溫包，它可在感溫范圍內(nèi)被冷凝。溫包通過一個(gè)毛細(xì)管與測壓裝置相連。
蒸汽壓溫度計(jì)優(yōu)點(diǎn)是在應(yīng)用溫度范圍內(nèi)有較高的靈敏度。例如在溫度范圍為63~80 K,氮?dú)鉁囟扔?jì)的靈敏度為15~3 kPa/K。同樣，蒸汽壓溫度計(jì)不像定容氣體溫度計(jì)那樣，需要對固定容積或氣體非理想性作修正。此種溫度計(jì)的一大缺點(diǎn)是測溫范圍太小，單種液體不能用于測量液He至環(huán)境溫度的所有溫度。雖然蒸汽壓溫度計(jì)可被用于測量從三相點(diǎn)至臨界點(diǎn)的溫度范圍，這些溫度計(jì)通常僅用于蒸氣壓在5~250kPa范圍的溫度測量。
溫度計(jì)中流體的純度至關(guān)重要，很少量的雜質(zhì)將會(huì)導(dǎo)至蒸汽壓偏離純物質(zhì)的飽和蒸氣壓力與溫度的關(guān)系。同時(shí)應(yīng)該注意，固定容積應(yīng)該足夠小，而且連接管的溫度不低于感溫包的溫度。
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