温度计的分类及应用场景介绍

发明人：伽利略（Galileo Galilei），大约于1592年发明了水温计；桑托里奥·桑托里奥（Santorio Santorio），于1611年第一个将数字表应用于水温计；丹尼尔·加布里埃尔·华氏（Daniel Gabriel·Fahrenheit），于1714年发明了水银温度计；托马斯·奥尔巴特（Thomas Allbutt）爵士，于1867年发明了医用温度计；瑟多·汉内斯·本津格（Theodore Hannes Benzinger），于第二次世界大战期间发明了耳温温度计；大卫·菲利普斯（David Phillips），于1984年发明了红外线耳温计；雅各布·弗莱登（Jacob Fraden）博士，发明了热成像耳温计。

全球温度计市场：7.693亿美元。

温度计是用来测量温度的仪器。伽利略在1592年左右发明的测温器是第一个用来测量温度的仪器。直到1611年，伽利略的朋友桑托里奥·桑托里奥给测温器增加了一个标度，使它更容易测定温度的变化量。也就在此时，这个仪器被称作温度计，温度计一词源于希腊语单词“therme”（热）和“metron”（测量）。

人体体温因个体不同可能有所差异，即使同一个人一整天的时间内体温也有变化——从早上的最低温度35.5℃到晚上的最高温度37.7℃。1868年，一位医生把人体体温的“正常值”确认为37摄氏度，这也是大家公认的人体体温“正常值”。

大约在1644年，这个时候的温度计有一个大的玻璃球底座，玻璃球连着长长的、敞开的玻璃管，使用酒作为感温液来测量温度的变化。由于它是敞开的，对大气压强（外部大气）非常敏感。外部的气压干扰了仪器的精度。为了解决这个问题，托斯卡纳的费迪南德二世大公（Grand Duke Ferdinand II）发明了一种完全密封温度计的方法，使温度计与外界空气隔绝，从而消除了外界气压变化对它的影响。从那以后，玻璃温度计的基本形式就没怎么改变。

现在通常使用三种公认标度中的任何一种来测量温度：华氏度、摄氏度和开尔文。然而在18世纪的某个时期，有近35种测量温度的标度。

1714年，以精湛技艺闻名的荷兰仪器制造商丹尼尔·加布里埃尔·华氏（Daniel Gabriel Fahrenheit）发明了一种温度计，开始使用冰的熔点（32℉）和当时人体的标准温度（96℉）作为他标度的定点。后来，又确定冰的熔点（32℉）和水的沸点（212℉）作为标度的定点，中间分为180等份，每一等份代表1度，这就是华氏温标。华氏温标是以他的名字命名的。

1742年，一位名叫安德斯·摄尔修斯（Anders Celsius）的瑞典科学家将水的沸点定为0度，将冰的熔点定为100度。后来将这两个数字被互换颠倒使用了——创造了我们今天所知道的摄氏温标——水的冰点为0度，沸点为100度。这种温标的使用很快传遍了瑞典和法国，在两个世纪里，它被称为摄氏温标。1948年，为了纪念安德斯·摄尔修斯（摄氏温标的发明者），这种温标就以他的名字命名叫作摄氏度。

1848年，科学家威廉·汤姆森（William Thomson）提出了另一种标度，即开氏温标。其原理与摄氏温度计相同，其绝对零度的固定点设置在零下273.15℃。1892年汤姆森被封为开尔文男爵。开氏温标，以他的名字命名，是科学研究中最常用的温标单位。这个标度上使用的单位叫作开尔文（K）：水的凝固点和沸点分别为273.15K和373.15K。

无幽默感医生

温度计的发明者、内科医生桑托里奥·桑托里奥（Santorio Santorio）认为，人体的基本属性不是亚里士多德式的元素和性质，而是数学性质。为了研究体重，他把自己放在一个悬挂在秤臂上的平台上，测量他的固体和液体的摄入量和排泄量。他发现他所吃的大部分食物都是由于出汗而失去的。他出版的发现之书《静态医学术》（关于静态医学）使他闻名于欧洲。

现在可供使用的温度计有很多种。根据使用范围需要做出正确的选择。

在美国，所有种类的温度计都是根据国家标准与技术协会（NIST）制定的标准进行校准的。

传统的玻璃温度计已有300多年的历史，如今仍在许多领域中使用。玻璃温度计的工作原理很简单。温度上升液体膨胀，温度下降液体收缩。膨胀和收缩的量由热量控制。通常使用的感温液有水银、酒精或碳氢化合物液体，用玻璃管真空密封。当温度变化时，液体在一个狭窄的玻璃管中膨胀或收缩，液位上升或下降。当变化停止时，读取相应的刻度值，即是当前温度。

另一种你可能熟悉的温度计是表盘式温度计。这种温度计通常用于测量糖果和肉类的温度。一个封闭的表盘位于尖头金属探针顶端，探针插入被测食物中。内部有一对紧密的双金属材料螺旋片，这是由两种金属粘在一起。由于这两种金属随温度膨胀和收缩的速度不同，双金属片会随着温度的变化而变紧或变松，从而导致和它相连着的刻度盘上的指针来回移动。指针所指的位置就表示当前的温度。

一些医院现在优先使用铂电阻和热敏电阻温度计，而不再推荐使用玻璃温度计，特别是水银温度计。

热电阻温度计是利用测量材料的电阻值随温度的变化而变化来工作的。高纯度铂丝线圈，或一种称为热敏电阻的半导体材料，可以用作热电阻感温材料。热电阻温度计也用于实验室和工厂等测温场所。

医院也在使用热电偶温度计作为水银温度计的替代品。这种温度计在工业中也很常见。热电偶是由两根不同金属在一端焊接而成的导线组成。当热电偶的焊接端与导线的另一端之间存在温差时，在每根导线上产生不同的电压。电压差可用来测量工作端的温度。

还有红外温度计，它的工作原理是检测来自被测物体表面的红外辐射。透镜将接收红外线聚焦，红外线通过过滤器进入红外探测器。大多数医院已经不再使用水银玻璃温度计，而是使用红外数字温度计。一些红外温度计可以在不与被测物体接触的情况下测量温度，这非常适合测量机器中旋转部件的温度。红外温度计通常带有一个集成的激光指示器用来瞄准探测点。

今天数字温度计在各行各业中得到广泛的应用。与传统的口腔和直肠玻璃温度计相比，红外耳温计对人体体温的干扰要小得多。你可能有一个无线数字温度计，可以读取你家附近的多个远程温度探头中的数据。家庭机械师甚至可以在不触碰汽车的情况下测试汽车发动机温度。无论电子温度计的形式怎么改变，它必须包含一个冷热敏感元件，以响应温度的变化。

玻璃温度计由三个基本构成部分：充有酒精的液体（酒精混合物），它能对冷热变化做出响应；玻璃管，用来容纳测温液体；黑色墨水，给刻度和数字上色。制造温度计所需的其他要素包括蜡溶液，用于在玻璃管上刻划刻度；雕刻机，在玻璃管上雕刻等分的刻度标记；氢氟酸溶液，将玻璃管浸入其中蚀刻标记。

构成温度计主体的玻璃材料通常在外部制造商那里购买。有些温度计产品用塑料或复合材料制成包装外壳，通常在外壳上刻有刻度，无刻度的玻璃温度计安装在外壳中。外壳不仅给玻璃管提供保护，还可以方便地安装在墙上、柱子上、窗户上，或者安装在保护箱中。

圆盘式双金属温度计的双金属螺旋片通常是钢和铜组合，或者钢和黄铜组合。

热电偶使用哪两种金属取决于被测物体设定的测温范围。最常见的类型是由镍铬和镍铝合金制成。(www.xing528.com)

如前所述，电阻温度计要么使用高纯度铂电阻，要么使用热敏电阻。热敏电阻材料是其他金属化合物，如金属氧化物或单晶半导体。

红外温度计中的红外传感器一般是硅红外光电二极管，安装在带有集成滤波器和透镜的印刷电路板上。

虽然温度计的种类很多，但是数字温度计的制造与许多常见的电子产品的制造并没有太大的不同。

相比之下，玻璃温度计的生产过程非常有趣，尽管现在不常使用。因此下面描述的是老式的玻璃温度计的制造过程。

1．首先，从外部制造商处购买玻璃坯料管。整个玻璃管中心有一个细长的通道或孔（见图1）。检查玻璃管的质量；任何不合格玻璃管都要送回供应商进行更换。

图1　温度计制造商从中间有孔（细孔）的玻璃坯料开始。球状感温包是通过加热玻璃管的一端并将其捏紧而形成的。球状感温包在底部密封，中心细孔直通到顶部。接下来，将开口端在真空室中倾斜，将空气从玻璃管中抽出，然后将碳氢化合物液体灌入真空管中，直到它进入管子约2.5厘米。

2．储存感温液的球状感温包是通过加热玻璃管的一端，将其捏紧制成的，具体操作过程是使用气动喷焰枪吹制玻璃。球状感温包也可以通过吹一块单独的实验室材料制成，然后与玻璃管的一端连接。球状感温包底部密封，顶部开口细孔直通到底部感温包。

Sweet Heat　糖果加热

制糖师按照糖果温度计指示，加热混合物达到所要求的温度时，就可以将其加工冷却成软焦糖状或硬糖裂纹状的糖果。一些温度计还指示牛奶烫伤和油炸薯条的温度。

3．将开口端放在真空室中，然后从玻璃管中抽出空气，再将碳氢化合物液体加入真空管中，直到其进入约2.5厘米（见图1）。基于环保的要求，现在玻璃温度计很少用汞作为感温液，一般使用酒精和碳氢化合物液体。美国环境保护署（EPA）采取措施限制汞的使用。

4．然后逐渐降低真空度，迫使液体流到管子的顶部。除了在真空室加热，添加水银的过程是一样的。

5．液体回流到管子的顶部后，进行露头工艺过程操作。把温度计球状感温包端放入恒温槽中，将温度提高到204℃（400℉），多余的液体从管子顶端溢出。接下来，把温度降低到室温，使剩余的液体回到一个已知的高度。然后把温度计的开口端放在火焰上密封。

6．玻璃管密封后，把它放在100℃（212℉）的沸点槽中，对感温液停留的液位高度定为上标，然后再放在在0℃（32℉）的冰点槽中，此时停留的液位高度定为下标（见图2）。在玻璃管上标定下这两个参考点后，通过雕刻或丝网印刷，按照等分原理在玻璃管上标上其余的刻度。

图2　注入液体后，加热并密封装置。接下来，添加刻度标记。这是通过雕刻来完成的，在这个过程中，球状感温包浸在蜡中雕刻标记，接着浸在氢氟酸中以蚀刻玻璃管上的标记。

7．量程的长度范围按照设计需要而改变。选择最适合的参考点（冰点和沸点），再在它们之间等分标记相对应的刻度。为了标记准确，雕刻是最好的方法。温度计置于蜡中后，由雕刻机刻印。刻好标记后，将温度计浸在氢氟酸中来蚀刻它。然后将油墨涂在标记上。此时，一个刻度清晰、醒目的玻璃温度计就完成了。装在外壳中的玻璃温度计，使用丝网印刷工艺在外壳上标印刻度。

8．最后，温度计根据制造商的设计进行包装并运送给客户。

温度计的制造必须遵守公认的行业标准，制造过程要严格执行具体的内部控制措施。制造设计方案包括整个生产过程的质量控制检查。生产设备也必须仔细维护，特别是对数字和电子温度计最新设计要求更要严格遵守行业规范。

对在生产过程中产生的废弃物，按照环境管理标准进行处理。在制造过程中，必须定期检查和校准用于加热、真空和雕刻温度计的设备，并使用已知的标准进行误差测试，以确定温度读数的准确性。所有温度计都有精度等级。对于普通家庭，这个误差通常是±1.8℃（2℉）。而对于实验室使用的温度计，允许误差范围是±1℉。

虽然传统的简单玻璃温度计不大可能有什么改变，但其替代品无汞数字温度计现在已普遍使用，且使用范围会越来越广，用量会越来越大。随着技术的进步和更轻更强材料的广泛使用，电子温度计可以做得更小，精度更高，价格更便宜。

数字体温计几乎可以即时测量体温，这使得医疗保健变得更加容易，尤其是当病人是个非常年幼、躁动不安的孩子时。大多数数字温度计都如钢笔或记号笔那么大，由不易破碎的塑料制成，供电电池通常可以使用一年以上。

随着电子设备变得越来越小、功能越来越强大，通信技术被集成到越来越多的系统中，数字温度计已经能够与医院里电脑进行无线通信，自动记录病人的体温读数，从而减少了人为操作可能造成的失误。

判断发烧

1868年，德国医生卡尔·旺德利希（Carl Wunderlich）将正常平均体温定为98.6华氏度。他用水银温度计测量了2.5万名成年人的温度后得出了这个数字。一个多世纪以来，医生和母亲们已经接受了这一温度作为衡量人体健康的准则。最近用更精确的设备进行的实验表明，健康人体的温度在一天中会发生变化，从早上96.0华氏度的低温到晚上99.9华氏度的高温，人的体温处在这样一个变化区间。