温度計の原理
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温度計には、「液体の熱膨張」を利用したもの、「金属の熱膨張」を利用したもの、
「金属の電気抵抗や熱電能」を利用したもの、「赤外線」を利用したものがあります。
水銀温度計は、温度が高くなると 水銀が膨張する性質を利用したもので、 体温計などに広く使われてきました。 アルコール温度計は、温度が高くなると アルコールが膨張する性質を利用したもので、 板付きの家庭用温度計などに使われます。 原理が最も単純でわかりやすい温度計です。 正確な気温を測る場合には、 十分に空気にあてる必要があります。 感度は遅く、計測までに数分を要します。 はかりや(板付き温度計) はかりや(棒温度計) |
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博物館のショーケースの隅の方に置かれて いるのが、バイメタル式自記温度計です。 温度による伸縮率の違う2枚の金属を 張り合わせたものがセンサーです。 温度によって金属の反り具合が変わるので、 それを増幅して、ドラムの紙に記録します。 一般に感度は悪く、数分の遅れがあります。 バイメタルは様々な形があり、 「家庭用てんぷら油温度計」 「とびはね式トースター」 「こたつ用サーモスタット」にも使われています。 はかりや(バイメタル自記計) はかりや(バイメタル料理用温度計) 温度センサーの知恵比べ(TDK) |
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サーミスター温度計は、温度によって、 電気抵抗が変わることを利用したものです。 センサー部分の金属に微量の電流を流し、 抵抗値をはかり、温度値に変換します。 電気的に計測するので、デジタル表示も可能です。 熱電対温度計は、熱電能が異なる2種類の金属を 溶接したものがセンサーとなっています。 銅を+極、コンスタンタンを−極にすると、 手元の端子に電位差が生まれます。 温度により変化する微電流を測定して 温度変換します。デジタル表示も可能です。 サーミスターや熱電対は、感度が良く、 数秒単位の計測も可能です。 テックジャム(ハンディ・サーミスター) |
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赤外放射温度計は、物体から放射される 赤外線を計測するものです。遠隔測定が可能です。 すべての物体は、その表面温度の4乗に比例する 赤外線を放射しています。つまり赤外線を計れば、 物体の温度を推定することが可能です。 一方で、空気の温度は直接計測できません。 感度はよいものの、センサーの視野範囲に 複数の物体があると、どの温度を測っているのか わからなくなってしまいます。 「サーモグラフィー」「気象衛星赤外画像」 なども赤外放射を測定したものです。 最近では耳の穴で計る体温計にも 赤外放射を測定しているものがあります。 はかりや(赤外放射温度計) |
気象庁では、白金抵抗サーミスターが使われています。こちら
金属の筒でセンサーが覆われてるのは、直射日光を避けるためです。
「通風」といって、絶えず筒の下から空気を吸い込むようになっています。
センサーに風をあてて感度を良くするためです。
風速計を設置する高さは1.5mで、地面は芝生となっています。
地面付近に温度計を設置すると、晴れた日の日中は1.5mより気温が高くなり、
夜は逆に低くなります(地面の影響の昇温、冷却の影響を強く受ける)
地面がコンクリートやアスファルトだったりすると、
晴れた日の日中は温度が高めになってしまう可能性があります。
また、人工熱源から離れたところに設置する必要があります。