家庭温度计制作指南
探索热胀冷缩原理与温度测量的精妙艺术
温度计工作原理
温度计是利用物质随温度变化的物理特性来测量温度的仪器。根据使用场景和精度要求，可以选择不同类型的温度计。家庭常用温度计主要基于以下原理：
热胀冷缩原理
电阻变化原理
热电效应
金属膨胀差异
温度计工作原理示意图
方法一：玻璃管液体温度计
最传统的温度计制作方法，利用液体受热膨胀的原理测量温度。
所需材料
细玻璃管（直径约2-3mm）
小玻璃瓶或灯泡状玻璃容器
染色酒精或煤油（红色或蓝色）
橡皮塞或软木塞（需穿孔）
刻度纸或标记笔
标准温度计（用于校准）
制作步骤
将玻璃管一端加热拉细成毛细管状
将玻璃管另一端与小玻璃瓶密封连接
向玻璃瓶中注入染色的酒精，约占容积90%
加热玻璃瓶使液体膨胀排出空气后立即密封
冷却后在玻璃管背面粘贴刻度纸
使用标准温度计在冰水混合物(0°C)和沸水(100°C)中校准刻度
为提高精度，可在25°C室温环境下进行主要刻度标记，然后向两侧等分扩展。毛细管越细，温度计灵敏度越高。
方法二：双金属片温度计
利用两种不同金属膨胀系数差异制作的机械式温度计，无需液体更安全。
所需材料
铜片和黄铜片（厚度0.2-0.5mm）
环氧树脂胶或铆钉
轻质指针（可用细铝条制作）
圆形底板（木板或塑料板）
刻度盘纸
小轴钉和轴承
制作步骤
将铜片和黄铜片切割成相同大小的长条（约10×1cm）
用环氧树脂将两金属片紧密粘合成双层结构
将双金属片一端固定在底板上，另一端连接指针
在底板上粘贴360度刻度盘
使用标准温度计在0°C和100°C环境中校准指针位置
根据校准点均匀划分中间刻度
双金属片越长，温度变化时的弯曲幅度越大，测量越精确。可以将金属片制成螺旋状以缩小体积同时保持长度。
双金属片温度计结构示意图
方法三：电子温度计
基于热敏电阻的电子温度计，精度高且读数直观，适合有一定电子基础的制作者。
所需材料
NTC热敏电阻（10kΩ at 25°C）
Arduino或ESP8266开发板
OLED显示屏或LCD模块
10kΩ精密电阻
面包板和连接线
锂电池或USB电源
3D打印或自制外壳
制作步骤
将热敏电阻与10kΩ电阻组成分压电路连接到开发板模拟输入
连接显示屏模块到开发板的I2C或SPI接口
编写程序读取模拟电压并转换为温度值（使用Steinhart-Hart方程）
在冰水和沸水中校准温度读数
将所有组件安装到外壳中，留出热敏电阻探测孔
添加温度单位切换和最高/最低温度记录功能
为提高测量稳定性，可以在软件中添加滑动平均滤波算法。使用防水封装的热敏电阻可扩展户外使用场景。
电子温度计电路原理图
温度计类型比较
类型精度温度范围制作难度适用场景
玻璃管液体温度计±1°C-20°C~100°C中等室内温度监测
双金属片温度计±2°C-30°C~150°C较易家电温度指示
电子温度计±0.5°C-40°C~125°C较难精准温度测量
选择温度计类型时，需综合考虑测量范围、精度需求和自身制作能力。对于首次尝试者，建议从双金属片温度计开始。
提高精度的技巧
校准方法
使用纯冰水混合物校准0°C点（确保冰水完全饱和）
在高海拔地区调整沸点（海拔每升高300米，沸点降低1°C）
采用三点校准法（0°C、25°C、100°C）提高中间范围精度
电子温度计可编写多点校准算法补偿非线性误差
其他建议
避免温度计暴露在直接阳光下或热源附近
液体温度计应垂直悬挂使用
定期与标准温度计比对（每3-6个月）
电子温度计使用低温度系数的精密电阻
双金属片温度计安装时预留膨胀空间
京公网安备11010502036362号