三、在船舶機艙的監控系統中用得最多的是溫度量測與壓力量測，請分別各 舉兩例並說明其工作原理。（25分）

在船舶自動化監控系統中，精確的壓力與溫度量測是確保機艙設備（如主機、發電機、鍋爐）安全運行的基礎。以下分別各舉兩例並詳述其工作原理：

一、 壓力量測（Pressure Measurement）

壓力感測器通常安裝在流體管路上，將物理壓力轉換為機械位移或電訊號。

1. 波登管壓力表 (Bourdon Tube Pressure Gauge)

這是船上最常見的機械式壓力表，廣泛用於監視燃油分路、冷卻水壓等。

• 工作原理： 核心是一個彎曲成 C 型（或螺旋型）的扁平金屬管。當流體壓力進入管內時，由於管子橫截面趨向圓形，會產生向外伸展的趨勢。管末端的位移透過連桿機構帶動齒輪，進而驅動指針在刻度盤上標示出壓力值。

2. 壓阻式壓力變送器 (Piezoresistive Pressure Transmitter)

常用於主機滑油系統或控制空氣系統，將壓力轉換為 4-20mA 的標準電訊號送往監控室。

• 工作原理： 利用半導體材料的「壓阻效應」。當外部壓力作用於矽薄膜（感測片）時，其電阻值會隨受力程度發生明顯變化。透過惠斯登電橋（Wheatstone bridge）測得電阻變化，再經電路放大處理成正比於壓力的電訊號，便於遠距離傳輸與自動報警。

二、 溫度量測（Temperature Measurement）

溫度感測器需根據量測範圍（如排氣高溫與淡水低溫）選擇不同材質與原理。

1. 熱電偶 (Thermocouple)

主要應用於柴油機排氣溫度（Exhaust Gas Temperature）的監控，因其耐高溫且反應快。

• 工作原理： 基於「席貝克效應（Seebeck Effect）」。將兩種不同材質的金屬導體兩端焊接形成迴路，當兩端存在溫度差（熱端在排氣管，冷端在儀表端）時，迴路中會產生微小的熱電動勢（mV 級）。此電壓的大小與溫度差成正比，測量此電壓即可得知溫度。

2. 測溫電阻器 (RTD - Resistance Temperature Detector)

常見於掃氣溫度、冷卻淡水溫度或軸承溫度監控，其中以 PT100（0°C 時電阻為 100 歐姆）最為普及。

• 工作原理： 利用金屬（如鉑、銅）的「電阻率隨溫度升高而增加」的物理特性。當環境溫度變化時，鉑電阻的阻值隨之改變。監控系統透過測量該電阻值，並對照標準的分度表，即可精確計算出當前溫度。

? 實務小叮嚀

• 壓力表： 在量測具有脈動壓力的位置（如泵浦出口）時，通常會充填矽油以減少指針震動。

• 溫度感測： 裝設感溫棒時，務必確保感溫套（Thermowell）內部清潔並充滿導熱膏，否則量測值會產生時間滯後（Time Lag），影響自動控制的精準度。

這題 25 分在三等考卷中屬於「儀表與自動控制」的重點，掌握這四個核心元件的「物理特性 $\rightarrow$ 電氣/機械轉換」邏輯，就能拿到理想的分數！加油，祝你 2027 年順利晉升三等！