注冊資產評估師考試《機電設備評估基礎》預習：溫度測量法

第九章 設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

　　知識點八、溫度測量法

　　通過溫度測量可以找出機件的缺陷并能診斷出各種由熱應力引起的故障。不僅如此，溫度測量法還可以彌補射線、超聲、渦流等無損探測法（后面有述）的不足，用來探測機件內部的各種故障隱患。研究和應用實例表明，溫度測量法是目前故障診斷中的一項十分實用而有效的診斷方法。

　　

　?。ㄒ唬y溫儀表（掌握）

　　1.接觸式測溫裝置：測溫元件與被測對象直接接觸，通過熱交換進行測溫。

　　（1）熱電偶。熱電偶與后續(xù)儀表配套可以直接測量出0°C～1800°C范圍內液體、氣體內部以及固體表面的溫度。精度高，測量范圍寬，便于遠距離和多點測量等優(yōu)點。

　　熱電偶是基于熱電效應進行測量的。

　　

　　熱電偶的熱電動勢與熱電偶的材料、兩端溫度T、T0 有關，與熱電極長度、直徑無關。在冷端溫度T0 不變，熱電偶材料已定的情況下，其熱電動勢只是被測溫度的函數。

　　根據所測得的熱電動勢便可確定被測溫度值。

　　常用熱電偶分為標準化熱電偶和非標準化熱電偶兩類。

　　標準化熱電偶制造工藝比較成熟、性能優(yōu)良且穩(wěn)定，同一型號熱電偶具有互換性。常用的有廉價金屬熱電偶及貴金屬熱電偶。

　　非標準化熱電偶多用在一些特殊場合，雖然在使用范圍和數量上均不及標準化熱電偶，但它們的一些特別良好的性能是標準化熱電偶所不及的。

　　例如，鎢錸系熱電偶長期使用的最高溫度達2800°C，短時間使用可達3000°C；鎳鉻-金鐵熱電偶在4K溫度下也能保持大于10μV/°C的熱電勢率，是一種理想的低溫熱電偶。

　　【拓展】K為開爾文溫度，273.15K為零攝氏度，4K相等于零下269攝氏度。如果從分子運動論的觀點出發(fā)，理想氣體分子的平均動能由溫度確定，即溫度越高分子就運動得越快，達到-273.15℃的時候分子運動已經完全停止了，所以此時為極限溫度）

　　實際使用的熱電偶通常分為普通熱電偶、鎧裝熱電偶和薄膜熱電偶等。普通熱電偶的結構外形有多種形式，但其基本結構均由保護套管、熱電極、絕緣套管和接線盒等主要部分組成。

　　 

　　鎧裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬保護套管等組合成一體的特殊結構熱電電偶，可以做得很細，很長，能夠彎曲。

　　薄膜熱電偶是由兩種金屬薄膜采用真空蒸鍍、化學涂層或電泳等方法連接在一起的一種特殊結構的熱電偶。

　　2.熱電阻溫度計

　　熱電阻溫度計利用材料的電阻率隨溫度變化而變化的特性，與電橋相配合，將溫度按一定函數關系轉換為電量。

　　按敏感材料的不同，有金屬熱電阻溫度計和半導體熱電阻溫度計兩種。常用的金屬熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻、鎳熱電阻等。其結構有普通型熱電阻和鎧裝熱電阻。

　　工業(yè)用普通型熱電阻的外型結構與普通型熱電偶的外形結構基本相同。熱電阻體由引出線、熱電阻絲、骨架、保護云母片和綁帶組成。鎧裝熱電阻的主要特點是體積?。ㄖ睆絻H為1～8mm），響應速度快，耐振抗沖擊，感溫元件、連接導線及保護套管全封閉并連成一體，使用壽命長。

　　半導體熱電阻材料是將各種氧化物（如錳、鎳、銅和鐵的氧化物）按一定比例混合壓制而成。半導體熱電阻的溫度測量范圍在-100°C～300°C之間。其主要特點是電阻溫度系數大（比金屬熱電阻高10～100倍），電阻率高，感溫元件可做得很小，可根據需要做成片狀、棒狀和珠狀（珠狀外型尺寸可小到3mm），可測空隙、腔體、內孔等處的溫度。但其性能不夠穩(wěn)定，互換性差，使其應用受到一定限制。

　　3.紅外測溫儀器

　　紅外測溫儀器是利用紅外輻射原理，采用非接觸方式，對被測物體表面進行觀測，并能記錄其溫度變化的設備。

　　核心是紅外探測器，它能把紅外輻射能轉變?yōu)殡娔堋?

　　按對輻射響應方式的不同，將紅外探測器分為光電探測器和熱敏探測器兩大類。

　　表9-5 光電、熱敏探測器性能比較

　　紅外測溫儀器的組成有：（1）紅外探測器；（2）紅外光學系統：用于匯聚被測對象的輻射，并將其傳輸到紅外探測器上；（3）信號處理系統：用以將電信號放大、處理成可記錄的信號。（4）顯示系統：是最終將被測信號以表針指示、數字顯示或圖像等不同方式記錄、存儲下來的裝置。

　　常用的紅外測溫儀器有：

　　（1）紅外測溫儀：是紅外測溫儀器中最簡單的一種。品種多、用途廣泛、價格低廉，用于測量物體“點”的溫度。

　　表9-6 常用紅外測溫儀

　?。?）紅外熱像儀。它能把被測物體發(fā)出的紅外輻射轉換成可見圖像，這種圖像稱為熱像圖或溫度圖。這種測溫方法簡便、直觀、精確、有效，且不受測溫對象的限制，因此，在溫度測量中得到比較廣泛的應用，并有著寬廣的應用前景。

　　現有的熱成像系統主要分兩類：一類是光機掃描成像系統，稱為紅外熱像儀；另一類是熱釋電紅外攝像管成像系統，稱為紅外熱電視。

　　

　?。ǘ┩ㄟ^測溫測量所能發(fā)現的常見故障（熟悉）

　　軸承損壞、流體系統故障、發(fā)熱異常、污染物質積聚、保溫材料損壞、電器元件故障、非金屬部件的故障、機件內部缺陷、裂紋探測等。