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三、温度测量法
通过温度测量可以找出机件的缺陷并能诊断出各种由热应力引起的故障。不仅如此,温度测量法还可以弥补射线、超声、涡流等无损探测法的不足,用来探测机件内部的各种故障隐患。研究和应用实例表明,温度测量法是目前故障诊断中的一项十分实用而有效的诊断方法。
(一)测温仪表
分为接触式和非接触式两类。
1.热电偶。
(1)特点:热电偶与后续仪表配套可以直接测量出0 0C~18000 C范围内液体、气体内部以及固体表面的温度。测量范围非常宽,对象可以是气体、液体温度,也可以是固体表面的温度。
(2)原理:热电偶是基于热电效应进行工作的。
热电偶由两根不同材料的导体A,B焊接而成。焊合的一端T为工作端(热端)、用以插入被测介质中测温,连接导线的另一端T0为自由端(冷端)若两端所处温度不同,则所产生的热电动势由仪表指示。热电偶的热电动势与热电偶的材料、两端温度T、T0 有关,与热电极长度、直径无关。在冷端温度T0 不变,热电偶材料已定的情况下,其热电动势只是被测温度的函数。
(3)分类:常用热电偶分为标准化热电偶和非标准化热电偶两类。
①标准化热电偶制造工艺比较成熟、性能优良且稳定,具有互换性。
②非标准化热电偶多用在一些特殊场合,它们的一些特别良好的性能是标准化热电偶所不及的。
比如,钨铼系热电偶长期使用的最高温度达2800°C,短时间使用可达3000°C;
镍铬—金铁热电偶在4K温度下也能保持大于10μV/°C的热电势率,是一种理想的低温热电偶。热电势率与灵敏度有关,热电势率大,灵敏度就高。
③实际使用的热电偶通常分为普通热电偶、铠装热电偶和薄膜热电偶等。普通热电偶的结构外形有多种形式,但其基本结构均由保护套管、热电极、绝缘套管和接线盒等主要部分组成。
铠装热电偶是由热电极、绝缘材料和金属保护套管等组合成一体,外表好像覆盖了一层铠装的特殊结构热电偶,可以做得很细,很长,能够弯曲。
薄膜热电偶是由两种金属薄膜,真空蒸镀、化学涂层或电泳等方法连接在一起的一种特殊结构的热电偶。
2.热电阻温度计:
(1)原理:
热电阻温度计利用材料的电阻率随温度变化而变化的特性,与电桥相配合,将温度按一定函数关系转换为电量。
(2)分类:
按敏感材料的不同,有金属热电阻温度计和半导体热电阻温度计两种。常用的金属热电阻有铂热电阻、铜热电阻、镍热电阻等。其结构有普通型热电阻和铠装热电阻。
工业用普通型热电阻的外型结构与普通型热电偶的外形结构基本相同。热电阻体由引出线、热电阻丝、骨架、保护云母片和绑带组成。铠装热电阻的主要特点是体积小(直径仅为1~8mm),响应速度快,耐振抗冲击,感温元件、连接导线及保护套管全封闭并连成一体,使用寿命长。
半导体热敏电阻材料是将各种氧化物(如锰、镍、铜和铁的氧化物)按一定比例混合压制而成。半导体热电阻的温度测量范围在-100°C~300°C之间。其主要特点是电阻温度系数大(比金属热电阻高10~100倍),电阻率高,感温元件可做得很小,可根据需要做成片状、棒状和珠状(珠状外型尺寸可小到3mm),可测空隙、腔体、内孔等处的温度。但其性能不够稳定,互换性差,使其应用受到一定限制。
3.红外测温仪器
(1)原理:
核心是红外探测器,它能把红外辐射能转变为电能。红外测温仪器是利用红外辐射原理,采用非接触方式,对被测物体表面进行观测,并能记录其温度变化的设备。
(2)分类:
按对辐射响应方式的不同,将红外探测器分为光电探测器和热敏探测器两大类。
(3)常用的红外测温仪器:红外测温仪、红外热像仪。
①红外测温仪:是红外测温仪器中最简单的一种。品种多、用途广泛、价格低廉,用于测量物体 “点”的温度。
②红外热像仪。它能把被测物体发出的红外辐射转换成可见图像,这种图像称为热像图或温度图。这种测温方法简便、直观、精确、有效,且不受测温对象的限制,因此,在温度测量中得到比较广泛的应用,并有着宽广的应用前景。
现有的热成像系统主要分两类:一类是光机扫描成像系统,称为红外热像仪;另一类是热释电红外摄像管成像系统,称为红外热电视。
(二)通过测温测量所能发现的常见故障
1.轴承损坏。
2.流体系统故障。
3.发热量异常。
4.污染物质积聚。
5.保温材料的损坏。
6.电气元件故障。
7.非金属部件的故障。
8.机件内部缺陷。
9.裂纹探测。
【例题11•单选题】 热电偶( )的说法错误的。(2005)
A.基于热电效应进行温度测量
B.不仅能测量液体、气体内部的温度,还能测量固体表面的温度
C.所产生的热电动势不仅与热电偶材料、两端温度有关,还与热电极长度有关
D.便于远距离和多点测量
答案:C
【例题12•单选题】光电探测器和热敏探测器( )。(2006)
A.都能把入射的红外辐射能转变为电能
B.使用起来都同样很方便
C.具有同样高的灵敏度
D.具有同样高的响应速度
答案:A
【例题13•单选题】与金属热电阻温度计相比,半导体热电阻温度计( )的说法是错误的。(2007)
A.电阻温度系数大 B.电阻率高
C.性能稳定 D.互换性差
答案:C
【例题14•单选题】下列温度计中,( )属于非接触温度计。(2008)
A.膨胀式温度计 B.压力式温度计
C.比色高温计 D.半导体热敏电阻温度计
答案:C
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(责任编辑:中大编辑)