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三、溫度測量法

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

(一)測溫儀表

分為接觸式和非接觸式兩類。

1.熱電偶。

(1)特點(diǎn)：熱電偶與后續(xù)儀表配套可以直接測量出0 0C～18000 C范圍內(nèi)液體、氣體內(nèi)部以及固體表面的溫度。測量范圍非常寬，對(duì)象可以是氣體、液體溫度，也可以是固體表面的溫度。

(2)原理：熱電偶是基于熱電效應(yīng)進(jìn)行工作的。

熱電偶由兩根不同材料的導(dǎo)體A，B焊接而成。焊合的一端T為工作端(熱端)、用以插入被測介質(zhì)中測溫，連接導(dǎo)線的另一端T0為自由端(冷端)若兩端所處溫度不同，則所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢由儀表指示。熱電偶的熱電動(dòng)勢與熱電偶的材料、兩端溫度T、T0 有關(guān)，與熱電極長度、直徑無關(guān)。在冷端溫度T0 不變，熱電偶材料已定的情況下，其熱電動(dòng)勢只是被測溫度的函數(shù)。

(3)分類：常用熱電偶分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶兩類。

①標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶制造工藝比較成熟、性能優(yōu)良且穩(wěn)定，具有互換性。

②非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶多用在一些特殊場合，它們的一些特別良好的性能是標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶所不及的。

比如，鎢錸系熱電偶長期使用的最高溫度達(dá)2800°C，短時(shí)間使用可達(dá)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?zé)犭娕?。熱電勢率與靈敏度有關(guān)，熱電勢率大，靈敏度就高。

③實(shí)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(jié)構(gòu)外形有多種形式，但其基本結(jié)構(gòu)均由保護(hù)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(hù)套管等組合成一體，外表好像覆蓋了一層鎧裝的特殊結(jié)構(gòu)熱電偶，可以做得很細(xì)，很長，能夠彎曲。

薄膜熱電偶是由兩種金屬薄膜，真空蒸鍍、化學(xué)涂層或電泳等方法連接在一起的一種特殊結(jié)構(gòu)的熱電偶。

2.熱電阻溫度計(jì)：

(1)原理：

熱電阻溫度計(jì)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(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換為電量。

(2)分類：

按敏感材料的不同，有金屬熱電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與普通型熱電偶的外形結(jié)構(gòu)基本相同。熱電阻體由引出線、熱電阻絲、骨架、保護(hù)云母片和綁帶組成。鎧裝熱電阻的主要特點(diǎn)是體積小(直徑僅為1～8mm)，響應(yīng)速度快，耐振抗沖擊，感溫元件、連接導(dǎo)線及保護(hù)套管全封閉并連成一體，使用壽命長。

半導(dǎo)體熱敏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(dǎo)體熱電阻的溫度測量范圍在-100°C～300°C之間。其主要特點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)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(jù)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(nèi)孔等處的溫度。但其性能不夠穩(wěn)定，互換性差，使其應(yīng)用受到一定限制。

3.紅外測溫儀器

(1)原理：

核心是紅外探測器，它能把紅外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。紅外測溫儀器是利用紅外輻射原理，采用非接觸方式，對(duì)被測物體表面進(jìn)行觀測，并能記錄其溫度變化的設(shè)備。

(2)分類：

按對(duì)輻射響應(yīng)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。

(3)常用的紅外測溫儀器：紅外測溫儀、紅外熱像儀。

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(jià)格低廉，用于測量物體 “點(diǎn)”的溫度。

②紅外熱像儀。它能把被測物體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)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(duì)象的限制，因此，在溫度測量中得到比較廣泛的應(yīng)用，并有著寬廣的應(yīng)用前景。

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

(二)通過測溫測量所能發(fā)現(xiàn)的常見故障

1.軸承損壞。

2.流體系統(tǒng)故障。

3.發(fā)熱量異常。

4.污染物質(zhì)積聚。

5.保溫材料的損壞。

6.電氣元件故障。

7.非金屬部件的故障。

8.機(jī)件內(nèi)部缺陷。

9.裂紋探測。

【例題11•單選題】 熱電偶( )的說法錯(cuò)誤的。(2005)

A.基于熱電效應(yīng)進(jìn)行溫度測量

B.不僅能測量液體、氣體內(nèi)部的溫度，還能測量固體表面的溫度

C.所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢不僅與熱電偶材料、兩端溫度有關(guān)，還與熱電極長度有關(guān)

D.便于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)測量

答案：C

【例題12•單選題】光電探測器和熱敏探測器( )。(2006)

A.都能把入射的紅外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

B.使用起來都同樣很方便

C.具有同樣高的靈敏度

D.具有同樣高的響應(yīng)速度

答案：A

【例題13•單選題】與金屬熱電阻溫度計(jì)相比，半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)( )的說法是錯(cuò)誤的。(2007)

A.電阻溫度系數(shù)大 B.電阻率高

C.性能穩(wěn)定 　D.互換性差

答案：C

【例題14•單選題】下列溫度計(jì)中，( )屬于非接觸溫度計(jì)。(2008)

A.膨脹式溫度計(jì) B.壓力式溫度計(jì)

C.比色高溫計(jì) 　D.半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)

答案：C

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