机械故障诊断—Ch08 温度诊断技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Ch8,温度诊断技术,机械故障诊断,Ch8,温度诊断技术,温度异常是机械设备故障的“热信号”，利用这种热信号可以查找机件缺陷和诊断各种由热应力引起的故障。所以，在故障诊断中，监测机件温度的作用与医学诊断中测量体温的作用是极为相似的。,Ch8,温度诊断技术,机械故障诊断,Ch8,温度诊断技术,温度诊断是以温度、温差、温度场、热象等热学参数为检测目标，其检测原理是以机件的热传导、热扩散或热容量等热学性能的变化为基础的，因而故障热信号的检测方法很多。根据故障热信号获取方法的不同，温度诊断可分为,被动式,和,主动式,两类。,被动式温度诊断是通过机件自身的热量来获取故障信息的,，可应用于静态或运转中机件的故障诊断；,主动式温度诊断是通过人为地给被测机件注入一定的热量后，再获取其故障信息的，一般只适用于静态机件的故障诊断,。,Ch8,温度诊断技术,机械故障诊断,Ch8,温度诊断技术,由于,被动式温度诊断法,无需外部热源，也可以采用普通的测温仪器，并适用于各种状态下机件的热故障诊断，使其成为,目前温度诊断中应用的主要方法,。而主动式温度诊断法采用的热源和测温仪器比较昂贵且不便于生产现场使用，因而目前在国内应用尚不普遍，主要应用于航空和航天工业中材料缺陷检测和机件故障探查。但随着测温新技术的发展，主动式温度诊断法定将不断扩大其应用范围。,Ch8,温度诊断技术,机械故障诊断,Ch8,温度诊断技术,温度诊断是故障诊断中最早进入实用阶段的一项技术，它起源于手摸测温和主观判断，随着测温和计算机技术的发展，使其检测手段不断更新、诊断原理不断完善，应用范围也不断扩大。目前，红外、光纤、激光等测温新技术正不断扩大应用，计算机已用于机械热负荷的动态参数测量、数据处理和故障分析研究中，使温度诊断不仅用于查找机械的各种热故障，而且还可以弥补射线、超声、涡流等无损探测方法的不足，用来监测机件内部的各种故障隐患。各种研究和应用实例表明，温度诊断是目前故障诊断中一项最实用而有效的诊断技术。,Ch8,温度诊断技术,机械故障诊断,Ch8,温度诊断技术,8-1,温度诊断技术的基本原理,8-2,热电偶与热电阻测温,8-3,红外测温仪表,一 被动式温度诊断法,各种机械或电气设备，不论其机件是处于静态的、或是动态的，都会因可动部分与固定部分之间的摩擦，通过电流或接触热源等原因，而使机件温度上升。如果机件超过温升限值，将引起热变形、热膨胀、烧蚀、烧伤、裂纹、渗漏、结胶等热故障。由于高温破坏的复杂性，在尚无可靠的防止高温破坏的措施和有效的耐高温材料的情况下，对机件的设计采用了限制工作温度的办法。因此，机件的温度总是在额定温度以下的某一温度时达到饱和，以保证机件正常服役。例如，电动机轴承从起动到温度饱和这一过程的温升曲线。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,一 被动式温度诊断法,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,一 被动式温度诊断法,许多受了损伤的机体其温度升高总是先于故障的出现。通常，当机件温度超过其额定工作温度，且发生急剧变化时，则预示着故障的存在和恶化。因此监测机件的工作温度，根据测定值是否超过温升限值可判断其所处的技术状态。例如根据电动机轴承温度记录曲线可以判定该轴承发生了热故障。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,一 被动式温度诊断法,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,一 被动式温度诊断法,另外，若将采集到的温度数据制成图表，并逐点连成直线利用该直线的斜率可对机件进行温度趋势分析；利用求出该直线的斜率值，还可推算出某一时刻的温度值，将此温度值与机件允许的最高温度限值比较，可以预报机件实际温度的变化余量，以便发出必要的报警。在某些情况下，如温度变化速度太快，可能引起无法修复的故障时，则可中断机械运转。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,二 主动式温度诊断法,主动式温度诊断是人为地给机件注入一定热量然后利用探测仪器来测量热量通过机件的变化情况，并由此判断机件内部的缺陷或损伤。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,二 主动式温度诊断法,当热源的辐射波均匀射入机件表面时，有一部分辐射被被反射，而其余的辐射波被机件吸收，被吸收的辐射又逐渐问内外扩散，若机件是无损伤或缺陷的匀质体则其表面温度的分布是均匀的。如果机件内存在一,个隔热性的损伤或缺陷,，则被吸收的辐射波在损伤或缺陷部位便形成热量堆积，因而反射到机件表面的温度场在损伤或缺陷的相应部位就,产生一个“热点”,。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,二 主动式温度诊断法,当机件内存在的,损伤或缺陷是导热性的,，将使注入的辐射波在损伤或缺陷处比其他部位更快地传导，因而,在损伤或缺陷的相应部位就形成一个“冷点”,。显然，根据机件内部存在不同性质的损伤或缺陷，将改变机件的热传导特性这一原理，便可判断机件内部各种故障隐患的部位和程度。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,二 主动式温度诊断法,为了有效地利用热源，减少机件表面温度测量误差，应尽量减少反射波而增大入射波。被测机件的温升限于一定的范围，一般金属机件的最高温度为,60,80,，非金属机件为,35,60,。损伤或缺陷部位引起的温差仅在几度范围内，故要求测温仪器能分辨,0.2,左右的温度差。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,二 主动式温度诊断法,另外，主动式湿度诊断法对机件厚度和材料的导热系数也有一定要求，板材太厚或材料导热系数太高都将影响检测灵敏度。一般来说，由于薄片层板件或铝合金板胶结件的导热性很强，形成的温度差即很快平衡，因而其检测效果不佳。相反此法用于其他金属或非金金属胶结件的检测，则能收到理想的效果。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,二 主动式温度诊断法,主动式温度诊断法中采用的热源可以是：热空气喷注、等离子喷注、火焰加温、感应加热线圈、红外灯、弧光灯、激光器和电热技术等。选择热源时，应根据被测机件的材料性质和具体技术条件，除了要求简单易行外，还要求对机件加热均匀而迅速，以便减小测量误差。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,许多机件在工作中同时承受外力和温度场的作用，当机件处于外力和热交换的热力系统中时，可用热应力来描述其受载状况。例如，内燃机的活塞、气缸及气缸盖，燃气轮机的叶片与转子等，它们所受的应力和变形不仅由外力引起而且还由传热现象引起。当机械开始运行或处于运行之中，那些机件将从高温热源吸收热量，形成随时间而变的不均匀温度分布；同时由于机件之间的相互接触、机件本身的复杂结机以及其内部或外部的相互约束，从而产生热应力。热应力是机件形成高温变形、高温蜕变、热疲劳、热断裂、烧蚀和烧伤等各种形式热故障的根源，此外，异常温度还是机械流体系统油液老化和变质的重要原因之一。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,因此，通过温度监测，可以掌握机件的受热状况并据此判断机件各种热故障的部位和原因。温度诊断所能发现的常见故障可归纳为以下几类：,1,发热量异常,当内燃机、加热炉内燃烧不正常时，其外壳表面将产生不均匀的温度分布。如在其外壳的适当部位安装一定数量的温度传感器对其温度输出作扫描记录，使可了解温度分布的不均匀性或变化过程，从而发现发热量异常故障。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,2,液体系统故障,液压系统、润滑系统、冷却系统和燃油系统等流体系统常常会因油泵故障、传动不良、管路、阀或滤清器阻塞、热交换器损坏等原因而使相应机件的表面温度上升。通过温度监测，很容易检查出流体系统中这类故障的原因。,3,滚动轴承损坏,滚动轴承零件损坏、接触表面擦伤、烧伤；由磨损引起的面接触等原因一起故障时，则会使其内部发热量增加，而其内部发热量的增加将使轴承座表面温度升高。因而通过轴承内部或外部的温度监测，均可发现轴承损坏故障。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,4,保温材料的损坏,各种高温设备中耐火材料衬里的开裂和保温层的破损，将表现出局部的过热点和过冷点。利用红外热象仪显示的图像，很容易查找到这类耐火材料或保温材料的损坏部位,。,5,污染物质的积聚,当管道内有水垢，锅炉或烟道内结灰渣、积聚腐蚀性污染物等异常状况时，因隔热层厚度有了变化，便改变了这些设备外表面的温度分布。采用热象仪扫描的方法可发现这些异常,。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,6,机件内部缺陷,当机件内部存在缺陷时，出于缺陷部位阻挡或传导均匀热流，堆积热量而形成“热点”或疏散热量而产生“冷点”，使机件表面的温度场出现局部的微量温度变化，只要探测到这种温度变化，即可判断机件内部缺陷的存在，如常见的腐蚀、破裂、减薄、堵塞以及泄漏等各种缺陷。,7,电气元件故障,电气元件接触不良将使接触电阻增加，当电流通过时发热量增大而形成局部过热；相反，整流管，可控硅等器件存在损伤时将不再发热从而出现冷点。因此，采用红外热象仪扫描可对高压输电线的电缆、接头、绝缘子、电容器、变压器以及输变电网等电气元件和设备的故障进行探查。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,8,非金属部件的故障,碳化硅陶瓷管热交换器的管壁存在分层缺陷时，其热传导率特性将发生变化，而热传导率又与温度梯度有关，通常热传导率每变化,10,，能获得大约,1,的温差变化。利用快速红外热象仪显示的热图，能发现这类非金属部件热传导特性的异常，从而发现故障隐患。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,三 温度诊断所能发现的常见故障,9,疲劳过程,红外温度检测技术还可以检查裂纹和裂纹扩展，连续监测裂纹的发展过程，确定机件在使用中表面或近表面的裂纹及其位置。美国曾研制了一种用于疲劳裂纹和近表面缺陷的红外探测系统，它能够迅速地将正在进行检验的飞机、导弹的机件出现裂纹的位置实时显示出来。,中国科学院金属研究所已从几种金属材料在高速旋转弯曲疲劳过程中红外辐射的能量变化获得了材料在疲劳过程中的动力学图象。研究结果表明，疲劳断裂的温升与疲劳过载有关系，使用红外传感方法可以预测疲劳过载、早期疲劳裂纹发生和疲劳破坏报警。同时证明对高速旋转部件进行故障检测和裂纹增值研究是有价值的，将进一步扩大温度诊断应用范围。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,四 温度诊断的测温类型和仪表,根据上述各种故障在温度诊断过程中所用的测温形式，可以将温度诊断中的测温归纳为两种类型：,1,零件温度测量,主要是测量各种零件、部件的表面温度和体内温度，如活塞、活塞环、气缸壁、气缸盖、排气阀及阀座、喷油器、热交换器、齿轮、轴承以及电气元件、器件等。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,四 温度诊断的测温类型和仪表,2,流体温度测量,主要是测量机械系统中各种流体介质的温度通常又分为稳定温度测量和动态温度测量，前者是把稳定的或变化缓慢的温度测量，如冷却水温度、机油温度、环境温度等；后者是指随时间急速变化的温度，如燃烧火焰温度、燃气温度、排气温度等。,各种零件温度的测量和不同流体介质温度的测量都是利用物体的热膨胀、热电变换、热电阻、热辐射以及熔点、硬度、颜色等随温度变化的物理效应和化学效应实现的。据这些原理制成的测温仪表很多，常用的测温仪表见表。,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,四 温度诊断的测温类型和仪表,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,四 温度诊断的测温类型和仪表,机械故障诊断,8-1,温度诊断技术的基本原理,油液污染度评定是测定单位容积油液中固体颗粒污染物的含量，以此反映系统或零件所受颗粒污染物的危害程度。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,一 常用的油液污染度评定方法,1,称重法,称重法是测定单位容积油液中所含颗粒污染物的重量，反映的是油液中污染物的总值，而不反映污染物的特性、尺寸大小和分布状况。,让,l00ml,油样通过,0.45m,孔径的预先称重的干燥薄膜，污染物滞留在薄膜上，然后用溶剂洗去薄膜上的油液，待干燥后称得薄膜的增重克数即为污染物颗粒的重量。将所得的污染物颗粒重量与油液污染度重量分段标准进行比较，便可以确定油液的污染度等级。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,一 常用的油液污染度评定方法,2,计数法,颗粒计数法是测定单位容积油液中颗粒污染物的尺寸及分布，来表示油液的污染度等级,。,计数方法有光学显微法和自动计数法,。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,一 常用的油液污染度评定方法,3,光测法,以可见光照射油液，并用光接收器接收油液的透射光，由于油液中污染物的存在，将发生吸收、散射或反射，所以采用光接受器接受透射光，并将其转化成电信号显示，即能反映油液污染程度。,但由于不同油液的颜色有差异，即使同一型号油液，经使用后其颜色也会变深。因此仅用透射光检测，其结果的可比性差。光测法的仪器精巧、使用简便、其结果明确，可用于监测油液污染的发展趋势。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,一 常用的油液污染度评定方法,4,电测法,电测法是通过检测油液的电化学性能，来分析油液的污染状况。可分为电容法与电阻法,。,1,电容法,以污染油液作为电介质，不同污染物程度的油液，其介电常数不同，测出电容变化量（相对于同型号新油）便可了解油液污染情况,。,2,电阻法,油液电阻率的大小与其中的水分、杂质含量及温度有关，因而在一定温度下测出油液电阻值的大小，便可得知油液的污染情况,。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,一 常用的油液污染度评定方法,5,淤积法,污染的油液流经微小间隙或滤网时，固体颗粒会逐渐淤积堵塞，引起压差和流量的相应变化，油液污染程度不同，其变化量也不同。以滤网作传感元件时，淤积法可分为压差恒定测量和流量恒定测量两种。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,一 常用的油液污染度评定方法,6,综合法,综合法就是通过物理、化学分析和观察对比的方法对油液品质进行综合评价。为便于现场使用，常将多种检测器组成便携式试验箱。试验箱内大致包括下列检测器件：锁紧式吸油用注射器或电动真空泵组件、取样滤膜、溶剂滤膜、显微镜及照明配件、对比用标准照片、粘度计、水分计，比重计、各类试剂、试纸、以及各种容器等。检测项目有粘度、水分、碱、全酸值、污染度、比重等,。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,二,油液污染状态检测仪器,1,油液污染物体积浓度检测仪,确定油浓污染物体积浓度的仪器，其原理为光学测定法,。,2,油液污染物粒度分布检测仪,其基本方法是将摊在平面上的油液试样进行光学扫描，或者是让一定体体积的被检油样通过澄清过滤器，然后对过滤器上的残留污染物进行光学扫描,。,3,油液中污染物颗粒数日和尺寸检测仪,原理是，利用光电变换器确定随同油样一起通过标准缝隙的颗粒数目和尺寸,。,机械故障诊断,8-2,热电偶与热电阻测温,8-3,红外测温仪表,一 红外线基础知识,比可见红光波长更长的辐射光线称红外线。红外线虽是人们眼睛看不见的光线，但它是具有较高热效应的辐射光线。除了太阳能辐射红外线外，凡温度高于绝对零度,(-273.15),的任何物体都能辐射红外线，而且物体的温度越高，发出红外线的能量越多，红外测温就是利用这种特性对物体温度进行测量的。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,一 红外线基础知识,红外线也是一种电磁波，其波长范围约为,0.76,1000m,，频率范围约为,4,10,14,3,10,11,Hz,。它和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质。在真空中的传播速度为,3,10,8,m/s,；由于大气介质中的水汽、二氧化碳等气体的吸收和散射作用，它在大气介质中传播时速度会衰减。与测温原理有关的红外线辐射特性可用下述几个基本定律来描述。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,一 红外线基础知识,1,斯蒂芬,-,玻尔兹曼定律,该定律也称全辐射发射定律，它表示绝对温度为,T,的物体，其单位面积上全部波长所辐射的总功率,W,与物体的比辐射率及绝对温度的四次方成正比，即,W,sT,4,式中，,W,单位面积上全部波长所辐射的总功率，,(W/cm,2,),；,s,物体的比辐射率,斯蒂芬,-,波尔兹曼常数,T,物体的绝对温氏,K,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,一 红外线基础知识,可见,物体红外辐射的总功率与物体本身的绝对温度的四次方成正比，物体温度越高，它所辐射的能量也越大,。所以，可通过一定的传感元件测得物体某部分红外辐射能量，从而确定该物体的表面温度,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,一 红外线基础知识,2,维恩位移定律,m,T,28972900(m,K),该式称为维恩位移定律，它表明：当黑体温度升高时，其峰值波长向短波方向移动。由此又进一步说明，一切物体只要它不是处在绝对温度的零度以下，总会发射出一定波长的红外辐射，而且物体的温度愈高，发射出来的辐射功率的波长就愈短。所以，也可以通过测量峰值波长,m,来计算物体温度,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,一 红外线基础知识,红外测温的特点是无需与检测物体相接触，其测温范围广、反应速度快、灵敏度高，并可对远距离、带电及其他不可按触目标或高速运动目标进行测温。因此，在温度诊断中，红外测温具有比其他测温技术更为显著的优越性。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,二,红外探测器,在红外测温中，用于感受红外辐射能量并将其转换成与被测温度有关电信号的器件称为红外探测器。按其工作原理可分为热敏探测器和光电探测器两类。,1 热敏类红外探测器,热敏类探测器是利用红外辐射的热效应制成的，采用热敏元件。这类探测器的特点是：灵敏度低，比光电探测器的灵敏度约低两个数量级；响应时间长，一般在ms数量级以上。但其性能稳定不需致冷、使用方便、抗震耐用、功耗小、价格低、抗辐射能力强，可制成不同形状大小的元件、对各种波长几乎都有一样的响应度。常用的热敏探测器如图所示。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,二,红外探测器,1,热电堆探测器,热电堆探测器是由数对以串联形式排列在受热板上的热电偶所组成的，受热板和铜片分别为热电堆的热接点和冷接点，利用安装孔可将探测器固定在测温仪表上，测温时通过输出端可输出热电势。,2,温差电偶探测器,温差电偶探测器示意图。将两种不同导体两头相接，当两端处于不同温度时，电路内便产生温差热电势。如在一个接头上加上一片黑体时，会由于红外辐射而升高温度，电偶接头温度也随之升高，则所产生的温差热电势大小就反映了入射红外辐射功率的大小，可由显示仪表指示。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,二,红外探测器,3,热敏电阻探测器,热敏电阻探测器原理为：透镜将热辐射能聚集于热敏电阻2上，其下部是温度补偿用热敏电阻3，电阻2受热后阻值变化，经过电桥电路将其变化转换为输出电压。热敏电阻的结构有线绕形、箔形、薄膜形等。,4,热释电探测器,热释电红外探测器是利用,“,铁电体,”,电介质的自发极化强度会因温度升高而降低的原理制造的。当红外辐射照射到已经极化的铁电薄片上时，薄片温度升高，极化强度降低使表面电荷减少，相当于,“,释放,”,了一部分电荷。释放的电荷用放大器转变成输出电压，在薄片温度升降过程中有输出信号，而当薄片温度升到稳定值时，输出信号便停止。因此热释电红外探测器能作为辐射时间短于热平衡时间常数的快速探测使用，广泛用于各类辐射计、光谱仪、激光探测器和热成象仪等方面。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,二,红外探测器,2 光电类红外探测器,光电类红外探测器是利用光电元件受到红外辐射时产生的光电效应将红外辐射能量转变为电信号，其响应时间比热敏类探测器快得多，约为ns级；灵敏度高，但灵敏度随波长而变化，所能接受的波长有限制；一般需制冷故使用不大方便。常用的光电类探测器有光电导型和光生伏特型两种。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,二,红外探测器,1,光电导型探测器,光电导型探测器的半导体元件R受到辅射照射时，电导率增加，使通过R与RL的串联电路电流增大，因为RL值是不变的，因而使得a、b两点间的电压增大。该电压增量的大小就反映出入射辐射功率的大小。调制盘M是把入射功率调制成正弦变化，使入a、b两端之间的输出电压除直流成分外，还有同样频率的正弦变化的交变电压，以便于放大记录。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,红外探测器,2,光生伏特型探测器,光生伏特型探测器原理：当辐射照射在半导体的光照面时，如光能量不是很大，但又大于该半导体材料的某一定值时，这个能量的吸收就会在半导体中产生一个自由电子，或一个自由空穴，或者同时产生出电子-空穴对，在p-n结中产生电子或空穴的扩散和流动，将使a、b两端之间的电动势增加，从而可输出一个电信号。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,红外测温仪按其,测温原理,可分为,辐射测温仪、单色测温仪、亮度测温仪、比色测温仪和三色测温仪,等。,按其,测温范围,可分为,7003200的高温测温仪、100700的中温测温仪和100以下的低温测温仪,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,1,测温仪测温原理,1,全辐射测温,全辐射测温仪是利用热电传感元件，通过测量物体热辐射全部波长的总能量来确定被测物体表面温度,。从热辐射的斯蒂芬,-,玻尔兹曼公式可知，物体表面的辐射功率不仅决定于温度，还决定于物体表面的发射率,s,。因不同物体表面的发射率差异很大，很难由测得的功率来单一确定物体的温度。,测温仪读出的是辐射温度，该温度低于物体的真实温度。因而物体发射率越小，测温误差越大。但当,发射率已知,时，可,采用光学或电子学方法进行补偿,。所以，有些测温仪增设了,s,校正装置，以便使测温仪的显示温度能最接近于真实温度。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,1,测温仪测温原理,2,单色测温,单色测温仪是通过测量物体辐射中某一波长范围,(,到,+,),内所发出的辐射能量来确定物体的表面温度,。通常根据所设计的温度计测温范围确定所需要的测量波段，并选用一定的滤光片将该波段以外的辐射线全部滤掉，由此还可大大削弱其他光源对测温结果的影响,。,由单色测温仪的读数可以得出待测物体的真实温度。而且，选用的测温波长越短，由发射率引起的误差越小。所以，,单色测温仪一般工作于短波区，即单色测温仪适用于高温测量,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,1,测温仪测温原理,3,比色测温,比色测温仪是测量物体热辐射中两个波段,(,1,到,1,+,1,和,2,到,2,+,2,),的辐射能量的比值来确定物体的表面温度,。如果两波长,1,和,2,所对应的发射率相等，则实际温度等于测温仪读出温度值。因此对于比色测温为了提高测量精度，关键是选择适当的两个波段，使得两个波段的发射率相差为最小。显然，此法可大大减小被测物体发射率对误差的影响。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,1,测温仪测温原理,4,三色测温,三色测温是依次取三个波段，将第一、第三波段内辐射功率之积，除以第二波段内辐射功率之平方，所得之商对应于所测的温度,。因此三色测温可以使其测量结果与发射率无关从而达到提高测量精度的目的,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,2,常用测温仪,用最多的是辐射测温仪、单色测温仪和比色测温仪三种,。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,2,常用测温仪,1,辐射,测温仪,辐射测温仪主要由光学系统、红外探测器、电子线路和显示器等组成。辐射测温仪为光学反馈式结构，被测物体发出的红外辐射通过光学系统,L,后，与参考源,B,发出的红外辐射一起进入圆盘调制器,T,，该调制器由同步电动机,M,带动，经调制后的辐射输至红外探测器。红外探测器,D,将辐射信息转变成电信号，输出的电信号经放大器,A,和相敏整流器,K,再输至控制放大器,O,，该控制放大器控制着参考源的辐射强度，当参考源和物体的辐射强度一致时，参考源的加热电流就代表被测物体的温度，可由显示器,I,显示该温度值。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,2,常用测温仪,2,单色测温仪,该测温仪的测温范围为,0,200,，决定其测温的波段入,2,18m,。其光学系统是以单晶硅为材料的单透镜，它把来自被测物体的红外辐射聚焦到温度传感器,R,1,上。,R,1,是一个电阻温度系数值很大的热敏电阻，它接收红外辐射能使其电阻值随之变化，称为工作元件。另一热敏电阻,R,2,是为了补偿环境温度变化而设的，称为补偿元件。热敏元件,R,1,、,R,2,和两个电池组成桥式电路，不测量时桥路平衡，无信号输出，测温时工作元件,R,1,接收红外辐射能，其电阻值变化使桥路失去平衡，则有信号输出。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,2,常用测温仪,2,单色测温仪,在工作元件,R,1,的窗口前设一个机械振动式光调制器，它以一定的机械方法交替切割红外辐射的聚焦光束，使测温传感器所接收到的红外辐射成交变信号，则转变为电信号时也是交变信号。调制器的调制频率,f,30Hz,，其电源是由一个多谐振荡器供给。,仪器的电子线路包括前置级、选频放大电路及桥式整流等部分组成，整流后的信号送到,100A,的表头指示出所测温度值。,这种仪器所测的温度读数是被测物体表面温度与环境温度之差。温度分辨率优于,0.5,。测温距离一般为,1,3m,。如在其光学系统采取一些特殊措施，则可测量,30,50m,的远距离目标温度，测温范围也可提高到,400,。该仪器可以带电测量超高压输电线的导线接头或高压电气设备的局部温度。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,三 红外测温仪表,3,比色测温仪,比色测温仪一般采用单个红外探测器交替接收两个波段的辐射功率，并转换成两个电信号再求其比值，而光学系统则有双光路和单光路之分。,双光路系统是调制盘将进来的热辐射调制和反射而分成两路，此两路光分别通过两块滤色片，再经调制盘的另一叶片的反射作用而成一路。此时探测器的输出，对应于两波段范围辐射功率的差值信号，并经线路处理而转换为两个信号的商。也可以在功率较大的那个光路中放置衰减片，调节衰减量，使射到探测器上两束光的功率相等，探测器的信号为零，则衰减片的衰减量与被测物体温度相对应。,单光路系统是将两种滤光片各一块，镶于调制盘上或将两种滤光片各二、三块交替镶于调制盘上，则探测将交替接收到两个波段的辐射能信号。两种信号被送入前置放大器放大后进入比值运算电路，经运算后产生出比值信号。此比值信号再经线性化处理后以数字量指示出所测温度值。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,四 红外热像仪,热象仪能把物体自身发出的红外辐射转换成可见图象，这种图象称为热象图或温度图。由于热象图包含了被测物体的热状态信息，因而通过热象图的观察和分析可获得物体表面或近表面层的温度分布及其所处的热状态。由于这种测温方法简便、直观、精确、有效，且不受测温对象的限制，使它在温度诊断技术中，有着宽广的应用前景。,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,测温传感器的使用,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,测温传感器的使用,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,测温传感器的使用,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,测温传感器的使用,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,测温传感器的使用,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,测温传感器的使用,机械故障诊断,8-3,红外测温仪表,