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,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,*,2023/10/9,1,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,*,第八章 其它物理诊断方法,学习目标：,了解,声学,监测方法；,掌握,温度,监测方法；,了解,无损,检测技术。,第八章 其它物理诊断方法 学习目标：,第一节 声学监测方法,利用声响判断物品的质量是人们常用的简易方法。,例如维修人员用,听棒,检查轴承的运行状态，铁路工人用,手锤,检验车架以判断其故障等，这些都是敲击声检测法。在检测,蜂窝结构,与,复合材料,缺陷时，也常采用这种办法。这些简单的方法延用至今，但它只能是一种定性的故障检测手段，,依赖于人的经验和技巧,。,现代的声学监测技术已有了很大的发展，目前主要有,声学和噪声监测技术,，,超声波检测技术,和,声发射技术,。,第一节 声学监测方法利用声响判断物品的质量是人们常用的简易,一、声音和噪声诊断方法,在设备状态监测和故障诊断中，听碰到的声音一般为噪声，,噪声有两类,，,一类是,指,一些不规则的、间歇的或随机的声波,；,另一类是,指不希望有的扰动或干扰声音,，有时也包括那些在有用频带内任何不需要的干扰。,在人们所处的某一环境中所有噪声的总和称为,环境噪声,。,当观测研究某声源时，凡与该声源信号存在与否无关的一切干扰，统称为,背景噪声,（如测量噪声、散粒噪声、热噪声等）。,第一节 声学监测方法,一、声音和噪声诊断方法第一节 声学监测方法,声级计,（传感器）,是最基本的噪声测量仪器，通常由输入放大器、计权网络、带通滤波器、输出放大器、检波器和显示装置组成，从表头上可直接读出声压级的分贝（,dB,）数。,机器设备的噪声是伴随着振动同时产生的,。,利用声音和噪声的测量与分析进行机器设备监测及诊断的主要方法有下列几种：,（,1,）通过简易诊断技术的评估法,这可以通过人的听觉系统主观判断噪声源的,频率和位置,，精估机器运行是否正常；,或者,借助于传声器,-,放大器,-,声级计对机器进行近场扫描测量和表面振速分析，用来寻找机器的,噪声源和主要发声部位,。,这种方法可用于机器运行状态的,一般识别和精密诊断的粗定位,。,第一节 声学监测方法,（1）通过简易诊断技术的评估法第一节 声学监测方法,2,通过频谱分析进行精密诊断,与,振动诊断方法一样，,频谱分析是识别声源的重要方法,，可以寻找发生故障的零、部件及故障原因。对于,往复机械或旋转机械,，,一般,都可以在它们的噪声频谱信号中找到与转速,n,（,r/min,）和系统结构特性有关的基波和谐波峰值及其频率值，可用来识别主要噪声源。当峰值频率为好几个零、部件共有时，这时，就要结合其它方法，方可识别和区别究竟哪个零、部件是,主要噪声源,。,3,声强法,声强探头具有明显的指向特性。,声强法测量对声学环境没有特殊要求，并可在近场测量，测量既方便又迅速。,4,相关函数法,第一节 声学监测方法,2通过频谱分析进行精密诊断第一节 声学监测方法,二、超声波诊断方法,正常人耳可以听到的声音的频率范围为,2020000Hz,，在此范围内的声音叫作,可听声,。频率低于,20Hz,的叫,次声,，高于,20000Hz,的叫,超声,，用于故障诊断的超声波频率一般是在,0.5MHz,到,10MHz,以上（,1MHz=1000000Hz,）。,利用超声波进行探伤的,特点,是：超声波有,良好的指向性,，频率越高，指向性越好；,由于,频率高，波长短，超声波可在物体界面或内部缺陷处反射、折射和散射，据此可检测,物体内部和表面的缺陷,。,并且,波长越短，识别缺陷的尺寸越,小，可检测与其波长同量级的缺陷。,第一节 声学监测方法,二、超声波诊断方法第一节 声学监测方法,超声波探伤的,优点,是：,设备轻巧,，操作方便，,成本低,，灵敏度高，,检测速度快,，可自动化检测，,适用于野外作业,，而且超声波对人体无害。,缺点,是检测时有一定的,近场盲区,，且很难用于在线检测。目前，,超声波探伤技术,已,广泛应用于,工矿企业的一些重要管线和压力容器的故障诊断。,另外，,超声波测厚技术,也是超声波诊断方法的一种，这一技术已广泛应用于管道壁厚测量,。例如，,2002,年夏天，某化纤公司聚酯生产装置一台热媒加热炉发生热媒加热盘管泄漏，在对漏点进行焊接修补的同时，利用超声波测厚仪对盘管进行壁厚测量，经多点检测得之当时壁厚范围约在,3.5,4mm,（原始壁厚,4mm,），提供了该热媒加热炉继续使用的参考依据。,第一节 声学监测方法,第一节 声学监测方法,三、声发射诊断技术,当加载物体发生,塑性变形,、内部晶格位错运动、,晶界滑移时,，或者在裂纹成核、扩展和物体断裂时以及其它缺陷增长时，都会以弹性波的形式释放出猝发能量，这种现象称为,声发射,（,Acoustic Emission,）。,大多数金属材料的,塑性变形,和,位错运动,中的声发射信号,很微弱,。这就要,借助,传感器和测量仪器，,通过,检测分析声发射信号，并进而,根据,声发射信号的特征推断声发射源的,机理和危险性,，这就出现了,声发射技术,。,第一节 声学监测方法,三、声发射诊断技术当加载物体发生塑性变形、内部晶格位错运动、,声发射必须有,外部条件,，如力、电磁、温度等因素的作用，使材料内部结构、缺陷或潜在缺陷发生变化，才能产生能量释放使声发射出来。因此声发射技术是一种,“动态”无损检测技术,，它对,增长着的缺陷更敏感,，可以检测,微米数量级,的显微裂纹的变化，检测灵敏度很高。,另外，绝大多数金属和非金属都具有声发射特性，声发射诊断,几乎不受材料所限,，可以长期对缺陷的安全性进行,实时状况监测,和险情报警，这是声发身技术优于其它无损检测技术的特点。,但是，由于材料的塑性变形和裂纹扩展等的,不可逆性,，,声发射也有不可逆性,，即认为应力第二次再重复作用时，大多数弹性体不会再产生声发射。因此，,必须知道材料的受力历史或者在构件第一次受力时进行声发射诊断,。,需要指出的是,，声发射探伤的技术关键之一是排除背景噪声的干扰。,第一节 声学监测方法,声发射必须有外部条件，如力、电磁、温度等因素的作用，使材料内,第二节 温度监测方法,温度与机器设备的运行状态密切相关。,如润滑不良造成机件的异常磨损会使相应部位的,温度升高,故障征兆；高温也会引发,机械设备故障,，尤其在夏季运行时更需注意。,旋转机械的的轴承、润滑油和带电设备的接头,等是需要重点关注温度和温升的部位。,温度诊断技术是利用,测量机件工作温度,的方式，对机器设备的发热状态进行监测，从而判断设备的技术状态。,温度监测方法包括,简易温度监测方法,和,红外测温监测方法,。,第二节 温度监测方法 温度与机器设备,一、简易温度监测方法,温度是工业生产中重要的,热工参数,之一，,温度的变化与被监测设备的性能和工况有密切的关系,，因此，温度监测已被广泛地应用于,在线设备的监测,上。,简易温度监测常用,接触式测温仪表,，常用的有下列几种：,膨胀式温度计,：分,液体式,和,固体式,，它们是利用液体或固体,受热膨胀的,原理制成,的，如液柱温度计和双金属温度计。,压力表式温度计,：分,液体式,、,气体式,和,蒸汽式,，其,作用原理,是封闭在固定容积中的液体、气体或某种液体的饱合蒸气，,受热后体积膨胀或压力变化,。,第二节 温度监测方法,一、简易温度监测方法 温度是工业生产中,电阻温度计,：是利用导体或半导体的,电阻值随温度变化,的性质来,进行测温,的。通常以,金属热电阻,或,半导体热敏电阻,作为,敏感元件,，用电桥转换变为电压的变化。,热电偶温度计,：其,基本原理,是利用,物体的热电效应,，用电位差计等仪表测量出,热电势,，来求出对应的,温度值,。,接触测温由于,热接触,和,热平衡,常带来,较大的误差,，同时，在应用范围上也有一定的局限性，因此，,非接触测温法,越来越受到人们的重视。,第二节 温度监测方法,第二节 温度监测方法,二、红外测温监测技术,任何物体都存在热辐射,。物体温度不同，辐射的波长组成成分不同，辐射能的大小也不同。在热辐射中很重要的成分是,红外线辐射,，称之为,“红外辐射”,。,红外辐射就是从可见光的红端到毫米波的宽广波长范围内的电磁波辐射。,由物体自身发射的,红外辐射强度,反映了物体,自身的温度,，能提供物体热状态的重要信息，可揭示物体的,形状特征,。,因此，利用,红外辐射温度计,和,红外成象装置,进行系统状态监测和故障诊断得到了迅速的发展和应用。如果按照检测的形状分，红外测温设备包括：用于检测,点,的,红外点温仪,（红外测温仪）,；用于检测,线,的,红外行扫描仪,；用于检测,面,的,红外热像仪,和,红外热电视,。,第二节 温度监测方法,二、红外测温监测技术 任何物体都存在热,红外测温设备,的主要部分包括,精密光学系统,和,红外探测器,。,红外测温仪,（红外点温仪）是,最轻便、最直观、最快速,的非接触测温仪，它常用于测量物体的一个,点,（指相对较小的面积）的温度。由于红外测温仪,结构简单、轻巧便携、使用方便、价格低廉,，因而成为现场检测的通用手段。,红外热成象系统,是把物体发出的,红外辐射,经光学成象物镜、光机扫描系统,投射到,液氮致冷红外探测器,上，探测器把红外辐射信号转变成,电信号,，经,放大,和,处理,后在视频显示器上得到与物体表面热分布相应的,“,实时热图象,”,。从而,实现了把景物的不可见热图象转变为可见图象,。,第二节 温度监测方法,红外测温设备的主要部分包括精密光学系统和红外探测器。第二节,目前常用的热成象主要有,红外热象仪,和,红外热电视,两类。近年来，利用微机的图象处理和分析系统也得到了广泛的应用。热成象技术具有,如下特点,：,可进行,非接触检测,；,可给出空间分辨率和温度分辨率都较好的设备的,温度场的二维图象,；,可进行快速和实时测量，允许我们进行,瞬态研究,和大范围设备的,快速观测,，并可记录与重放物面温度场及其,演变过程,，进行数据显示、计算、处理和分析；,具有,全被动式,、,全天候,的特点。,第二节 温度监测方法,目前常用的热成象主要有红外热象仪和红外热电视两类。近年来，利,三、红外测温技术在故障诊断中的应用,只要表面发出的,红外辐射,不受阻挡，都属于,红外诊断技术,的有效监测设备,，,例如,：旋转机械、,变压器,、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、,电力电缆,、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。在电力系统中，输电电缆的,接头发热,是电力设备中的一个主要问题。,如,为了,防止过热,造成停电事故，需用大量人力手工测量接头或导线的电阻比。不仅劳动强度大，而且作业危险。,利用,红外温度测量仪,则,只需,手持仪器对着导线接头直接测量，几分钟即可完成检查工作。又如电机转子、变压器、开关、闸刀等常常因元件老化造成失效，,不但,会影响正常供电甚至会引起火灾，停电检查势必会影响生产。,利用,红外测量仪,进行在线监测代替停电检查可充分显示出它的,优越性,。,电气部件的故障是逐渐恶化的，在此过程中往往伴随着,温度的升高,，根据所测温度及电气设备的特点，可以判断该设备,是否已经变坏,，并可做出,趋势分析,。,第二节 温度监测方法,三、红外测温技术在故障诊断中的应用 只,带电设备（,Alive Equipment,）红外诊断技术,定义：,1,带电设备,：,传导,负荷电流,(,试验电流,),或,加有,运行电压,(,试验电压,),的设备。,2,温升,（,Temperature Rise,）：用,同一检测仪器,相继测得的,被测物表面温度,和,环境温度参照体,表面温度之差,。,3,温差,（,Temperature Difference,）：用,同一检测仪器,相继测得的,不同被测物,或,同一被测物不同部位之间,的,温度差,。,第二节 温度监测方法,带电设备（Alive Equipment）红外诊断技术 定义,4,相对温差,（,Relative Temperature Difference,
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