2013注评考试《机电设备评估基础》预习：温度测量法
第七章 设备状态监测与故障诊断技术
知识点八、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（后面有述）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
1.接触式测温装置：测温元件与被测对象直接接触，通过热交换进行测温。
（1）热电偶。热电偶与后续仪表配套可以直接测量出0℃～1800℃范围内液体、气体内部以及固体表面的温度。精度高，测量范围宽，便于远距离和多点测量等优点。
热电偶是基于热电效应进行测量的。
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。
根据所测得的热电动势便可确定被测温度值。
常用热电偶分为标准化热电偶和非标准化热电偶两类。
标准化热电偶制造工艺比较成熟、性能优良且稳定，同一型号热电偶具有互换性。常用的有廉价金属热电偶及贵金属热电偶。
非标准化热电偶多用在一些特殊场合，虽然在使用范围和数量上均不及标准化热电偶，但它们的一些特别良好的性能是标准化热电偶所不及的。
例如，钨铼系热电偶长期使用的最高温度达2800℃，短时间使用可达3000℃；镍铬-金铁热电偶在4K温度下也能保持大于10μV/℃的热电势率，是一种理想的低温热电偶。
【拓展】K为开尔文温度，273.15K为零摄氏度，4K相等于零下269摄氏度。如果从分子运动论的观点出发，理想气体分子的平均动能由温度确定，即温度越高分子就运动得越快，达到-273.15℃的时候分子运动已经完全停止了，所以此时为极限温度）
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的特殊结构热电电偶，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采用真空蒸镀、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
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。
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℃～300℃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
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。
核心是红外探测器，它能把红外辐射能转变为电能。
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。
表：光电、热敏探测器性能比较
| 灵敏度 | 响应速度 | 制冷 | 使用方便 | 其他 | |
| 光电探测器 | 高 | 快 | 需要 | 不太方便 | 灵敏度随波长变化 |
| 热敏探测器 | 低 | 慢 | 不需要 | 方便 | 耐用、价低、对波长响应变化微弱 |
红外测温仪器的组成有：（1）红外探测器；（2）红外光学系统：用于汇聚被测对象的辐射，并将其传输到红外探测器上；（3）信号处理系统：用以将电信号放大、处理成可记录的信号。（4）显示系统：是最终将被测信号以表针指示、数字显示或图像等不同方式记录、存储下来的装置。
常用的红外测温仪器有：
（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。
表：常用红外测温仪
| 名称 | 应用范围 | 特点 |
| 简易辐射测温仪 | 测200℃- 600℃以上及辐射率高的物体 | 结构简单、价廉、抗震、精度较差 |
| 辐射测温仪 | 适宜室温下测温，一般测200℃以下温度 | 结构简单、价格较低、较抗振、精度受环境影响，探测器热敏度电阻互换性差，与二次仪表匹配难，灵敏较低，误差较大 |
| 有温度补偿的辐射测温仪 | 应用广泛 | 测量精度高，结构较复杂 |
| 亮度测温仪 | 宜测辐射率高的物体温度、测温结果低于真实温度 | 不需温度补偿，结构比较简单，灵敏度稍差 |
| 比色测温仪 | 测辐射率的物体，宜测中高温200℃－3500℃ | 结构较复杂，测量误差小，灵敏度较高，受烟雾、灰尘影响小 |
| 单色测温仪 | 宜测高温600℃－3000℃ | 结构简单、使用方便、灵敏度高，能抑制某些干扰，波长越短辐射率引起的误差越少，测量精度较高。 |
（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
轴承损坏、流体系统故障、发热异常、污染物质积聚、保温材料损坏、电器元件故障、非金属部件的故障、机件内部缺陷、裂纹探测等。
