三、溫度測(cè)量法(掌握)
通過(guò)溫度測(cè)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(cè)量法還可以彌補(bǔ)射線(xiàn)、超聲、渦流等無(wú)損探測(cè)法(后面有述)的不足,用來(lái)探測(cè)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(cè)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(cè)溫儀表
1.接觸式測(cè)溫裝置:測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象直接接觸,通過(guò)熱交換進(jìn)行測(cè)溫。
(1)熱電偶。熱電偶與后續(xù)儀表配套可以直接測(cè)量出0°C~1800°C范圍內(nèi)液體、氣體內(nèi)部以及固體表面的溫度。精度高,測(cè)量范圍寬,便于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。
熱電偶是基于熱電效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的。
熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶的材料、兩端溫度T、T0 有關(guān),與熱電極長(zhǎng)度、直徑無(wú)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(shì)只是被測(cè)溫度的函數(shù)。
根據(jù)所測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)便可確定被測(cè)溫度值。
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(lèi)。
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,同一型號(hào)熱電偶具有互換性。常用的有廉價(jià)金屬熱電偶及貴金屬熱電偶。
非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶多用在一些特殊場(chǎng)合,雖然在使用范圍和數(shù)量上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,但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。
例如,鎢錸系熱電偶長(zhǎng)期使用的溫度達(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(shì)率,是一種理想的低溫?zé)犭娕肌?BR> 【拓展】K為開(kāi)爾文溫度,273.15K為零攝氏度,4K相等于零下269攝氏度。如果從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)出發(fā),理想氣體分子的平均動(dòng)能由溫度確定,即溫度越高分子就運(yùn)動(dòng)得越快,達(dá)到-273.15℃的時(shí)候分子運(yùn)動(dòng)已經(jīng)完全停止了,所以此時(shí)為極限溫度)
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(xiàn)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)套管等組合成一體的特殊結(jié)構(gòu)熱電電偶,可以做得很細(xì),很長(zhǎng),能夠彎曲。
薄膜熱電偶是由兩種金屬薄膜采用真空蒸鍍、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):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。
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(xiàn)、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?。ㄖ睆絻H為1~8mm),響應(yīng)速度快,耐振抗沖擊,感溫元件、連接導(dǎo)線(xiàn)及保護(hù)套管全封閉并連成一體,使用壽命長(zhǎng)。
半導(dǎo)體熱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(cè)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(cè)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(cè)溫儀器
紅外測(cè)溫儀器是利用紅外輻射原理,采用非接觸方式,對(duì)被測(cè)物體表面進(jìn)行觀測(cè),并能記錄其溫度變化的設(shè)備。
核心是紅外探測(cè)器,它能把紅外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?BR> 按對(duì)輻射響應(yīng)方式的不同,將紅外探測(cè)器分為光電探測(cè)器和熱敏探測(cè)器兩大類(lèi)。
表9-5 光電、熱敏探測(cè)器性能比較
靈敏度
響應(yīng)速度
制冷
使用方便
其他
光電探測(cè)器
高
快
需要
不太方便
靈敏度隨波長(zhǎng)變化
熱敏探測(cè)器
低
慢
不需要
方便
耐用、價(jià)低、對(duì)波長(zhǎng)響應(yīng)變化微弱
紅外測(cè)溫儀器的組成有:(1)紅外探測(cè)器;(2)紅外光學(xué)系統(tǒng):用于匯聚被測(cè)對(duì)象的輻射,并將其傳輸?shù)郊t外探測(cè)器上;(3) 信號(hào)處理系統(tǒng):用以將電信號(hào)放大、處理成可記錄的信號(hào)。(4)顯示系統(tǒng):是最終將被測(cè)信號(hào)以表針指示、數(shù)字顯示或圖像等不同方式記錄、存儲(chǔ)下來(lái)的裝置。
常用的紅外測(cè)溫儀器有:
(1)紅外測(cè)溫儀:是紅外測(cè)溫儀器中最簡(jiǎn)單的一種。品種多、用途廣泛、價(jià)格低廉,用于測(cè)量物體“點(diǎn)”的溫度。
表9-6 常用紅外測(cè)溫儀
名稱(chēng)
應(yīng)用范圍
特點(diǎn)
簡(jiǎn)易輻射測(cè)溫儀
測(cè)2000C- 6000C以上及輻射率高的物體
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、抗震、精度較差
輻射測(cè)溫儀
適宜室溫下測(cè)溫,一般測(cè)測(cè)2000C以下溫度
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低、較抗振、精度受環(huán)境影響,探測(cè)器熱敏度電阻互換性差,與二次儀表匹配難,靈敏較低,誤差較大
有溫度補(bǔ)償?shù)妮椛錅y(cè)溫儀
應(yīng)用廣泛
測(cè)量精度高,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜
亮度測(cè)溫儀
宜測(cè)輻射率高的物體溫度、測(cè)溫結(jié)果低于真實(shí)溫度
不需溫度補(bǔ)償,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,靈敏度稍差
比色測(cè)溫儀
測(cè)輻射率的物體,宜測(cè)中高溫測(cè)2000C-測(cè)35000C
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,測(cè)量誤差小,靈敏度較高,受煙霧、灰塵影響小
單色測(cè)溫儀
宜測(cè)高溫測(cè)6000C-30000C
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、靈敏度高,能抑制某些干擾,波長(zhǎng)越短輻射率引起的誤差越少,測(cè)量精度較高。
(2)紅外熱像儀。它能把被測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)圖像,這種圖像稱(chēng)為熱像圖或溫度圖。這種測(cè)溫方法簡(jiǎn)便、直觀、精確、有效,且不受測(cè)溫對(duì)象的限制,因此,在溫度測(cè)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(lèi):一類(lèi)是光機(jī)掃描成像系統(tǒng),稱(chēng)為紅外熱像儀;另一類(lèi)是熱釋電紅外攝像管成像系統(tǒng),稱(chēng)為紅外熱電視?! ?BR> (二)通過(guò)測(cè)溫測(cè)量所能發(fā)現(xiàn)的常見(jiàn)故障
軸承損壞、流體系統(tǒng)故障、發(fā)熱異常、污染物質(zhì)積聚、保溫材料損壞、電器元件故障、非金屬部件的故障、機(jī)件內(nèi)部缺陷、裂紋探測(cè)等。
【例題·單選題】(2007)與金屬熱電阻溫度計(jì)相比,半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)(?。┑恼f(shuō)法是錯(cuò)誤的。
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
『正確答案』C
『答案解析』半導(dǎo)體熱電阻溫度系數(shù)大、電阻率高、感溫元件可做的很小,可根據(jù)需要制作成不同形狀,可測(cè)空隙、腔體、內(nèi)孔等處的溫度,缺點(diǎn)是性能不夠穩(wěn)定,互換性差,使其應(yīng)用受到一定的限制。
【例題·單選題】(2008)下列溫度計(jì)中,(?。儆诜墙佑|溫度計(jì)。
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)
『正確答案』C
『答案解析』非接觸式溫度計(jì)包括輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)和紅外測(cè)溫儀。
四、裂紋的無(wú)損探傷法(掌握)
對(duì)設(shè)備零部件裂紋的檢查,主要采用無(wú)損探測(cè)法。
利用無(wú)損探測(cè)技術(shù)不僅能發(fā)現(xiàn)機(jī)件的裂紋,以及腐蝕、機(jī)械性能超差等變化,而且還可以根據(jù)機(jī)件損傷的種類(lèi)、形狀、大小、產(chǎn)生部位、應(yīng)力水平、應(yīng)力方向等信息預(yù)測(cè)損傷或缺陷發(fā)展的趨勢(shì),以便及時(shí)采取措施,排除隱患。
有多種無(wú)損探測(cè)法供選用,如目視——光學(xué)檢測(cè)法、滲透探測(cè)法、磁粉探測(cè)法、射線(xiàn)探測(cè)法、超聲波探測(cè)法、聲發(fā)射探測(cè)法、渦流探測(cè)法等。
(一)目視——光學(xué)檢測(cè)法
對(duì)于封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能直接觀察的零件,主要使用工業(yè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行目視——光學(xué)檢測(cè)。
(二)滲透探測(cè)法
使著色滲透液或熒光滲透液滲入機(jī)件表面開(kāi)口的裂紋內(nèi),然后清除表面的殘液,用吸附劑吸出裂紋內(nèi)的滲透液,從而顯示出缺陷圖像的一種檢驗(yàn)方法。
(三)磁粉探測(cè)法
根據(jù)探測(cè)漏磁場(chǎng)方式的不同,可將磁性探測(cè)法分為磁粉探測(cè)法、探測(cè)線(xiàn)圈法、磁場(chǎng)測(cè)定法和磁帶記錄法。
磁粉探測(cè)法所用設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,檢測(cè)靈敏度較高,適用于各種形狀的鋼鐵機(jī)件,這種探測(cè)法可以發(fā)現(xiàn)鐵磁材料表面和近表面的裂紋,以及氣孔、夾雜等缺陷。其缺點(diǎn)是這種探測(cè)法不能探測(cè)缺陷的深度。
(四)射線(xiàn)探測(cè)法:χ射線(xiàn)和γ射線(xiàn)。
主要用來(lái)探測(cè)機(jī)件內(nèi)部的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷,當(dāng)裂紋方向與射線(xiàn)平行時(shí)也能被探測(cè)出來(lái)。
優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)的圖像較直觀,對(duì)缺陷尺寸和性質(zhì)的判斷比較容易,而且探測(cè)結(jié)果可以記錄下來(lái)作為診斷檔案資料長(zhǎng)期保存。缺點(diǎn)是,當(dāng)裂紋面與射線(xiàn)近于垂直時(shí)就難以探測(cè)出來(lái),對(duì)微小裂紋的探測(cè)靈敏度低,探測(cè)費(fèi)用較高,射線(xiàn)對(duì)人體有害。
(五)超聲波探測(cè)法。
可以探測(cè)垂直于超聲波的金屬和非金屬材料的平面狀缺陷。
優(yōu)點(diǎn)是可探測(cè)的厚度大、檢測(cè)靈敏度高、儀器輕便便于攜帶、成本低,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè),并且超聲波對(duì)人體無(wú)害。其缺點(diǎn)是探測(cè)時(shí)有一定的近場(chǎng)盲區(qū)、探測(cè)結(jié)果不能記錄、探測(cè)中采用的耦合劑易污染產(chǎn)品等。
(六)聲發(fā)射探測(cè)法。
基本原理是物體在外部條件(如力、熱、電、磁等)作用下會(huì)發(fā)聲,根據(jù)物體的發(fā)聲推斷物體的狀態(tài)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。 動(dòng)態(tài)檢測(cè)、在加載或運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行;裂紋主動(dòng)參與,提供裂紋活動(dòng)的信息;靈敏度高、覆蓋面大、不會(huì)漏檢;但是,不能反應(yīng)靜態(tài)缺陷情況。
(七)渦流探測(cè)法。
機(jī)件中存在損傷時(shí),被監(jiān)測(cè)機(jī)件表面的渦流將發(fā)生改變,相應(yīng)的渦流磁場(chǎng)也將改變。
適用于導(dǎo)電材料表面或近表面探傷;靈敏度高,可自動(dòng)顯示報(bào)警;非接觸式,可用于高溫測(cè)量;可用于顯示、記錄和報(bào)警,并可估算缺陷的位置和大小。
不足:深層缺陷難以探測(cè)、影響因素多、存在邊角效應(yīng)?! ?BR> 五、磨損的油液污染檢測(cè)法(掌握)
根據(jù)監(jiān)測(cè)和分析油液中污染物的元素成分、數(shù)量、尺寸、形態(tài)等物理化學(xué)性質(zhì)的變化,便可以判斷是否發(fā)生了磨損及磨損程度。
(一)油液光譜分析法:利用原子發(fā)射光譜或原子吸收光譜分析油液中金屬磨損產(chǎn)物的化學(xué)成分和含量,從而判斷機(jī)件磨損的部位和磨損嚴(yán)重程度的一種污染診斷法。光譜分析法對(duì)分析油液中有色金屬磨損產(chǎn)物比較適用。用于早期、精密的磨損診斷。
(二)油液鐵譜分析法:從油樣中將微粒分離出來(lái),并按照微粒的大小排列在基片上,通過(guò)光學(xué)或電子顯微鏡讀出大小微粒的相對(duì)濃度,并對(duì)微粒的物理性能做出進(jìn)一步分析。油液鐵譜分析能提供磨損產(chǎn)物的數(shù)量、粒度、形態(tài)和成分四種參數(shù),通過(guò)研究即可掌握有關(guān)的磨損情況。
(三)磁塞檢查法:用肉眼直接觀察,用于檢查磨損后期磨粒尺寸大于70μm的情況的情況。
【例題·單選題】(2007)下列機(jī)件磨損油污檢測(cè)法所用的裝置中,(?。└m于早期的、精密的磨損診斷。
A.鐵潛分析儀
B.光譜分析儀
C.直讀式鐵譜儀
D.磁性塞頭
『正確答案』B
『答案解析』光譜分析儀分析磨削粒度一般能在小于10微米進(jìn)行取樣,但不能給出磨損顆粒的尺寸、形狀,因此適用于早期精密的磨損診斷。
通過(guò)溫度測(cè)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(cè)量法還可以彌補(bǔ)射線(xiàn)、超聲、渦流等無(wú)損探測(cè)法(后面有述)的不足,用來(lái)探測(cè)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(cè)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(cè)溫儀表
1.接觸式測(cè)溫裝置:測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象直接接觸,通過(guò)熱交換進(jìn)行測(cè)溫。
(1)熱電偶。熱電偶與后續(xù)儀表配套可以直接測(cè)量出0°C~1800°C范圍內(nèi)液體、氣體內(nèi)部以及固體表面的溫度。精度高,測(cè)量范圍寬,便于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。
熱電偶是基于熱電效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的。
熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶的材料、兩端溫度T、T0 有關(guān),與熱電極長(zhǎng)度、直徑無(wú)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(shì)只是被測(cè)溫度的函數(shù)。
根據(jù)所測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)便可確定被測(cè)溫度值。
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(lèi)。
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,同一型號(hào)熱電偶具有互換性。常用的有廉價(jià)金屬熱電偶及貴金屬熱電偶。
非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶多用在一些特殊場(chǎng)合,雖然在使用范圍和數(shù)量上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,但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。
例如,鎢錸系熱電偶長(zhǎng)期使用的溫度達(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(shì)率,是一種理想的低溫?zé)犭娕肌?BR> 【拓展】K為開(kāi)爾文溫度,273.15K為零攝氏度,4K相等于零下269攝氏度。如果從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)出發(fā),理想氣體分子的平均動(dòng)能由溫度確定,即溫度越高分子就運(yùn)動(dòng)得越快,達(dá)到-273.15℃的時(shí)候分子運(yùn)動(dòng)已經(jīng)完全停止了,所以此時(shí)為極限溫度)
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(xiàn)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)套管等組合成一體的特殊結(jié)構(gòu)熱電電偶,可以做得很細(xì),很長(zhǎng),能夠彎曲。
薄膜熱電偶是由兩種金屬薄膜采用真空蒸鍍、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):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。
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(xiàn)、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?。ㄖ睆絻H為1~8mm),響應(yīng)速度快,耐振抗沖擊,感溫元件、連接導(dǎo)線(xiàn)及保護(hù)套管全封閉并連成一體,使用壽命長(zhǎng)。
半導(dǎo)體熱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(cè)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(cè)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(cè)溫儀器
紅外測(cè)溫儀器是利用紅外輻射原理,采用非接觸方式,對(duì)被測(cè)物體表面進(jìn)行觀測(cè),并能記錄其溫度變化的設(shè)備。
核心是紅外探測(cè)器,它能把紅外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?BR> 按對(duì)輻射響應(yīng)方式的不同,將紅外探測(cè)器分為光電探測(cè)器和熱敏探測(cè)器兩大類(lèi)。
表9-5 光電、熱敏探測(cè)器性能比較
靈敏度
響應(yīng)速度
制冷
使用方便
其他
光電探測(cè)器
高
快
需要
不太方便
靈敏度隨波長(zhǎng)變化
熱敏探測(cè)器
低
慢
不需要
方便
耐用、價(jià)低、對(duì)波長(zhǎng)響應(yīng)變化微弱
紅外測(cè)溫儀器的組成有:(1)紅外探測(cè)器;(2)紅外光學(xué)系統(tǒng):用于匯聚被測(cè)對(duì)象的輻射,并將其傳輸?shù)郊t外探測(cè)器上;(3) 信號(hào)處理系統(tǒng):用以將電信號(hào)放大、處理成可記錄的信號(hào)。(4)顯示系統(tǒng):是最終將被測(cè)信號(hào)以表針指示、數(shù)字顯示或圖像等不同方式記錄、存儲(chǔ)下來(lái)的裝置。
常用的紅外測(cè)溫儀器有:
(1)紅外測(cè)溫儀:是紅外測(cè)溫儀器中最簡(jiǎn)單的一種。品種多、用途廣泛、價(jià)格低廉,用于測(cè)量物體“點(diǎn)”的溫度。
表9-6 常用紅外測(cè)溫儀
名稱(chēng)
應(yīng)用范圍
特點(diǎn)
簡(jiǎn)易輻射測(cè)溫儀
測(cè)2000C- 6000C以上及輻射率高的物體
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、抗震、精度較差
輻射測(cè)溫儀
適宜室溫下測(cè)溫,一般測(cè)測(cè)2000C以下溫度
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低、較抗振、精度受環(huán)境影響,探測(cè)器熱敏度電阻互換性差,與二次儀表匹配難,靈敏較低,誤差較大
有溫度補(bǔ)償?shù)妮椛錅y(cè)溫儀
應(yīng)用廣泛
測(cè)量精度高,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜
亮度測(cè)溫儀
宜測(cè)輻射率高的物體溫度、測(cè)溫結(jié)果低于真實(shí)溫度
不需溫度補(bǔ)償,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,靈敏度稍差
比色測(cè)溫儀
測(cè)輻射率的物體,宜測(cè)中高溫測(cè)2000C-測(cè)35000C
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,測(cè)量誤差小,靈敏度較高,受煙霧、灰塵影響小
單色測(cè)溫儀
宜測(cè)高溫測(cè)6000C-30000C
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、靈敏度高,能抑制某些干擾,波長(zhǎng)越短輻射率引起的誤差越少,測(cè)量精度較高。
(2)紅外熱像儀。它能把被測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)圖像,這種圖像稱(chēng)為熱像圖或溫度圖。這種測(cè)溫方法簡(jiǎn)便、直觀、精確、有效,且不受測(cè)溫對(duì)象的限制,因此,在溫度測(cè)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(lèi):一類(lèi)是光機(jī)掃描成像系統(tǒng),稱(chēng)為紅外熱像儀;另一類(lèi)是熱釋電紅外攝像管成像系統(tǒng),稱(chēng)為紅外熱電視?! ?BR> (二)通過(guò)測(cè)溫測(cè)量所能發(fā)現(xiàn)的常見(jiàn)故障
軸承損壞、流體系統(tǒng)故障、發(fā)熱異常、污染物質(zhì)積聚、保溫材料損壞、電器元件故障、非金屬部件的故障、機(jī)件內(nèi)部缺陷、裂紋探測(cè)等。
【例題·單選題】(2007)與金屬熱電阻溫度計(jì)相比,半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)(?。┑恼f(shuō)法是錯(cuò)誤的。
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
『正確答案』C
『答案解析』半導(dǎo)體熱電阻溫度系數(shù)大、電阻率高、感溫元件可做的很小,可根據(jù)需要制作成不同形狀,可測(cè)空隙、腔體、內(nèi)孔等處的溫度,缺點(diǎn)是性能不夠穩(wěn)定,互換性差,使其應(yīng)用受到一定的限制。
【例題·單選題】(2008)下列溫度計(jì)中,(?。儆诜墙佑|溫度計(jì)。
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)
『正確答案』C
『答案解析』非接觸式溫度計(jì)包括輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)和紅外測(cè)溫儀。
四、裂紋的無(wú)損探傷法(掌握)
對(duì)設(shè)備零部件裂紋的檢查,主要采用無(wú)損探測(cè)法。
利用無(wú)損探測(cè)技術(shù)不僅能發(fā)現(xiàn)機(jī)件的裂紋,以及腐蝕、機(jī)械性能超差等變化,而且還可以根據(jù)機(jī)件損傷的種類(lèi)、形狀、大小、產(chǎn)生部位、應(yīng)力水平、應(yīng)力方向等信息預(yù)測(cè)損傷或缺陷發(fā)展的趨勢(shì),以便及時(shí)采取措施,排除隱患。
有多種無(wú)損探測(cè)法供選用,如目視——光學(xué)檢測(cè)法、滲透探測(cè)法、磁粉探測(cè)法、射線(xiàn)探測(cè)法、超聲波探測(cè)法、聲發(fā)射探測(cè)法、渦流探測(cè)法等。
(一)目視——光學(xué)檢測(cè)法
對(duì)于封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能直接觀察的零件,主要使用工業(yè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行目視——光學(xué)檢測(cè)。
(二)滲透探測(cè)法
使著色滲透液或熒光滲透液滲入機(jī)件表面開(kāi)口的裂紋內(nèi),然后清除表面的殘液,用吸附劑吸出裂紋內(nèi)的滲透液,從而顯示出缺陷圖像的一種檢驗(yàn)方法。
(三)磁粉探測(cè)法
根據(jù)探測(cè)漏磁場(chǎng)方式的不同,可將磁性探測(cè)法分為磁粉探測(cè)法、探測(cè)線(xiàn)圈法、磁場(chǎng)測(cè)定法和磁帶記錄法。
磁粉探測(cè)法所用設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,檢測(cè)靈敏度較高,適用于各種形狀的鋼鐵機(jī)件,這種探測(cè)法可以發(fā)現(xiàn)鐵磁材料表面和近表面的裂紋,以及氣孔、夾雜等缺陷。其缺點(diǎn)是這種探測(cè)法不能探測(cè)缺陷的深度。
(四)射線(xiàn)探測(cè)法:χ射線(xiàn)和γ射線(xiàn)。
主要用來(lái)探測(cè)機(jī)件內(nèi)部的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷,當(dāng)裂紋方向與射線(xiàn)平行時(shí)也能被探測(cè)出來(lái)。
優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)的圖像較直觀,對(duì)缺陷尺寸和性質(zhì)的判斷比較容易,而且探測(cè)結(jié)果可以記錄下來(lái)作為診斷檔案資料長(zhǎng)期保存。缺點(diǎn)是,當(dāng)裂紋面與射線(xiàn)近于垂直時(shí)就難以探測(cè)出來(lái),對(duì)微小裂紋的探測(cè)靈敏度低,探測(cè)費(fèi)用較高,射線(xiàn)對(duì)人體有害。
(五)超聲波探測(cè)法。
可以探測(cè)垂直于超聲波的金屬和非金屬材料的平面狀缺陷。
優(yōu)點(diǎn)是可探測(cè)的厚度大、檢測(cè)靈敏度高、儀器輕便便于攜帶、成本低,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè),并且超聲波對(duì)人體無(wú)害。其缺點(diǎn)是探測(cè)時(shí)有一定的近場(chǎng)盲區(qū)、探測(cè)結(jié)果不能記錄、探測(cè)中采用的耦合劑易污染產(chǎn)品等。
(六)聲發(fā)射探測(cè)法。
基本原理是物體在外部條件(如力、熱、電、磁等)作用下會(huì)發(fā)聲,根據(jù)物體的發(fā)聲推斷物體的狀態(tài)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。 動(dòng)態(tài)檢測(cè)、在加載或運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行;裂紋主動(dòng)參與,提供裂紋活動(dòng)的信息;靈敏度高、覆蓋面大、不會(huì)漏檢;但是,不能反應(yīng)靜態(tài)缺陷情況。
(七)渦流探測(cè)法。
機(jī)件中存在損傷時(shí),被監(jiān)測(cè)機(jī)件表面的渦流將發(fā)生改變,相應(yīng)的渦流磁場(chǎng)也將改變。
適用于導(dǎo)電材料表面或近表面探傷;靈敏度高,可自動(dòng)顯示報(bào)警;非接觸式,可用于高溫測(cè)量;可用于顯示、記錄和報(bào)警,并可估算缺陷的位置和大小。
不足:深層缺陷難以探測(cè)、影響因素多、存在邊角效應(yīng)?! ?BR> 五、磨損的油液污染檢測(cè)法(掌握)
根據(jù)監(jiān)測(cè)和分析油液中污染物的元素成分、數(shù)量、尺寸、形態(tài)等物理化學(xué)性質(zhì)的變化,便可以判斷是否發(fā)生了磨損及磨損程度。
(一)油液光譜分析法:利用原子發(fā)射光譜或原子吸收光譜分析油液中金屬磨損產(chǎn)物的化學(xué)成分和含量,從而判斷機(jī)件磨損的部位和磨損嚴(yán)重程度的一種污染診斷法。光譜分析法對(duì)分析油液中有色金屬磨損產(chǎn)物比較適用。用于早期、精密的磨損診斷。
(二)油液鐵譜分析法:從油樣中將微粒分離出來(lái),并按照微粒的大小排列在基片上,通過(guò)光學(xué)或電子顯微鏡讀出大小微粒的相對(duì)濃度,并對(duì)微粒的物理性能做出進(jìn)一步分析。油液鐵譜分析能提供磨損產(chǎn)物的數(shù)量、粒度、形態(tài)和成分四種參數(shù),通過(guò)研究即可掌握有關(guān)的磨損情況。
(三)磁塞檢查法:用肉眼直接觀察,用于檢查磨損后期磨粒尺寸大于70μm的情況的情況。
【例題·單選題】(2007)下列機(jī)件磨損油污檢測(cè)法所用的裝置中,(?。└m于早期的、精密的磨損診斷。
A.鐵潛分析儀
B.光譜分析儀
C.直讀式鐵譜儀
D.磁性塞頭
『正確答案』B
『答案解析』光譜分析儀分析磨削粒度一般能在小于10微米進(jìn)行取樣,但不能給出磨損顆粒的尺寸、形狀,因此適用于早期精密的磨損診斷。