第11章 温度和振动参数检测技术

经验温标 摄氏温标 华氏温标 热力学温标 国际实用温标 摄氏、华氏和热力学温标之间的关系
2.温度检测的主要方法及分类
3．膨胀式温度计 （1） 双金属温度计
基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两片膨 胀系数差异很大的金属片叠焊在一起，构成双金 属片感温元件。当温度变化时，因双金属片的两 种不同材料膨胀系数差异相对很大而产生不同的 膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形。
（1）压电式加速度传感器
加速度传感器原理
压电式加速度传感器
（2）应变片加速度传感器
应变片加速度计原理 1—弹性体；2—质量块；3—应变片；4—截面积；5—底座
2．磁电式速度传感器
磁电式速度传感器是利用电磁感应原理将传 感器的质量与壳体的相对速度转换成电压 输出。
磁电式相对速度传感器 1—顶杆；2—弹簧片；3—磁铁；4—线圈； 5—引出线；6—壳体
电测法振动测量系统框图
3．振动传感器
振动传感器是将被测对象的机械振动量（位 移、速度或加速度）转换为与之有确定关 系的电量（如电流、电压或电荷）的装置。 拾振器按振动测量方法的力学原理可分为绝 对式和相对式拾振器；按照测量时拾振器 是否和被测物体接触，可分为接触式和非 接触式拾振器；按工作原理分，则有压电 式、磁电式、电动式、电容式、电感式、 电涡流式、电阻式和光电式。
第11章 温度和振动参数检测技术
11.1 温度参数检测技术 温度是表示物体冷热程度的物理量。从微观上看， 温度标志着物质分子热运动的剧烈程度。温度 是与人类生活息息相关的物理量。 一、温标及测温方法 1 温标 用来度量物体温度数值的标尺叫温标。它规定了 温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单 位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标 （℉）、摄氏温标（℃）、热力学温标（K）和 国际实用温标。
y(t ) A sin(t )
dy v A cos(t ) dt
dv a 2 A sin(t ) dt
二、振动测量系统
振动测量系统的组成一般包括感受件、中间 件和效用件。 1 振动测量方法
2．电测法振动测量系统
系统由激振、拾振、中间变换电路、振动分 析仪器及显示记录装置等组成。

T 360
4 阻尼比测量
阻尼比是导出的参数，可以通过测量振动的一 些基本参数用公式计算出来。常用的方法有 振动波形图法、共振法、半功率点法等。 （1）振动波形图法
阻尼自由振动曲线
（2）共振法
f d f n 1 2
2
fv f n
fa fn
Fra Baidu bibliotek
1 1 2 2
（3）半功率点法
双金属温度计敏感元件图
（2）压力式温度计
压力式温度计是根据一定质量的液体、气体、 蒸汽在体积不变的条件下其压力与温度呈 确定的函数关系蒸气在体积不变的条件下， 其压力与温度呈确定的函数关系而设计的。
压力式温度计
11.2 振动量检测技术
检测振动的主要目的有：①根据机器运转时 的振动特性，可以检验产品质量；②测定 系统承受振动和冲击的能力，为系统的改 进提供依据；③分析振动产生的原因，以 便有效地采取减振和隔振措施；④对运动 中的机器进行故障检测，以避免重大事故。
三、振动参数的测量
振动参数的测量是指振幅、频率、相位角和 阻尼比等物理量的测量。 1．振幅的测量
Z有效 1 T 2 0 z (t )dt T
Z平均
zrms
1 T z (t ) dt T 0
π 2 2 z 1 2 zf
2．简谐振动频率的测量
简谐振动的频率为单一频率，测量方法分为直接法 和比较法两种。直接法是将拾振器的输出信号送 到各种频率计或频谱分析仪直接读出被测简谐振 动的频率。在缺少直接测量频率仪器的条件下， 可用示波器通过比较测得频率。 3 相位角的测量 测定同频两个振动之间的相位差也常用直读法和比 较法。直读法是利用各种相位计直接测定。比较 法常用的有录波比较法和李沙育图形法两种。录 波比较法利用记录在同一坐标纸上的被测信号与 参考信号之间的时间差τ计算
一、振动信号分类
振动测量的基本参数 振动的幅值、频率和相位是振动的3个基本参数，称 为振动三要素。 振动信号的幅值是反映振动强弱程度的标志，通常 用峰值、有效值、平均值来描述；不同的频率成 分反应系统内不同的振源，通过频谱分析可以确 定频率成分；振动信号的相位十分重要，例如利 用相位关系可以确定共振点，对于复杂振动波形 的分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。 简谐振动的运动规律可以用位移函数y(t)来表示：
1 ( f d f v )2 2
1 ( f v f a )2 2
一个振动系统的能量是与其振幅的平方成正 比。系统强迫振动的能量在共振点前后能 量为共振能量的1/2处的两个频率 、 称为半 功率点频率。
f 2 f1 2 fn
四、振动测量的应用 1．加速度测量仪表
常用测振传感器