安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用(4)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),噪聲,噪聲即噪鬧之聲，是指使,人,感到煩躁、令,人,討厭的聲音的統(tǒng)稱(chēng)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),1,）聲音是在某種彈性介質(zhì)中的一種振動(dòng)過(guò)程。,,2,）產(chǎn)生振動(dòng)的振源頻率在,20,～,20000Hz(,赫茲,),之間時(shí)，人可以聽(tīng)到它，稱(chēng)為聲波。,,3,）低于,20Hz,的波動(dòng)稱(chēng)為次聲波,,4,）高于,20000Hz,的波動(dòng)稱(chēng)為超聲波。,,5,）聲音是聲波以縱波形式在介質(zhì)中的傳播。,,第四

2、章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),1,）影響睡眠和休息。,,長(zhǎng)期下去，就會(huì)引起失眠、耳鳴、多夢(mèng)、疲勞無(wú)力、記憶力衰退等。,2,）損害人的聽(tīng)力。,,噪聲可以造成人體暫時(shí)性和持久性聽(tīng)力損傷。一般來(lái)說(shuō)，,85,分貝以下的噪聲不至于危害聽(tīng)覺(jué)，而超過(guò),100,分貝時(shí)，將有近一半的人耳聾。,3,）引起人體其他疾病。,,一些實(shí)驗(yàn)表明噪聲對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)都有一定影響、長(zhǎng)期的噪聲污染可引起頭痛、驚慌、神經(jīng)過(guò)敏等，甚至引起神經(jīng)官能癥。噪聲也能導(dǎo)致心跳加速、血管痙攣、高血壓、冠心病等。,4,）干擾人的正常工作和學(xué)習(xí)。,,當(dāng)噪聲高于,90,分貝時(shí)，交談和思維幾乎不能進(jìn)行，它將嚴(yán)重影響人們的工作和

3、學(xué)習(xí)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),1,）噪聲的度量參數(shù),①聲壓和聲壓級(jí),聲壓,是指某點(diǎn)上各瞬間的壓力與靜壓力之差值，單位為,N/m,，即帕,(Pa),。,2,在空氣中，正常人剛能聽(tīng)到的,1000Hz,聲音的聲壓為,2×10 Pa,，稱(chēng)為,聽(tīng)閾聲壓,，并規(guī)定為基準(zhǔn)參考聲壓，記為,P,0,。當(dāng)聲壓為,20Pa,時(shí)，能使人耳開(kāi)始產(chǎn)生疼痛，稱(chēng)之為,痛閾聲壓,。,-5,聲壓級(jí),表示聲壓與準(zhǔn)參考聲壓,P,0,的相對(duì)關(guān)系，記為,L,P,，即,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),1,）噪聲的度量參數(shù),②聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí),聲強(qiáng),是在傳播方向上，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的聲能量

4、，記為,I,，單位為,W/m,。,2,聲強(qiáng)級(jí),表示聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng),I,0,（取,I,0,=10 W /m,2,）的相對(duì)關(guān)系，記為,L,I,，即,-12,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),1,）噪聲的度量參數(shù),③聲功率與聲功率級(jí),聲功率,是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量，用,W,表示，單位為瓦,(W),。,通用語(yǔ)言與若干樂(lè)器輸出聲功率值的近似值,聲源,峰值功率,男生會(huì)話,2,×,10,-3,女生會(huì)話,4,×,10,-3,單簧管,5,×,10,-2,低音提琴,16,×,10,-2,鋼琴,27,×,10,-2,管樂(lè)器,31,×,10,-2,37in,×,36in,的低音鼓,25.

5、0,75,件樂(lè)器的交響樂(lè),70,～,100,聲功率級(jí),表示聲功率,W,與參考基準(zhǔn)聲功率,W,0,（,W,0,=10,,W,）的相對(duì)關(guān)系，記為,L,W,，即,-12,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),1,）噪聲的度量參數(shù),④多聲源的噪聲級(jí)合成,N,個(gè)噪聲級(jí)相同的聲源，在離聲源距離相同的一點(diǎn)所產(chǎn)生的,總聲壓級(jí),為,,,,當(dāng)兩個(gè)不同噪聲極,L,1,和,L,2,同時(shí)作用，且,L,1,>,L,2,時(shí)，則從噪聲極,L,1,到總噪聲級(jí),L,的附加值△,L,可由下式,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,①噪聲的頻譜分析,,,,做頻譜分析時(shí)要把噪聲劃分

6、成一定寬度的頻帶。,,各頻帶噪聲的聲壓級(jí)稱(chēng)為,頻帶聲壓級(jí),。,,在噪聲研究中，常采用,倍頻程,分析。兩個(gè)頻率相差一個(gè)倍頻程意味著其頻率之比為,2,，相差,2,個(gè)倍頻程即為,,,,。相差,n,個(gè)倍頻程時(shí)，兩個(gè)頻率之間有關(guān)系式：,常用的還有,1/3,倍頻程，即在兩個(gè)相距為,1,倍頻程的頻率之間插入兩個(gè)頻率，其,4,個(gè)頻率成如下比例：,1:2 :2,:2,。,1/3,2/3,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,①噪聲的頻譜分析,,,,,,,按倍頻程均勻劃分的頻帶，其,中心頻率,f,n,分別為各頻帶上下限頻率之比例中項(xiàng)，即,,,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法

7、,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,②噪聲的響度分析及評(píng)價(jià),聲音總效果,聲壓,聲頻率,聲音持續(xù)時(shí)間,人的主觀情況,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,②噪聲的響度分析及評(píng)價(jià),引入一個(gè)綜合的聲音強(qiáng)度的量度,——,響度、響度級(jí),,,,,為使在任何頻率條件下主客觀量都能統(tǒng)一，就需要在各種頻率條件下對(duì)人的聽(tīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，即選取,1000Hz,純音作為基準(zhǔn)音，其噪音聽(tīng)起來(lái)與,基準(zhǔn)純音,一樣響，則噪聲的響度級(jí)就等于這個(gè)純音的聲壓級(jí),(,分貝數(shù),),，試驗(yàn)得出的曲線稱(chēng)為,等響曲線,。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與

8、評(píng)價(jià),,②噪聲的響度分析及評(píng)價(jià),響度單位,宋,：頻率,1000Hz,，聲壓比閥值聲壓大,40dB,的聲音響度為,1,宋，在此基礎(chǔ)上，聲壓級(jí)每增加,10,分貝，響度增加,1,倍。,響度單位,方,：等響曲線上，頻率,1000Hz,的純音的聲壓級(jí)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,②噪聲的響度分析及評(píng)價(jià),a.,純音響度、響度級(jí)計(jì)算,b.,噪聲總響度的計(jì)算,,先測(cè)出噪聲的頻帶聲壓級(jí)，然后從,響度指數(shù)曲線,查出各頻帶的響度指數(shù)，再按下式計(jì)算總響度：,式中,,,總響度，宋；,,,,頻帶中最大的響度指數(shù)；,,,∑,,所有頻帶的響度指數(shù)之和；,,,,,常數(shù)，對(duì)倍頻

9、帶、,1/2,倍頻帶和,1/3,倍頻帶分別為,0.3,、,0.2,和,0.15,。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,②噪聲的響度分析及評(píng)價(jià),b.,噪聲總響度的計(jì)算,,從,等響度曲線,出發(fā)，在測(cè)量?jī)x器上通過(guò)采用某些濾波器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)不同頻率的聲音信號(hào)實(shí)行不同程度的衰減，使得儀器的讀數(shù)能近似地表達(dá)人對(duì)聲音的響應(yīng)，這種網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為,頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),。,A,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿倍頻程等響曲線中的,40,方曲線而設(shè)計(jì)，它較好地模仿了人耳對(duì)低頻段,(500Hz,以下,),不敏感，而對(duì)于,1000,～,5000Hz,聲敏感的特點(diǎn)。,,B,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿,70,方等響曲線，對(duì)低頻

10、有衰減。,,C,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿,100,方等響曲線，在整個(gè)可聽(tīng)頻率范圍內(nèi)近于平直，因此,C,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表示總聲壓級(jí)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,③等效連續(xù)聲級(jí)與噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),時(shí)間,反映聲音、頻率、時(shí)間綜合作用效果的噪聲量度叫做,等效連續(xù)聲級(jí),。,式中,I,(,t,)—,瞬時(shí)聲強(qiáng)；,,,—,基準(zhǔn)聲強(qiáng)；,,,T—,某段統(tǒng)計(jì)時(shí)間總和，,T= T1 +T2 +…+,Tn,；,,,L—,某一間斷時(shí)間內(nèi)的,A,聲級(jí)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),2,）噪聲的分析與評(píng)價(jià),,③等效連續(xù)聲級(jí)與噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,(ISO)197

11、1,年提出利用噪聲評(píng)價(jià)曲線確定噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)，左圖為,,噪聲評(píng)價(jià)曲線。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量?jī)x器,,噪聲的測(cè)量主要是,聲壓級(jí),、,聲功率級(jí),及其,噪聲頻譜,的測(cè)量。一套聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器包括,傳聲器,、,聲級(jí)計(jì),、,頻率分析儀,、,校準(zhǔn)器,等。,,可以利用聲級(jí)計(jì)和濾波器進(jìn)行簡(jiǎn)易的噪聲頻率分析，還可以將聲級(jí)計(jì)的輸出接信號(hào)分析儀進(jìn)行精密的頻率分析。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量?jī)x器,,①傳聲器,傳聲器,是將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)的傳感器。其原理是用變換器把由聲壓引起的振動(dòng)膜振動(dòng)變成電參數(shù)的變化。根據(jù)變換器的形式不同，常

12、用傳聲器有電容式、動(dòng)圈式、壓電式和永電體式等,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量?jī)x器,,①傳聲器,振膜是一張拉緊的金屬薄膜，厚度在,0.0025,～,0.05mm,之間，它在聲壓的作用下發(fā)生變形，起著可變電容器動(dòng)片的作用，可變電容器的定片是背級(jí)。殼體上開(kāi)有毛細(xì)孔，用來(lái)平衡振膜兩側(cè)的靜壓力，以防止振膜的破裂，而動(dòng)態(tài)的應(yīng)力變化,(,聲壓,),很難通過(guò)毛細(xì)孔作用于內(nèi)腔，從而保證僅有振膜的外測(cè)受到聲壓的作用。,精密測(cè)量中最常用的一種傳聲器，其穩(wěn)定性、可靠性、耐震性，以及頻率特性均較好。其幅頻特性平直部分的頻率范圍約為,10Hz,～,20kHz,。,a.,電容式傳聲器,,

13、第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量?jī)x器,,①傳聲器,b.,動(dòng)圈式傳聲器,,,動(dòng)圈式傳聲器的結(jié)構(gòu)如圖，一個(gè)輕質(zhì)振膜的中部有一個(gè)線圈，線圈放在永久磁場(chǎng)的氣隙中，在聲壓的作用下，振膜和線圈移動(dòng)并切割磁力線，產(chǎn)生與線圈移動(dòng)速度成正比的感應(yīng)電勢(shì)。,精度、靈敏度較低，體積大。其突出特點(diǎn)是輸出阻抗小，所以接較長(zhǎng)的電纜也不降低其靈敏度。溫度和濕度的變化對(duì)其靈敏度也無(wú)大的影響。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量?jī)x器,,①傳聲器,c.,壓電式傳聲器,金屬膜片與雙壓電晶體彎曲梁相連，膜片受到聲壓作用而變形時(shí)，雙壓電元件也產(chǎn)生變形，在壓電元件梁端面產(chǎn)生電

14、荷。通過(guò)變換電路可以輸出電信號(hào)。,膜片較厚，其固有頻率較底，靈敏度較高，頻響曲線平坦，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，廣泛用于普通聲級(jí)計(jì)中。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量?jī)x器,,②聲級(jí)計(jì),聲級(jí)計(jì),是用一定頻率和時(shí)間計(jì)權(quán)來(lái)測(cè)量聲壓級(jí)的儀器。,。,,,,聲級(jí)計(jì)的種類(lèi)很多，如調(diào)查用的聲級(jí)計(jì),(,三級(jí),),只有,A,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)；普通聲級(jí)計(jì),(,二級(jí),),具有,A,，,B,，,C,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)；精密聲級(jí)計(jì),(,一級(jí),),除了具有,A,、,B,、,C,計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)外，還有外接濾波器插口，可進(jìn)行倍頻程或,1/3,倍頻程濾波分析。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲

15、測(cè)量的應(yīng)用,,①噪聲測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題,a.,測(cè)量部位的選取,,傳聲器與被測(cè)機(jī)械噪聲源的相對(duì)位置對(duì)測(cè)量結(jié)果有顯著影響，因而，在進(jìn)行數(shù)據(jù)比較時(shí)，必須標(biāo)明傳聲器離開(kāi)噪聲源的距離。,根據(jù)我國(guó)噪聲測(cè)量規(guī)范：,,一般測(cè)點(diǎn)選在距機(jī)械表面,1.5m,，并離地面,1.5m,的位置；,,若機(jī)械本身尺寸很小,(,如小于,0.25m),，測(cè)點(diǎn)應(yīng)距所測(cè)機(jī)械表面較近，如,0.5m,，但應(yīng)注意測(cè)點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)周?chē)瓷涿嫦嗑嘣?2,～,3m,以上；,,機(jī)械噪聲大，測(cè)點(diǎn)宜取在相距,5,～,10m,處；,,對(duì)于行駛的機(jī)動(dòng)車(chē)輛，測(cè)點(diǎn)應(yīng)在距車(chē)體,7.5m,，并高出地面,1.2m,處；,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3

16、,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,①噪聲測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題,a.,測(cè)量部位的選取,相鄰很近的兩個(gè)噪聲源，測(cè)點(diǎn)宜距噪聲源很近，如,0.2m,或,0.1m,；,,如果研究噪聲對(duì)操作人員的影響，可把測(cè)點(diǎn)選在工作人員經(jīng)常所在的位置，以人耳的高度為準(zhǔn)選擇若干個(gè)測(cè)點(diǎn)；,,做為一般噪聲源，測(cè)點(diǎn)應(yīng)在所測(cè)機(jī)械規(guī)定表面的四周均布，且不少于,4,點(diǎn)；,,如相鄰測(cè)點(diǎn)測(cè)出聲級(jí)相差,5dB,以上，應(yīng)在其間增加測(cè)點(diǎn)，機(jī)械的噪聲級(jí)應(yīng)取各測(cè)點(diǎn)的算術(shù)平均值；,,如果機(jī)械噪聲不是均勻地向各個(gè)方向輻射，除了找出,A,聲級(jí)最大的一點(diǎn)作為評(píng)價(jià)該機(jī)器噪聲的主要依據(jù)外，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)測(cè)出若干點(diǎn),(,一般多于五點(diǎn),),作為評(píng)價(jià)的參考。,,第四章：常用的安全檢測(cè)

17、方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,①噪聲測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題,b.,測(cè)量時(shí)間的選取,,測(cè)量各種動(dòng)態(tài)設(shè)備的噪聲，當(dāng)測(cè)量最大值時(shí)，應(yīng)取起動(dòng)時(shí)或工作條件變動(dòng)時(shí)的噪聲，當(dāng)測(cè)量平均正常噪聲時(shí)，應(yīng)取平穩(wěn)工作時(shí)的噪聲，當(dāng)周?chē)h(huán)境的噪聲很大時(shí)，應(yīng)選擇環(huán)境噪聲最小時(shí),(,比如深夜,),測(cè)量。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,①噪聲測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題,c.,本底噪聲的修正,,本底噪聲,，是指被測(cè)定的噪聲源停止發(fā)聲時(shí)，其周?chē)h(huán)境的噪聲。,測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免本底噪聲對(duì)測(cè)量的影響。,,對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行噪聲測(cè)量，所測(cè)得的總噪聲級(jí)是被測(cè)對(duì)象噪聲和本底噪聲的合成。在存在本底

18、噪聲的環(huán)境里，被測(cè)對(duì)象的噪聲無(wú)法直接測(cè)出，可由測(cè)到的合成噪聲內(nèi)減去本底噪聲得到。本底噪聲應(yīng)低于所測(cè)機(jī)器噪聲,10,分貝以上，否則應(yīng)在所測(cè)機(jī)器噪聲中扣除環(huán)境噪聲修正值△,L,。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,①噪聲測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題,d.,干擾的排除,電壓不穩(wěn)、氣流、反射和傳聲器方向會(huì)影響的噪聲測(cè)量的結(jié)果。,,電源電壓如達(dá)不到規(guī)定范圍，或者工作不穩(wěn)定，將直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性；,,進(jìn)行噪聲測(cè)量時(shí)，要避免氣流的影響，若在室外測(cè)量，最好選擇無(wú)風(fēng)天氣，風(fēng)速超過(guò)四級(jí)以上時(shí)，可在傳聲器上戴上防風(fēng)罩或包上一層綢布，在管道里測(cè)量時(shí)，在氣流大的部位，如管壁口，也應(yīng)如此，

19、在空氣動(dòng)力設(shè)備排氣口測(cè)量時(shí)，應(yīng)避開(kāi)風(fēng)口和氣流。,,測(cè)量時(shí)，還應(yīng)注意反射所造成的影響，應(yīng)盡可能地減少或排除噪聲源周?chē)恼系K物，在不能排除時(shí)要注意選擇點(diǎn)的位置。,,用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若其傳聲器取向不同，測(cè)量結(jié)果也有一定的誤差，因而，各測(cè)點(diǎn)都要保持同樣的入射方向。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,②聲功率的測(cè)量和計(jì)算,在一定的條件下，機(jī)器輻射的聲功率是一個(gè)恒定的量，它能夠客觀地表征機(jī)器噪聲源的特性。但聲功率不是直接測(cè)出的，而是在特定的條件下由所測(cè)得聲壓級(jí)計(jì)算出來(lái)的，,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,②聲功率的測(cè)

20、量和計(jì)算,a.,自由場(chǎng)法,把機(jī)器放在室外空曠無(wú)噪聲干擾的地方或在消聲室內(nèi)，即,自由聲場(chǎng),中。測(cè)量以機(jī)械為中心的半球面上或半圓柱面上（長(zhǎng)機(jī)械）若干均勻分布點(diǎn)的聲壓級(jí)，便可以求得聲功率級(jí)：,L,w,=,L,p,+10lg,S,,式中,:S—,測(cè)試球面或半圓柱面的面積（米,2,）；,,,L,p,—,n,個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均聲壓級(jí)，,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,②聲功率的測(cè)量和計(jì)算,b.,參考聲源法,自由場(chǎng)法要求的條件很難得到滿足。這時(shí)，可采用一個(gè)已知聲功率級(jí),L,p,的參考聲源與被測(cè)的噪聲源相比較來(lái)測(cè)定機(jī)器的聲功率。在相同的條件下，噪聲源的聲功率級(jí),L,w,可

21、用下式表示：,L,w,=,L,p,+,L,+,,L,r,式中,:,,L,—,以機(jī)器為中心，半徑為,r,的半球面上測(cè)出該噪聲源的平均聲壓級(jí)；,,L,r,,—,關(guān)掉噪聲源，參考聲源置于噪聲源的位置，在同樣測(cè)點(diǎn)上測(cè)得的平均聲壓級(jí)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.1,噪聲及其檢測(cè),3,）噪聲測(cè)量的應(yīng)用,,③噪聲診斷的應(yīng)用,噪聲的測(cè)試與診斷在機(jī)械工程、航空航天、國(guó)防爆破、城市建設(shè)、房屋建筑、環(huán)境保護(hù)等方面都有很大的應(yīng)用價(jià)值，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越占有更重要的地位。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的

22、基礎(chǔ)知識(shí),,振動(dòng)三要素,：振動(dòng)的,幅值,、,頻率,和,相位,是振動(dòng)的三個(gè)基本參數(shù)。,簡(jiǎn)諧振動(dòng),是最基本的周期運(yùn)動(dòng)，各種不同的周期運(yùn)動(dòng)都可以用無(wú)窮個(gè)不同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的組合來(lái)表示。,簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用簡(jiǎn)諧函數(shù)表示，即振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：,,,式中：,y -,振動(dòng)位移；,t-,時(shí)間；,f-,振動(dòng)頻率；,A-,位移的最大值，稱(chēng)為振幅；,,,T-,振動(dòng)周期，為振動(dòng)頻率,f,的倒數(shù)；,w,-,振動(dòng)角頻率；,j,-,初始相位角。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),,,①質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng),在外力,f,(,t,),的作用下，質(zhì)量塊,m,的運(yùn)動(dòng)方程為：,,,,式中：

23、,c,為粘性阻尼系數(shù)，,k,為彈簧剛度，位移,y,(,t,),為振動(dòng)系統(tǒng)的輸出。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),,①質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動(dòng),二階系統(tǒng),，其系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù),H,(,w,),和幅頻特性函數(shù)、相頻特性函數(shù),j(w,),分別為：,,式中：,w,基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的圓頻率；,z,振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)：,,,w,n,振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率：,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),,②基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的受迫振動(dòng),,,,,單自由度系統(tǒng)在基礎(chǔ)受力作用下所產(chǎn)生的受迫振動(dòng),質(zhì)量塊,m,的運(yùn)動(dòng)方程為,:,y,1,(,t,),為基礎(chǔ)的絕對(duì)位移；,,

24、y,0,(,t,),質(zhì)量塊,m,的絕對(duì)位移。,令,y,01,(t)=y,0,(t)-y,1,(t),，則有：,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),,②基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的受迫振動(dòng),,系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù),H,(ω,),和幅頻特性函數(shù),A,(ω,),、相頻特性函數(shù),ψ(ω,),分別為：,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),1,）振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),,,②基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的受迫振動(dòng),當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)小于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，質(zhì)量塊相對(duì)于基礎(chǔ)的振動(dòng)幅值為零，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)極小；,,當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)高于固有頻率時(shí)，,A,(ω,),接近于,1,，輸出和輸入,近于,相等，說(shuō)明質(zhì)量塊在慣性坐標(biāo)

25、中幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)；,,對(duì)于單自由度系統(tǒng)，可以用一元二次微分方程進(jìn)行描述。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),2,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,,在測(cè)量機(jī)械設(shè)備或結(jié)構(gòu)的,振動(dòng)力學(xué)參量,或,動(dòng)態(tài)性能,，如固有頻率、阻尼、剛度、響應(yīng)和模態(tài)等時(shí)，需要對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一定的外力，讓其作受迫振動(dòng)或自由振動(dòng)，以便獲得相應(yīng)的激勵(lì)及其響應(yīng)。激勵(lì)方式通常可以分為,穩(wěn)態(tài)正弦激振,、,瞬態(tài)激振,和,隨機(jī)激振,三種。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),2,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,,①穩(wěn)態(tài)正弦激振,,穩(wěn)態(tài)正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振設(shè)備對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè),頻率可控,的,簡(jiǎn)諧激振力,。

26、,,其優(yōu)點(diǎn)是激振功率大， 信噪比高，能保證響應(yīng)測(cè)試的精度。穩(wěn)態(tài)正弦激振要求在穩(wěn)態(tài)下測(cè)定響應(yīng)和激振力的幅值比和相位差。,,為了測(cè)得整個(gè)頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)，必須用多個(gè)頻率進(jìn)行試驗(yàn)以得到系統(tǒng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，需要注意的是在每個(gè)測(cè)試頻率處， 只有當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)才能進(jìn)行測(cè)試，這對(duì)于小阻尼系統(tǒng)尤為重要。因此測(cè)試時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),2,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,,②瞬態(tài)激振,瞬態(tài)激振為對(duì)被測(cè)對(duì)象施加一個(gè)瞬態(tài)變化的力，是一種寬帶激勵(lì)方法。常用的激勵(lì)方式有以下幾種：,,a.,快速正弦掃描激振,,b.,脈沖激振,,c.,階躍（張弛）激振,快速正弦掃描信號(hào)及其頻譜,,第四

27、章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),2,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,③,激振器,常用,的,激振器,有,電動(dòng)式,、,電磁式,和,電液式,三種 。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),2,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,③,激振器,a.,電動(dòng)式,電動(dòng)式激振器,電動(dòng)激振器主要用于對(duì)被激對(duì)象作絕對(duì)激振，因而在激振時(shí)最好讓激振器殼體在空間保持基本靜止，使激振器的能量盡量用于 對(duì)被激對(duì)象的激勵(lì)上。,1—,激振器,2—,試件,3—,彈簧,4—,柔性桿,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),2,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,③,激振器,b.,電磁式,,電磁式激振器直接利用電磁力作激振力，常用于

28、非接觸激振場(chǎng)合。,,勵(lì)磁線圈,3,包括一組直流線圈和一組交流線圈，當(dāng)電流通過(guò)勵(lì)磁線圈便 產(chǎn)生相應(yīng)的磁通，從而在鐵芯,2,和銜鐵,4,之間產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)兩者之間無(wú)接觸的相對(duì)激振。用力檢測(cè)線圈,5,檢測(cè)激振力，位移傳感器,6,測(cè)量激振器與銜鐵之間的相對(duì)位移。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)的激勵(lì)與激振器,,,③,激振器,c.,電液式,,1—,頂桿,2—,電液伺服閥,3—,活塞,電液式激振器的優(yōu)點(diǎn)是激振力大，行程亦大，單位力的體積小。但由于油液的可壓縮性和調(diào)整流動(dòng)壓力油的摩擦，使電液式激 振器的高頻特性變差，一般只適用于較低的頻率范圍，通常為零點(diǎn)幾,Hz,到數(shù)百,Hz,

29、，其波形也比電動(dòng)式激振器差。此外，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求也高，并需一套液壓系統(tǒng)，成本較高。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,機(jī)械振動(dòng)測(cè)試方法一般有,機(jī)械方法,、,光學(xué)方法,和,電測(cè)方法,。機(jī)械方法常用于振動(dòng)頻率低、振幅大、精度不高的場(chǎng)合。光學(xué)方法主要用于精密測(cè)量和振動(dòng)傳感器的標(biāo)定。電測(cè)法應(yīng)用范圍最廣。,拾取振動(dòng)信息的裝置通常稱(chēng),拾振器,，傳感器是其核心組成部分。,表達(dá)振動(dòng)信號(hào)特性的基本參數(shù)是位移、速度、加速度、頻率和相位。,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,a

30、.,測(cè)振傳感器的合理選擇,被測(cè)量是,位移,、,速度,或,加速度,,低頻時(shí)直接用位移傳感器；,,高頻用加速度傳感器；,,考察慣性力可能導(dǎo)致的破壞或故障時(shí)，宜作加速度測(cè)量；,,考察振動(dòng)環(huán)境時(shí)，宜作振動(dòng)速度的測(cè)量；,,要監(jiān)測(cè)機(jī)件的位置變化時(shí)，宜作位移的測(cè)量。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,a.,測(cè)振傳感器的合理選擇,傳感器的,頻率范圍,、,量程,、,靈敏度,,根據(jù)被 測(cè)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率范圍來(lái)選用；,,一般質(zhì)量大的拾振器上限頻率低、靈敏度高；,,質(zhì)量輕的拾振器上限頻率高、 靈敏度低。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,

31、）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,a.,測(cè)振傳感器的合理選擇,使用的,環(huán)境要求,、,價(jià)格,、,壽命,、,可靠性,、,維修,、,校準(zhǔn),,等例如激光測(cè)振盡管有很高的分辨力和測(cè)量精確度，由于對(duì)環(huán)境（隔振）要求極嚴(yán)、設(shè)備又極昂貴，它只適用于實(shí)驗(yàn)室作精密測(cè)量或校準(zhǔn)。,,電渦流和電容傳感器均屬非接觸式，但前者對(duì)環(huán)境要求低而 被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)器振動(dòng)的測(cè)量中。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,b.,慣性式傳感器,慣性式拾振動(dòng)器的力學(xué)模型,當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)小于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，質(zhì)量塊相對(duì)于基礎(chǔ)的振動(dòng)幅值為零，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)極小；,,當(dāng)

32、激振頻率遠(yuǎn)高于固有頻率時(shí)，,A,(ω,),接近于,1,，輸出和輸入,近于,相等，說(shuō)明質(zhì)量塊在慣性坐標(biāo)中幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,c.,電渦流式位移傳感器,電渦流式位移傳感器是一種非接觸式測(cè)振傳感器；,,渦流傳感器已成系列，測(cè)量范圍從,±0.5mm,至,±10mm,以上，靈敏閾約為測(cè)量范圍的,0.1%,。,,常用的外徑,8mm,的傳感器與工件的安裝間隙約,1mm,，在,±0.5mm,范圍內(nèi)有良好的線性，靈敏度為,7.87mv/mm,，頻響范圍為,0,～,12000Hz,。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4

33、.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,c.,電渦流式位移傳感器,電渦流位移傳感器測(cè)量軸振動(dòng)的示意圖,軸心軌跡和兩個(gè)傳感器的時(shí)域波形圖,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,d.,磁電式速度傳感器,1—,彈簧,2—,殼體,3—,阻尼環(huán),4—,磁鋼,5—,線圈,6—,芯軸,磁電式絕對(duì)速度計(jì),絕對(duì)式速度計(jì),實(shí)際上是先由慣性系統(tǒng)將被測(cè)物體的振動(dòng)速度,z,1,(t),轉(zhuǎn)換成質(zhì)塊,—,殼體的相對(duì)速度,z,01,(t),，而后用磁電變換原理，將,z,01,(t),轉(zhuǎn)換成輸出電壓的。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,

34、振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,d.,磁電式速度傳感器,1—,頂桿,2—,彈簧片,3—,磁鋼,4—,線圈,5—,引出線,6—,殼體,磁電式相對(duì)速度傳感器,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,d.,磁電式速度傳感器,絕對(duì)式速度計(jì)固有頻率一般取為,10,～,15Hz,。上限測(cè)量頻率決定于傳感器的慣性部分質(zhì)量，一般在,1kHz,以下。,,磁電式振動(dòng)速度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不需要外加電源，輸出信號(hào)可以不經(jīng)調(diào)理放大即可遠(yuǎn)距離傳送，這在實(shí)際長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中是十分方 便的。,,另一方面，由于磁電式振動(dòng)速度傳感器中存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，

35、它與被測(cè)系統(tǒng)同頻率振動(dòng)，不僅限制了傳感器的測(cè)量上限，而 且其疲勞極限造成傳感器的壽命比較短。在長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量中必須考慮傳感器的壽命，要求傳感器的壽命大于被測(cè)對(duì)象的檢修周期。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,d.,壓電式加速度傳感器,(a),中心安裝壓縮型,(b),環(huán)形剪切型,(c),三角剪切型,慣性式傳感器,壓電式加速度計(jì)的幅頻特性曲線,S,是彈簧，,M,是質(zhì)塊，,B,是基座，,P,是壓電元件，,R,是夾持環(huán),,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,①常用測(cè)振傳感器,d.,壓電式加速度傳感器

36、,加速度計(jì)的固定方法,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,②,振動(dòng)量,的測(cè)量系統(tǒng),選擇振動(dòng)量測(cè)量的參數(shù)范圍,常用的振動(dòng)量測(cè)量通常有下面三種系統(tǒng)：,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,②,振動(dòng)量,的測(cè)量系統(tǒng),a.,正弦測(cè)量系統(tǒng),,正弦測(cè)量系統(tǒng)適用于按簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。,,進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能測(cè)試及環(huán)境考驗(yàn)時(shí)，采用正弦測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量其響應(yīng)。,,正弦測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量比較精確，因而也最為常用。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,②,振動(dòng)量,的測(cè)量系統(tǒng),b.,動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量

37、系統(tǒng),,動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的組成,動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)將電阻應(yīng)變片貼在結(jié)構(gòu)的測(cè)振點(diǎn)處，或直接制成應(yīng)變片式位移計(jì)或加速度計(jì)，安裝在測(cè)振點(diǎn)處，將應(yīng) 變片接入電橋，電橋由動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的振蕩器供給穩(wěn)定的載波電壓。測(cè)振時(shí)由于振動(dòng)位移引起電橋失衡而輸出一電壓，經(jīng)放大并轉(zhuǎn)換成電流，由表頭指示，或由光學(xué)示波器、計(jì)算機(jī)記錄。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,②,振動(dòng)量,的測(cè)量系統(tǒng),c.,頻譜分析系統(tǒng),a,時(shí)域波形,b,頻譜分析,模擬量頻譜分析系統(tǒng)傳感器經(jīng)微,/,積分放大器后，進(jìn)入模擬量頻譜分析儀。系統(tǒng)的核心是模擬式頻譜分析儀；,,數(shù)字頻譜分析系統(tǒng)現(xiàn)代振動(dòng)分析系統(tǒng)大都是數(shù)字

38、式分析系統(tǒng)。將來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò),A/D,轉(zhuǎn)換，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字序列信號(hào)，然后通過(guò)快速傅里葉（,FFT,）的運(yùn)算，獲得被測(cè)系統(tǒng)的頻譜。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,③測(cè)振裝置的校準(zhǔn),,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,③測(cè)振裝置的校準(zhǔn),接觸式傳感器，常用的校準(zhǔn)方法有,絕對(duì)法,和,相對(duì)法,。,,絕對(duì)法,將拾振器固定在校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)上，由正弦信號(hào)發(fā)生器經(jīng)功率放大器推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，用激光干涉振動(dòng)儀直接測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振幅，再和被校準(zhǔn)拾振器的輸出比較，以確定被校準(zhǔn)拾振器的靈敏度，這便是用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法

39、。此方法可以同時(shí)測(cè)量拾振器的頻率響應(yīng)。,,采用激光干涉儀的絕對(duì)校準(zhǔn)法設(shè)備復(fù)雜，操作和環(huán)境要求高，只適合計(jì)量單位和測(cè)振儀器制造廠使用。,,振動(dòng)儀器廠家常生產(chǎn)一種小型的、經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的已知振級(jí)的激振器。這種激振器只產(chǎn)生加速度為已知定值的幾種頻率的激振。這種裝置不能全面標(biāo)定頻率響應(yīng)曲線，但可以在現(xiàn)場(chǎng)方便地核查傳感器在這給定頻率點(diǎn)的靈敏度。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,③測(cè)振裝置的校準(zhǔn),,相對(duì)法,又稱(chēng)為背靠背比較校準(zhǔn)法。將待校準(zhǔn)的傳感器和經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量等部門(mén)嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器背靠背地（或仔細(xì)地并排地）安裝在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上承受相同的振動(dòng)。將兩個(gè)傳感器的輸出進(jìn)行

40、比較，就可以計(jì)算出在該頻率點(diǎn)待校準(zhǔn)傳感器 的靈敏度。這時(shí)，嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器起著“振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用。通常稱(chēng)為參考傳感器。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.2,振動(dòng)檢測(cè),3,）振動(dòng)測(cè)量與測(cè)振傳感器,,,③測(cè)振裝置的校準(zhǔn),渦流位移傳感器的校準(zhǔn)儀,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,力、扭矩、壓力？,通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的力、扭矩和壓力的測(cè)量，可以分析其受力狀況和工作狀態(tài)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算，確定工作過(guò)程和某些物理現(xiàn)象的機(jī)理。對(duì)設(shè)備和結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、自動(dòng)控制及設(shè)計(jì)理論的發(fā)展等都有重要指導(dǎo)作用。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,力的靜力效應(yīng)和動(dòng)力效應(yīng),,

41、利用靜力效應(yīng)測(cè)力,：力的靜力效應(yīng)使物體產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)定物體的變形量或用與內(nèi)部應(yīng)力相對(duì)應(yīng)參量的物理效應(yīng)來(lái)確定力值。,,例如，可用差動(dòng)變壓器、激光干涉等方法測(cè)定彈性體變形達(dá)到測(cè)力的目的；也可利用與力有關(guān)的物理效應(yīng)，如壓電效應(yīng)、壓磁效應(yīng)等。,,利用動(dòng)力效應(yīng)測(cè)力：,力的動(dòng)力效應(yīng)使物體產(chǎn)生加速度，測(cè)定了物體的質(zhì)量及所獲得的加速度大小就測(cè)定了力值。在重力場(chǎng)中地球的引力使物體產(chǎn)生重力加速度，因而可以用已知質(zhì)量的物體在重力場(chǎng)某處的重力來(lái)體現(xiàn)力值。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,1,）應(yīng)力、應(yīng)變的測(cè)量,,常用的力測(cè)量方法是用應(yīng)變片和,應(yīng)變儀,測(cè)量構(gòu)件的表面應(yīng)變，根據(jù),應(yīng)變和應(yīng)力

42、、力之間的關(guān)系,，確定構(gòu)件的受力狀態(tài)。,回憶應(yīng)變片和電橋！,,電橋加減特性,,調(diào)平衡,,提高測(cè)量靈敏度,,溫度補(bǔ)償,,消除彎矩影響,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,1,）應(yīng)力、應(yīng)變的測(cè)量,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,1,）應(yīng)力、應(yīng)變的測(cè)量,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,1,）應(yīng)力、應(yīng)變的測(cè)量,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,2,）電阻應(yīng)變式測(cè)力裝置,,測(cè)量力時(shí)可以在彈性元件上布片組橋，使力通過(guò)彈性元件傳到應(yīng)變片。常用的彈性元件有柱式、梁式、環(huán)式、輪輻等多種形式。

43、,①柱式彈性元件,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,2,）電阻應(yīng)變式測(cè)力裝置,,①柱式彈性元件,彈性范圍內(nèi)：,式中：,,F,—,作用在彈性元件上的集中力；,,,E,—,材料彈性模量，碳鋼,E=200~220,,GPa,；,,,A,—,圓柱的橫截面積。,對(duì)于實(shí)心圓柱彈性元件的直徑：,對(duì)于,空心圓柱彈性元件的外徑：,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,2,）電阻應(yīng)變式測(cè)力裝置,,②梁式彈性元件,通過(guò)梁的彎曲變形測(cè)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度較高。,,,等截面梁式彈性元件,：,,當(dāng)力作用在自由端時(shí)，剛性端截面中產(chǎn)生的應(yīng)力最大，而自由端產(chǎn)生的撓度最大，在距

44、受力點(diǎn)為,l,0,的上下表面，沿,l,向貼電阻應(yīng)變片,R,1,，,R,2,和,R,3,，,R,4,。粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變?yōu)椋?,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,2,）電阻應(yīng)變式測(cè)力裝置,,②梁式彈性元件,等強(qiáng)度梁,：,,梁厚為,h,，梁長(zhǎng)為,l,，固定端寬為,b,0,，自由端寬為,b,。集中力,F,作用在頂點(diǎn)。梁內(nèi)各橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力是相等的，表面上任意位置的應(yīng)變也相等，因此稱(chēng)為等強(qiáng)度梁，其應(yīng)變?yōu)椋?,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,2,）電阻應(yīng)變式測(cè)力裝置,,②梁式彈性元件,雙端固定梁,：,,雙端固定梁的二端都固定，中間加載荷,F,，梁寬為

45、,b,，梁厚為,h,，梁長(zhǎng)為,l,，應(yīng)變片粘貼在中間位置，則梁的應(yīng)變?yōu)椋?這種梁的結(jié)構(gòu)在相同力,F,的作用下產(chǎn)生的撓度比懸臂梁小。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,2,）電阻應(yīng)變式測(cè)力裝置,,③環(huán)式彈性元件,通過(guò)元件的彎曲變形測(cè)力。,,在圓環(huán)上施加徑向力,F,y,時(shí)，圓環(huán)各處的應(yīng)變不同，其中與作用力成,39.6,°,處,(,圖中,B,點(diǎn),),應(yīng)變等于零。在水平中心線上則有最大的應(yīng)變：,式中：,R,為圓環(huán)外徑，,h,為圓環(huán)壁厚，,b,為圓環(huán)寬度。,,將應(yīng)變片貼在,1,、,2,、,3,和,4,處，,1,、,3,處受拉應(yīng)力；,2,、,4,處受壓應(yīng)力。,,第四章：常用的安

46、全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,3,）其它測(cè)力傳感器,,①電容式力傳感器,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，但是由于電荷泄漏難于避免，不適宜靜態(tài)力的測(cè)量,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,3,）其它測(cè)力傳感器,,②壓電式力傳感器,其特點(diǎn)是體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，但是也存在電荷泄漏，不適宜靜態(tài)力的測(cè)量。,,③壓磁式測(cè)力裝置,,某些鐵磁材料受到外力作用時(shí)，引起導(dǎo)磁率變化現(xiàn)象，稱(chēng)作,壓磁效應(yīng),。其逆效應(yīng)稱(chēng)作,磁致伸縮效應(yīng),。,,硅鋼受壓縮時(shí)，其導(dǎo)磁率沿應(yīng)力方向下降，而沿應(yīng)力的垂向增加；在受拉伸時(shí)，導(dǎo)磁率變化正好相反。,,在硅鋼疊片上開(kāi)有,4,個(gè)對(duì)稱(chēng)的通孔，孔

47、中分別繞有互相垂直的兩個(gè)線圈，一個(gè)線圈為,勵(lì)磁繞組,，另一個(gè)為,測(cè)量繞組,。無(wú)外力作用時(shí)，磁力線不和測(cè)量繞組交鏈，測(cè)量繞組不產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)受外力作用時(shí)，磁力線分布發(fā)生變化，部份磁力線和測(cè)量繞組交鏈，并在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，且作用力愈大，感應(yīng)電勢(shì)愈大。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,3,）其它測(cè)力傳感器,,④差動(dòng)變壓器式測(cè)力傳感器,差動(dòng)變壓器式力傳感器的彈性元件是簿壁圓筒，在外力作用下，變形使差動(dòng)變壓器的鐵芯介質(zhì)微位移，變壓器次極產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào)。,其特點(diǎn)是工作溫度范圍較寬，為了減小橫向力或偏心力的影響，傳感器的高徑比應(yīng)較小。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3

48、,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）扭矩的測(cè)量,,①原理,扭矩由力和力臂的乘積來(lái)定義，單位是,Nm,。測(cè)量轉(zhuǎn)軸應(yīng)變和測(cè)量轉(zhuǎn)軸兩橫截面相對(duì)扭轉(zhuǎn)角的方法來(lái)測(cè)量扭矩。,當(dāng)受扭矩作用時(shí)，軸表面有最大剪應(yīng)力,τ,max,。在與軸線成,45,度的方向上有最大正應(yīng)力,σ,1,和,σ,2,，其值為｜,σ,1,｜,=,｜,σ,2,｜,=,τ,max,。相應(yīng)的變形為,ε,1,和,ε,2,，當(dāng)測(cè)得應(yīng)變后，便可算出,τ,max,。,軸的扭矩為：,W,n,——,材料的抗扭模量，對(duì)于實(shí)心圓軸：,,,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）扭矩的測(cè)量,,①原理,,,,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法

49、,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）扭矩的測(cè)量,,①扭矩測(cè)量信號(hào)的傳輸,,,集電裝置由兩部份組成：與應(yīng)變片相連，隨旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)的,集流環(huán),（滑環(huán)）和與外部測(cè)量?jī)x器相連，壓靠在滑環(huán)上的,電刷,（拉線）。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）扭矩的測(cè)量,,①扭矩測(cè)量信號(hào)的傳輸,,,對(duì)集電裝置一般要求,,(1),接觸電阻變化所產(chǎn)生的虛假應(yīng)變,ε’,小于應(yīng)變儀的讀數(shù)誤差，即,ε’<5×10,-6,；,,(2),接觸電阻應(yīng)盡量小，否則會(huì)降低供橋電壓，減小電橋電流輸出。,,(3),滑環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間要絕緣良好，絕緣電阻應(yīng)大于,20MΩ,。,,(4),滑環(huán)與電刷摩擦溫升應(yīng)小，以

50、防止集電裝置過(guò)快損壞。,,(5),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，安裝位置應(yīng)充份考慮到水、油、塵、溫等環(huán)境因素。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）其它扭矩測(cè)量方法,,①壓磁式扭矩傳感器,,,利用軸受扭時(shí)材料導(dǎo)磁率的變化測(cè)量扭矩。其特點(diǎn)是可以非接觸測(cè)量，使用方便，但要求旋轉(zhuǎn)過(guò)程不出現(xiàn)徑向跳動(dòng)，否則鐵芯與轉(zhuǎn)軸間隙改變，會(huì)造成測(cè)量誤差甚至破壞測(cè)量設(shè)備。,當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受扭矩時(shí)，磁力線和,B-B,線圈不交；轉(zhuǎn)軸受扭矩作用時(shí)，轉(zhuǎn)軸材料導(dǎo)磁率變化，沿正應(yīng)力方向磁阻減小，沿負(fù)應(yīng)力方向磁阻增大，使部分磁力線與,B-B,線圈交鏈，并在,B-B,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)隨扭矩增大而增大，并

51、在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）其它扭矩測(cè)量方法,,②磁電感應(yīng)式扭矩傳感器,,,在轉(zhuǎn)軸上固定兩個(gè)齒輪,1,和,2,，它們的材質(zhì)、尺寸、齒形和齒數(shù)均相同。永久磁鐵和線圈組成的磁電式檢測(cè)頭,3,和,4,對(duì)著齒頂安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)軸不受扭矩時(shí)，兩線圈輸出信號(hào)相同，相位差為零。轉(zhuǎn)軸承受扭矩后，相位差不為零，且隨兩齒輪所在橫截面之間相對(duì)扭轉(zhuǎn)角的增加而加大，其大小與相對(duì)扭轉(zhuǎn)角、扭矩成正比。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,4,）其它扭矩測(cè)量方法,,③磁電感應(yīng)式扭矩傳感器,,,,在轉(zhuǎn)軸,4,上固定兩只圓盤(pán)光柵,3,，在不承受

52、扭矩時(shí)，兩光柵的明暗區(qū)正好互相遮擋，光源,1,的光線沒(méi)有透過(guò)光柵照射到光敏元件,2,，無(wú)輸出信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，轉(zhuǎn)軸變形將使兩光柵出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)角，部份光線透過(guò)光柵照射到光敏元件上產(chǎn)生輸出信號(hào)。扭矩愈大，扭轉(zhuǎn)角愈大，穿過(guò)光柵的光通量愈大，輸出信號(hào)愈大，從而可實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,5,）壓力的測(cè)量,,,,物理學(xué)中將單位面積上所受流體作用力定義為流體的壓強(qiáng)，而工程上則習(xí)慣于稱(chēng)其為壓力。壓力單位是,Pa(,帕,),，,1Pa=1N/m,2,。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,5,）壓力的測(cè)量,,,,①,波登管,波登管

53、橫截面的縱橫直徑比愈大，靈敏度愈高；,,通常,C,型靈敏度低，可測(cè)幾百兆帕的壓力；,,螺線形、螺旋形靈敏度高，可測(cè),7MPa,以下的壓力；,,扭轉(zhuǎn)形的自由端，可用來(lái)測(cè),20MPa,以下壓力；,,波登管雖有較高測(cè)量精度，但因尺寸和質(zhì)量較大，固有頻率較低且有明顯滯后，故不宜作動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,5,）壓力的測(cè)量,,,,②膜片式壓力傳感器,,一般,膜片式壓力傳感器,是作為腔體的密封元件。膜片中心在流體壓力作用下產(chǎn)生位移，可以用位移傳感器測(cè)量該位移，或在膜片表面粘貼應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變。周邊固定的圓形平膜片受流體壓力作用時(shí)，膜片兩側(cè)的壓力差為,式中：

54、,,E,—,材料的彈性模量,(N/m,2,),；,,,μ,—,材料的泊桑比；,,,h,—,膜片厚度,(m),；,,,R,—,膜片半徑,(m),；,,,y,c,—,膜片中心位移,(m),。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,5,）壓力的測(cè)量,,,,③波紋管,,波紋管是一種表面有許多同心環(huán)狀波紋的薄壁圓筒。開(kāi)口端焊接于固定基座上,,,并將流體通入管內(nèi)，在流體壓力作用下，密封的自由端會(huì)產(chǎn)生一定的位移。在彈性范圍內(nèi)，自由端的位移與作用壓力成線性關(guān)系,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,力、扭矩、壓力的測(cè)量,,5,）壓力的測(cè)量,,④壓電式壓力傳感器,,壓電式壓力傳感器是利用

55、壓電晶體（如石英、云母等）的壓電效應(yīng)而制成。,,壓電式壓力傳感器具有靈敏度高、線性好、剛度大、頻率范圍寬、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。,。,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,了解溫度的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量方法；,,掌握熱電偶溫度計(jì)的基本定律和工作原理；,,掌握熱電阻溫度計(jì)的工作原理和基本特性；,,掌握工程測(cè)試中溫度計(jì)的正確使用。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,1,）測(cè)量方法,,溫度的測(cè)量方法通常分為兩大類(lèi)，即,接觸式測(cè)溫法,和,非接觸式測(cè)溫法,。,,接觸式測(cè)溫,是使被測(cè)物體與溫度計(jì)的感溫元件直接接觸，使其溫度相同，便可以得到被測(cè)物體的溫度。,,非接觸式測(cè)溫,是溫度計(jì)的感

56、溫元件不直接與被測(cè)物體相接觸，而是利用物體的熱輻射原理或電磁原理得到被測(cè)物體的溫度。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,1,）測(cè)量方法,,接觸式與非接觸式測(cè)溫方法比較,,,,接觸式,非接觸式,必要條件,感溫元件必須與被測(cè)物體相接觸；或感溫元件與被測(cè)物體雖然接觸，但后者的溫度不變。,感溫元件能接收到物體的輻射能。,特點(diǎn),不適宜熱容量小的物體溫度測(cè)量；不適宜動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量；便于多點(diǎn)，集中測(cè)量和自動(dòng)控制。,被測(cè)物體溫度不變；適宜動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量；適宜表面溫度測(cè)量。,測(cè)量范圍,適宜,1000℃,以下的溫度測(cè)量。,適宜高溫測(cè)量。,測(cè)溫精度,測(cè)量范圍的,1%,左右。,一般在,10℃,左右。,

57、滯后,較大。,較小。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,溫度的測(cè)量,,,2,）熱電偶溫度計(jì),,由,A,、,B,兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地接在一起，組成一個(gè)閉合回路。當(dāng),1,、,2,兩接點(diǎn)的溫度不等（,T>T,0,,）時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，從而形成電流，串接在回路中的電流表指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象稱(chēng)為,溫差電效應(yīng),，通常稱(chēng)為,熱電效應(yīng),。相應(yīng)的熱電勢(shì)稱(chēng)為,溫差電勢(shì),，通常稱(chēng)為,熱電勢(shì),。,接點(diǎn),1,稱(chēng)為工作端或熱端,(T),，測(cè)量時(shí)，將其置于被測(cè)的溫度場(chǎng)中。接點(diǎn),2,稱(chēng)為自由端或冷端（,T,0,），測(cè)量時(shí)，其溫度應(yīng)保持恒定。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,溫度的測(cè)量,,,2,）熱

58、電偶溫度計(jì),,,熱電偶,產(chǎn)生的熱電勢(shì),E,AB,(T,，,T,0,),是由兩種導(dǎo)體的,接觸電勢(shì),E,A,和單一導(dǎo)體的,溫差電勢(shì),E,B,所形成。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,2,）熱電偶溫度計(jì),,①,中間溫度定律,,熱電偶,的熱電勢(shì)只取決于構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)電極,A,、,B,的材料性質(zhì)以及,A,、,B,兩個(gè)接點(diǎn)的溫度值,T,、,T,0,， 而與溫度熱電極的分布以及熱電極的尺寸和形狀無(wú)關(guān)。,,,熱電偶,的中間溫度定律是指當(dāng)熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)的溫度分別為,T,和,T,0,時(shí)，所產(chǎn)生的熱電勢(shì)等于該熱電偶兩接點(diǎn)溫度為,T,、,T,n,和,T,n,、,T,0,時(shí)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)之代數(shù)和

59、，即,:,式中：,T,n,稱(chēng)為中間溫度。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,2,）熱電偶溫度計(jì),,①,中間溫度定律,例如，用鎳鉻,—,鎳硅熱電偶測(cè)量爐溫時(shí)，當(dāng)冷端溫度,T,0,=30℃,時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì),E(T,T,0,)=39.17mv,，求實(shí)際爐溫。,,由,T,0,=30,查分度表得,E,（,30,，,0,）,=1.2mv,，根據(jù)中間溫度定律得,:,,E,（,T,，,0,）,=E,（,T,，,30,）,+E,（,30,，,0,）,= 39.17+1.2 = 40.37(mv),,則查表得爐溫,T=946℃,。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,2,）熱

60、電偶溫度計(jì),,②中間導(dǎo)體定律,在熱電偶測(cè)溫回路中，通常要接入導(dǎo)線和測(cè)量?jī)x表。中間導(dǎo)體定律指出，在熱電偶回路中，只要接入的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，則對(duì)回路的 總的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。,,熱電偶接入中間導(dǎo)體的回路,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,2,）熱電偶溫度計(jì),,③標(biāo)準(zhǔn)電極定律,如果已知熱電偶的兩個(gè)電極,A,、,B,分別與另一電極,C,組成的熱電偶的熱電勢(shì)為,E,AC,(T,T,0,),和,E,BC,(T,T,0,),，則在相同接點(diǎn)溫度,(T,T,0,),下，由,A,、,B,電極組成的熱電偶的熱電勢(shì),E,AB,(T,T,0,),為,:,,標(biāo)準(zhǔn)電極定律使得熱電偶電極的 選配提供了

61、方便。,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,,熱電阻溫度計(jì),是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的感溫電阻，把溫度的變化轉(zhuǎn)換成電阻值變化的傳感器。熱電阻和熱敏電阻是利用電阻率的溫度系數(shù)，隨溫度的變化而變化的特點(diǎn)而工作的。,純金屬有正的溫度系數(shù)，溫度每升高,1℃,,電阻約增加,0.4,～,0.6%,，而半導(dǎo)體電阻率卻隨溫度升高而減少，即有負(fù)的電阻溫度系數(shù)。在,20℃,時(shí)，溫度每變化,1℃,，電阻率卻要變化約,-2%,～,-6%,，它們都可用來(lái)制造熱電阻或熱敏電阻。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.3,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,①金屬電阻溫度計(jì),對(duì)于絕大多

62、數(shù)金屬，電阻隨溫度升高而增大的特性方程為：,式中：,,R,t,,R,t0,—,分別為熱電阻在,t℃,和,t,0,℃,時(shí)的電阻值；,,a,1,,a,2,,......,a,n,—,熱電阻的溫度系數(shù)（,1/℃,）。,,溫度系數(shù),a,i,在一定的溫度范圍內(nèi)，可以近似認(rèn)為為一個(gè)常數(shù)，不同的金屬導(dǎo)體，,a,i,取值的范圍不同。通常情況下，它是溫度的函數(shù)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,①金屬電阻溫度計(jì),在選用感溫材料時(shí)，應(yīng)滿足如下要求,：,,溫度系數(shù),a,i,的值要大，純金屬的溫度系數(shù),a,i,比合金要高；,,在測(cè)量范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定；,,在

63、測(cè)量范圍內(nèi)，電阻溫度系數(shù)要保持常數(shù)；,,具有較高的電阻率；,,材料容易提純，確保較好的復(fù)制性；,,滿足以上要求的材料有鉑、銅、鐵和鎳。而鉑和銅應(yīng)用較廣。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,②,鉑,熱電阻,鉑絲在,0℃,以上，其電阻值與溫度之間具有較好的線性度。,,③,銅,熱電阻,銅熱電阻的線性較好。,,,,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,④半導(dǎo)體熱敏電阻,,,由于半導(dǎo)體熱敏電阻比金屬熱電阻具有更高的電阻溫度系數(shù)，所以它有較高的靈敏度。同時(shí)，具有較好的動(dòng)態(tài)特性。,,半導(dǎo)體熱敏電阻包括正溫度系數(shù)、 負(fù)溫度系數(shù)、

64、臨界溫度系數(shù)熱敏電阻等幾類(lèi)。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,④半導(dǎo)體熱敏電阻,,,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性：,熱敏電阻的溫度特性,溫度特性,,在工作溫度范圍內(nèi)，應(yīng)在微小工作電流條件下，使之不存在自身加熱現(xiàn)象，此時(shí)熱敏電阻與溫度之間的關(guān)系近似符合指數(shù)函數(shù)規(guī)律，即,:,式中：,T—,被測(cè)溫度（,K,），,T,0,—,參考溫度（,K,）；,,,R,T,，,R,0,—,溫度分別為,T,和,T,0,時(shí)的熱敏電阻值；,,,B—,熱敏電阻的材料常數(shù)，通?？捎蓪?shí)驗(yàn)獲得。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,④半導(dǎo)體熱敏電阻,

65、,,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性：,熱敏電阻伏,—,安特性圖,在穩(wěn)態(tài)情況下，通過(guò)熱電阻的電流,I,與其兩端之間的電壓,V,的關(guān)系。,,當(dāng)流過(guò)熱 敏電阻的電流很小時(shí)，不足以使之加熱，電阻值只決定于環(huán)境溫度，伏安特性是直線，遵循歐姆定律，適于溫度測(cè)量；,,當(dāng)電流增大到一定值時(shí)，流過(guò)熱敏電阻的電流使之加熱，本身溫度升高，出現(xiàn)負(fù)阻特性，即使電流增大，端電壓反而下降。,伏安特性,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,3,）熱電阻溫度計(jì),,④半導(dǎo)體熱敏電阻,,,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性：,安時(shí)特性,,熱敏電阻安,—,時(shí)特性,安時(shí)特性是指熱敏電阻在不同的外加電壓下，電流達(dá)到穩(wěn)定量值所需的時(shí)間。,

66、,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,4,）輻射測(cè)溫,,,,①全輻射溫度計(jì),被測(cè)物體的熱輻射能量，經(jīng)物鏡聚集在熱電堆上并轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)輸出，其值與被測(cè)物體的表面溫度成正比，用顯示儀表進(jìn)行指示記錄。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,4,）輻射測(cè)溫,,,,②光學(xué)高溫計(jì)和光電高溫計(jì),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)溫范圍廣,(700,～,3200℃,），一般可滿足工業(yè)測(cè)溫的準(zhǔn)確度要求。,,光學(xué)高溫計(jì),是利用受熱物體的,單色輻射強(qiáng)度,隨溫度升高而增加的原理制成，由于采用單一波長(zhǎng)進(jìn)行亮度比較，也稱(chēng)單色輻射溫度計(jì)。,,光學(xué)高溫計(jì)的缺點(diǎn)是以人眼觀察，并需用手動(dòng)平衡，因此不能實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量和自動(dòng)記錄，且測(cè)量結(jié)果帶有主觀性。,光電高溫計(jì),用光敏元件代替人眼，實(shí)現(xiàn)了光電自動(dòng)測(cè)量。,,特點(diǎn),:,靈敏度和準(zhǔn)確度高；波長(zhǎng)范圍不受限制，可見(jiàn)光與紅外范圍均可，測(cè)溫下限可向低溫?cái)U(kuò)展；響應(yīng)時(shí)間短；便于自動(dòng)測(cè)量和控制，能自動(dòng)記錄和遠(yuǎn)距離傳送。,,第四章：常用的安全檢測(cè)方法,4.4,溫度的測(cè)量,,,4,）輻射測(cè)溫,,,,③比色高溫計(jì),通過(guò)測(cè)量熱輻射體在兩個(gè)以上波長(zhǎng)的光譜輻射亮度之比來(lái)測(cè)量溫度的儀表，