內(nèi)燃機(jī)溫度測(cè)試

1、溫度測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中的溫度測(cè)量大致可分為以下三類內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中的溫度測(cè)量大致可分為以下三類n穩(wěn)定或變化很慢的流體溫度測(cè)量穩(wěn)定或變化很慢的流體溫度測(cè)量n流體介質(zhì)的瞬時(shí)溫度測(cè)量流體介質(zhì)的瞬時(shí)溫度測(cè)量n零件溫度的測(cè)量零件溫度的測(cè)量一.內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定溫度的測(cè)量 n測(cè)溫元件測(cè)溫元件n測(cè)溫元件的安裝與溫度測(cè)量誤差測(cè)溫元件的安裝與溫度測(cè)量誤差n溫度計(jì)的校正溫度計(jì)的校正測(cè)溫元件 1. 玻璃管液體溫度計(jì)玻璃管液體溫度計(jì) 根據(jù)液體的不同分為水銀溫度計(jì)和有機(jī)液體溫度根據(jù)液體的不同分為水銀溫度計(jì)和有機(jī)液體溫度計(jì)。這種溫度計(jì)應(yīng)用液體在一定溫度范圍內(nèi)膨脹計(jì)。這種溫度計(jì)應(yīng)用液體在一定溫度范圍內(nèi)膨脹系數(shù)和溫度成線性關(guān)系的原理。系數(shù)

2、和溫度成線性關(guān)系的原理。應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題：應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題： 1. 零點(diǎn)漂移：玻璃的熱脹冷縮也會(huì)引起零點(diǎn)位置的移動(dòng)，因此使用玻零點(diǎn)漂移：玻璃的熱脹冷縮也會(huì)引起零點(diǎn)位置的移動(dòng)，因此使用玻璃管溫度計(jì)應(yīng)定期校驗(yàn)零點(diǎn)位置。璃管溫度計(jì)應(yīng)定期校驗(yàn)零點(diǎn)位置。 2. 露出液注的校正：在使用時(shí)，必須嚴(yán)格掌握溫度計(jì)的插入深度，因露出液注的校正：在使用時(shí)，必須嚴(yán)格掌握溫度計(jì)的插入深度，因?yàn)闇囟瓤潭仁窃跍囟扔?jì)液注全部浸入介質(zhì)中標(biāo)定的。因此，使用時(shí)因?yàn)闇囟瓤潭仁窃跍囟扔?jì)液注全部浸入介質(zhì)中標(biāo)定的。因此，使用時(shí)因注意修正。注意修正。測(cè)溫元件2. 壓力溫度計(jì)壓力溫度計(jì) 壓力溫度計(jì)由溫包、毛細(xì)管和彈簧管所構(gòu)成的密閉壓力溫度計(jì)由

3、溫包、毛細(xì)管和彈簧管所構(gòu)成的密閉系統(tǒng)及傳動(dòng)指示機(jī)構(gòu)所組成。系統(tǒng)及傳動(dòng)指示機(jī)構(gòu)所組成。由工作物質(zhì)不同分為以下三類：由工作物質(zhì)不同分為以下三類：測(cè)溫元件3.雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)是用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬構(gòu)成的雙金屬溫度計(jì)是用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬構(gòu)成的金屬片作為敢問(wèn)元件。當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種金屬的金屬片作為敢問(wèn)元件。當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種金屬的膨脹不同，雙金屬片就產(chǎn)生與被測(cè)溫度大小成比例膨脹不同，雙金屬片就產(chǎn)生與被測(cè)溫度大小成比例的變形，通過(guò)心軸傳至指針，即指示出溫度數(shù)值。的變形，通過(guò)心軸傳至指針，即指示出溫度數(shù)值。測(cè)溫元件4. 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)n原理原理：n導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻

4、隨溫度變化的性質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的性質(zhì)n大多數(shù)金屬在溫度升高大多數(shù)金屬在溫度升高1時(shí)電阻將增加時(shí)電阻將增加0.40.6。n半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比金屬高，每升高金屬高，每升高1，電阻約減小，電阻約減小26。測(cè)溫元件n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):n信號(hào)靈敏度高信號(hào)靈敏度高;n與熱電偶相比，無(wú)需參比溫度與熱電偶相比，無(wú)需參比溫度 ；n信號(hào)可以遠(yuǎn)傳信號(hào)可以遠(yuǎn)傳;n金屬熱電阻穩(wěn)定性高、準(zhǔn)確度高、互換性好，可金屬熱電阻穩(wěn)定性高、準(zhǔn)確度高、互換性好，可以用作基準(zhǔn)儀表。以用作基準(zhǔn)儀表。n缺點(diǎn)缺點(diǎn):n需要電源需要電源;n自熱，影響測(cè)量精度自熱，影響測(cè)量精度

5、;n測(cè)溫上限，鉑電阻上限低于測(cè)溫上限，鉑電阻上限低于1000 測(cè)溫元件5. 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì) 熱電偶是目前在科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛熱電偶是目前在科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛的測(cè)溫元件。的測(cè)溫元件。u原理：原理： 將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)（將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)（mVmV）信號(hào)，配以測(cè)量）信號(hào)，配以測(cè)量毫伏的儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。毫伏的儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。u特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時(shí)間短。性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時(shí)間短。兩個(gè)兩個(gè)熱電極熱電極測(cè)溫元件熱電偶

6、的測(cè)溫原理熱電偶的測(cè)溫原理熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)n兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)（結(jié)一起，組成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）溫度點(diǎn)）溫度T和和T0不相同時(shí)，回路中即產(chǎn)生電不相同時(shí)，回路中即產(chǎn)生電勢(shì)，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電勢(shì)，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。測(cè)溫元件的安裝與溫度測(cè)量誤差測(cè)溫元件安裝的基本要求：測(cè)溫元件安裝的基本要求： 測(cè)溫元件應(yīng)與介質(zhì)形成逆流，即安裝時(shí)測(cè)溫元件應(yīng)迎著測(cè)溫元件應(yīng)與介質(zhì)形成逆流，即安裝時(shí)測(cè)溫元件應(yīng)迎著被測(cè)介質(zhì)流向插入，若不能迎著介質(zhì)流向插入，可采用迎

7、著被測(cè)介質(zhì)流向插入，若不能迎著介質(zhì)流向插入，可采用迎著被測(cè)介質(zhì)流向斜插，至少也許與被測(cè)介質(zhì)正交，應(yīng)盡量避免被測(cè)介質(zhì)流向斜插，至少也許與被測(cè)介質(zhì)正交，應(yīng)盡量避免與被測(cè)介質(zhì)順流。與被測(cè)介質(zhì)順流。測(cè)溫元件的安裝與溫度測(cè)量誤差 測(cè)溫元件要在管道中心，即應(yīng)使它處于管道中流速最大處，測(cè)溫元件要在管道中心，即應(yīng)使它處于管道中流速最大處，當(dāng)在管道上傾斜安裝時(shí)，保護(hù)管頂端要高出中心線當(dāng)在管道上傾斜安裝時(shí)，保護(hù)管頂端要高出中心線5-10mm實(shí)踐證明：隨著測(cè)溫元件插入深度的增加，測(cè)溫誤差則減少，實(shí)踐證明：隨著測(cè)溫元件插入深度的增加，測(cè)溫誤差則減少，故應(yīng)保證足夠的插入深度，同時(shí)，熱電偶的插入深度應(yīng)符合故應(yīng)保證足夠的插

8、入深度，同時(shí)，熱電偶的插入深度應(yīng)符合出廠使用說(shuō)明書(shū)的要求。如不用保護(hù)管時(shí)，熱電偶插入深度出廠使用說(shuō)明書(shū)的要求。如不用保護(hù)管時(shí)，熱電偶插入深度不應(yīng)小于熱電偶直徑的不應(yīng)小于熱電偶直徑的50倍。倍。 測(cè)定液體溫度時(shí)，插入深度應(yīng)使保護(hù)管直徑的測(cè)定液體溫度時(shí)，插入深度應(yīng)使保護(hù)管直徑的9-12倍。倍。測(cè)溫元件的安裝與溫度測(cè)量誤差n溫度測(cè)量誤差溫度測(cè)量誤差1.環(huán)境溫度、壓力的影響環(huán)境溫度、壓力的影響2.由輻射引起的誤差由輻射引起的誤差3.由于熱傳導(dǎo)引起的誤差由于熱傳導(dǎo)引起的誤差4.高溫流動(dòng)氣體的溫度測(cè)量高溫流動(dòng)氣體的溫度測(cè)量溫度計(jì)的校正溫度計(jì)的校正溫度計(jì)的校正n熱電偶的校驗(yàn)熱電偶的校驗(yàn)二.內(nèi)燃機(jī)瞬時(shí)溫度的測(cè)

9、量 用溫度計(jì)測(cè)量溫度的變化時(shí)，儀表的指示值用溫度計(jì)測(cè)量溫度的變化時(shí)，儀表的指示值要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才逐漸接近被測(cè)介質(zhì)的溫度，要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才逐漸接近被測(cè)介質(zhì)的溫度，這個(gè)時(shí)間的滯后叫時(shí)滯、滯后、滯延。這個(gè)時(shí)間的滯后叫時(shí)滯、滯后、滯延。 溫度計(jì)的時(shí)滯都是由溫度計(jì)的時(shí)滯都是由感溫器的熱慣性感溫器的熱慣性和和指示指示儀表的機(jī)械慣性及阻尼儀表的機(jī)械慣性及阻尼這兩種情況形成的。這兩種情況形成的。時(shí)滯的測(cè)定n衡量時(shí)滯的單位衡量時(shí)滯的單位 衡量感溫器時(shí)滯大小是以時(shí)間常數(shù)來(lái)衡量的。這里衡量感溫器時(shí)滯大小是以時(shí)間常數(shù)來(lái)衡量的。這里是時(shí)間常數(shù)是指溫度計(jì)從溫度是時(shí)間常數(shù)是指溫度計(jì)從溫度T1的恒溫槽中插入的恒溫槽中插入T2

10、的恒溫槽中的這一時(shí)刻開(kāi)始，直到溫度計(jì)的溫度達(dá)的恒溫槽中的這一時(shí)刻開(kāi)始，直到溫度計(jì)的溫度達(dá)到到T2溫度的溫度的63.2%時(shí)為止所需的時(shí)間。時(shí)為止所需的時(shí)間。感溫器質(zhì)量、比熱、插入感溫器質(zhì)量、比熱、插入表面積、放熱系數(shù)都影響表面積、放熱系數(shù)都影響著時(shí)間常數(shù)。著時(shí)間常數(shù)。時(shí)滯的測(cè)定n時(shí)間常數(shù)的測(cè)定時(shí)間常數(shù)的測(cè)定 內(nèi)燃機(jī)測(cè)試中，對(duì)熱阻尼，尤其是對(duì)熱電偶用來(lái)測(cè)量瞬時(shí)內(nèi)燃機(jī)測(cè)試中，對(duì)熱阻尼，尤其是對(duì)熱電偶用來(lái)測(cè)量瞬時(shí)溫度前，必須先測(cè)定他們的時(shí)間常數(shù)。溫度前，必須先測(cè)定他們的時(shí)間常數(shù)。熱阻尼時(shí)間常數(shù)的測(cè)定：采用熱阻尼時(shí)間常數(shù)的測(cè)定：采用瞬時(shí)反應(yīng)法瞬時(shí)反應(yīng)法可以對(duì)各種材料和結(jié)可以對(duì)各種材料和結(jié)構(gòu)的熱電阻作時(shí)間

11、常數(shù)的測(cè)定。構(gòu)的熱電阻作時(shí)間常數(shù)的測(cè)定。利用熱電阻或熱電偶測(cè)氣體瞬時(shí)溫度 內(nèi)燃機(jī)測(cè)試中，常見(jiàn)的瞬時(shí)溫度測(cè)定是測(cè)量排氣瞬時(shí)溫度，內(nèi)燃機(jī)測(cè)試中，常見(jiàn)的瞬時(shí)溫度測(cè)定是測(cè)量排氣瞬時(shí)溫度，因此對(duì)于這樣的測(cè)量裝置要求采用靈敏度和測(cè)量精度高、能因此對(duì)于這樣的測(cè)量裝置要求采用靈敏度和測(cè)量精度高、能耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、電阻溫度系數(shù)大的材料。耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、電阻溫度系數(shù)大的材料。原理圖：原理圖：非接觸式測(cè)瞬時(shí)溫度n聲速法聲速法 聲速法是利用聲速聲速法是利用聲速-溫度關(guān)系，原理是以氣、液、固三相溫度關(guān)系，原理是以氣、液、固三相中，溫度與音速的相關(guān)性為基礎(chǔ)的。中，溫度與音速的相關(guān)性為基礎(chǔ)的。n超聲波法超聲波法n光

12、學(xué)法光學(xué)法 利用燃?xì)鈱?duì)光波的散射性與吸收性隨溫度變化而變化的原利用燃?xì)鈱?duì)光波的散射性與吸收性隨溫度變化而變化的原 理。有光譜線反轉(zhuǎn)法、紅外線高溫計(jì)、比色高溫計(jì)和輻射高理。有光譜線反轉(zhuǎn)法、紅外線高溫計(jì)、比色高溫計(jì)和輻射高溫計(jì)等。溫計(jì)等。內(nèi)燃機(jī)零件溫度的測(cè)量 內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中的內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中的零件溫度的測(cè)量零件溫度的測(cè)量主主要采用熱電偶測(cè)量法，除此之外還要采用熱電偶測(cè)量法，除此之外還有易熔合金法、硬度標(biāo)定法和硬度有易熔合金法、硬度標(biāo)定法和硬度塞測(cè)溫法塞測(cè)溫法一.熱電偶測(cè)量法 n熱接點(diǎn)的要求和形成熱接點(diǎn)的要求和形成n熱電偶的引出熱電偶的引出n間歇信號(hào)的測(cè)量系統(tǒng)間歇信號(hào)的測(cè)量系統(tǒng)熱接點(diǎn)的要求和形成1. 用來(lái)

13、形成熱接點(diǎn)的熱電偶材料主要依據(jù)零件工作用來(lái)形成熱接點(diǎn)的熱電偶材料主要依據(jù)零件工作溫度和它的熱電勢(shì)值來(lái)選擇。溫度和它的熱電勢(shì)值來(lái)選擇。例如，用銅例如，用銅康銅測(cè)溫度在康銅測(cè)溫度在300以下工作的以下工作的零件。零件。 2. 熱電偶電極導(dǎo)線的表面絕緣層要依據(jù)不同的工作熱電偶電極導(dǎo)線的表面絕緣層要依據(jù)不同的工作溫度進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)。溫度進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)。對(duì)于測(cè)高溫的熱電極，一般采用套上石英膏或?qū)τ跍y(cè)高溫的熱電極，一般采用套上石英膏或瓷管的方法來(lái)絕緣。瓷管的方法來(lái)絕緣。熱電極除了在熱接點(diǎn)處有良好的電接觸外其他地方不熱電極除了在熱接點(diǎn)處有良好的電接觸外其他地方不應(yīng)有短路現(xiàn)象。應(yīng)有短路現(xiàn)象。3. 熱接點(diǎn)的形成

14、最常見(jiàn)的是壓接法（圖熱接點(diǎn)的形成最常見(jiàn)的是壓接法（圖e）和焊接法）和焊接法（圖（圖a、b、c、d）。）。其中，焊接法是先把熱電偶絲焊接成熱電極直其中，焊接法是先把熱電偶絲焊接成熱電極直徑為徑為0.2mm左右的熱電偶，然后再把熱電偶用左右的熱電偶，然后再把熱電偶用電容沖擊法焊在壓塊孔底，再填滿磷酸鋅粘固電容沖擊法焊在壓塊孔底，再填滿磷酸鋅粘固劑或其他耐熱絕緣粘固劑，再將此壓塊緊緊壓劑或其他耐熱絕緣粘固劑，再將此壓塊緊緊壓入被測(cè)試件所鉆的孔內(nèi)，再涂以粘固劑。入被測(cè)試件所鉆的孔內(nèi)，再涂以粘固劑。二.熱電偶的引出熱電偶信號(hào)的引出可以分為連續(xù)的和間歇的兩熱電偶信號(hào)的引出可以分為連續(xù)的和間歇的兩種，信號(hào)連

15、續(xù)引出即直接引線法，但對(duì)于像活種，信號(hào)連續(xù)引出即直接引線法，但對(duì)于像活塞這樣做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)零件，由于電纜極易塞這樣做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)零件，由于電纜極易折斷而安裝引出機(jī)構(gòu)需要足夠的空間，一般不折斷而安裝引出機(jī)構(gòu)需要足夠的空間，一般不采用連續(xù)引出，而是采用間歇引出裝置，常見(jiàn)采用連續(xù)引出，而是采用間歇引出裝置，常見(jiàn)的間歇引出裝置有以下幾種：的間歇引出裝置有以下幾種：滑行式接觸裝置n常見(jiàn)的滑行式接觸裝置有滑板式常見(jiàn)的滑行式接觸裝置有滑板式(a)和插座式和插座式(b)u滑行式接觸裝置雖然接觸時(shí)間長(zhǎng)（信號(hào)引出滑行式接觸裝置雖然接觸時(shí)間長(zhǎng)（信號(hào)引出時(shí)間長(zhǎng)），但裝置容易磨損，使用期限短，時(shí)間長(zhǎng)），但裝置容易磨

16、損，使用期限短，由于接觸電阻大而不穩(wěn)定。由于接觸電阻大而不穩(wěn)定。打擊式接觸裝置打擊式接觸裝置主要有以下幾種：打擊式接觸裝置主要有以下幾種：(a)懸臂式簧片接觸懸臂式簧片接觸裝置裝置(b)彈簧觸頭接觸裝置彈簧觸頭接觸裝置(c)采用壓縮空氣來(lái)代替彈簧采用壓縮空氣來(lái)代替彈簧的氣動(dòng)觸頭接觸裝置的氣動(dòng)觸頭接觸裝置三.間歇信號(hào)的測(cè)量系統(tǒng)引出的間歇信號(hào)是一個(gè)脈沖熱電勢(shì)，經(jīng)過(guò)電容引出的間歇信號(hào)是一個(gè)脈沖熱電勢(shì)，經(jīng)過(guò)電容積累器變?yōu)椴▌?dòng)很小的穩(wěn)定電壓，然后用高抗積累器變?yōu)椴▌?dòng)很小的穩(wěn)定電壓，然后用高抗阻的電位差計(jì)進(jìn)行測(cè)量、用光電檢流計(jì)進(jìn)行監(jiān)阻的電位差計(jì)進(jìn)行測(cè)量、用光電檢流計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種測(cè)量方法稱為熱電積累法。路線圖如測(cè)，這種測(cè)量方法稱為熱電積累法。路線圖如下所示