车辆轴温检测

1、4.9 温度检测诊断,温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。,接触式测温利用热平衡原理来测量温度，测量仪表通常比较简单、可靠，测量精度较高；但存在测温的延迟现象，且不能应用于很高的温度测量。 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受外界因素的影响，其测量误差较大。,1、 热膨胀式温度计 利用液体、气体、或固体热胀冷缩的性质来进

2、行测量，如水银温度计、双金属温度计。,一、 接触式测温,2、 热电偶测温 热电偶是利用热电效应来测量温度的。,将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。 当导体A和B的两个接触点1和2之间存在温差(tt0)时，两者之间便产生电动势eAB(t, t0)，这种现象称为热电效应。 eAB称为热电势。,当热电极材料A、B确定后，若使冷端温度不变，则热电势就只是热端温度t的单值函数。因此，通过测量热电势，就可以测出温度t。,热电偶多用铜-康铜、镍铬-康铜、金钴-铜、铂-铑等组成。,3、 热电阻测温 热电阻测温是基于导体或半导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。因此只

3、要测出电阻值的变化（一般用电桥，需外加电源），就可测量出温度。,热电阻测温的主要特点是测量精度高，性能稳定，信号可以远距离传送和记录等特点。 缺点是不能测定高温，因流过电流大时，会发生自热现象而影响准确度。由于感温元件占有一定的空间，所以也不能用它来测量“点”的温度。此外，反应速度慢。,热电阻温度计包括金属丝电阻温度计和热敏电阻温度计两种。 金属丝电阻温度计： 利用金属导体的电阻值随温度变化而改变的特性来进行温度测量的。纯金属及多数合金的电阻率随温度升高而增加，在一定温度范围内，电阻温度关系接近线性。,热敏电阻： 在锰、镍、钴、铁、锌、钛、镁等金属的氧化物中分别加入其它化合物制成的。 热敏电阻

4、具有负电阻温度系数，其电阻值是随温度的升高而减小。因为虽然温度升高引起自由电子迁移率略为下降，然而自由电子的数目随温度的升高而增加得更快，所以温度升高其电阻值下降。,热敏电阻的温度系数大，灵敏度高，但非线性大。,1、 基本原理 任何物体，当其温度高于绝对零度时，都会以电磁波的形式向外辐射能量，温度越高，辐射的能量越多。 辐射能的波长很广，但主要是红外线和可见光。 温度越高，电磁波谱中包含的短波成分越多；温度越低则长波成分越多。,二、非接触式测温,物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射和透射，而且吸收率，反射率和透射率之和必然等于1： +=1 若物体的=1，则称为黑体， 若=1则称白体， 若

5、=1则称为透明体。,2、 单色温度计 当波长一定时，物体的辐射亮度只随物体的温度面改变。单色温度计就是通过测量物体的辐射亮度来检测其温度。 单色温度计又称亮温仪。,单色温度计可分为光学高温计和光电高温计。 光学高温计：通过人眼比较高温计灯丝和被测物的亮度，并调节灯丝的电流，使两者达到亮度平衡。灯丝的电流大小就反映了被测物的温度的高低。 光电高温计：采用光电元件代替人眼来进行亮度平衡。,式中5.67 10-8W/(m2K4)，称为斯忒藩一玻耳兹曼常数。 工程材料均为灰体，其全辐射能E=E0，称为黑度或比辐射率。01。,3、 辐射温度计 辐射温度计是通过检测被测物体入射到探测元件上的辐射能来实现温

6、度测量的。 其依据为斯忒藩一波尔兹曼定律： 黑体全辐射能,辐射温度计的工作原理：,辐射温度计的工作原理： 被测物体的辐射线由物镜聚焦在受热板上，受热板是一种人造黑体，通常为涂黑的铂片，当吸收辐射能以后温度升高，由接在受热板上的探测元件测定。 通常被测物是灰体，如果知道了被测物体的值，就可以求得其温度。,检测元件可分为光电型和热电型两类。 光电型检测元件（光子探测器）：是利用光电效应来检测辐射能的，其响应速度快，但对波长有选择性。 热电型元件：是利用其电特性随温度变化而改变的原理来进行测量的。其特点是对波长无选择性，特别适合全辐射测温和低温辐射测温。,热电型检测元件可分为热敏电阻、热电堆和热释电

7、元件三类。 热敏电阻： 测量原理是物体的电阻随温度改变。,热电堆： 测量原理是物体的输出热电势随温度改变。由数对以串联方式排列在受热板上的热电偶组成。,热释电元件： 利用热释电效应进行测量，当其表面温度发生变化时，晶体表面就会产生电荷，电荷经放大后可转换为电压输出，实现温度的测量。 这种传感器响应速度快，适合检测人体或者动物的活动。,在停车时，由车辆乘务员逐个用手摸。 在线路上，定点设置红外线轴温探测装置。 在轴箱上装双金属片接点，在温度高时，接通车上报警电路。 在轴箱上安装轴温监测与报警装置，温度传感器采用热敏电阻、合金丝或铂电阻等。,三、车辆轴温检测,1、车辆轴温检测的方法,红外测温是辐射

8、测温的特例。 因为根据维恩位移定律：物体峰值辐射波长与物体自身的绝对温度成正比： max=2897T 而低温时(600)，峰值辐射波长正好在红外区域。 红外测温的检测元件与辐射温度计一样。,2、 红外测温原理,3、红外轴温探测系统,红外热轴探测系统是保障列车运行安全的重要设备之一。它采用红外探测技术、光学技术、计算机技术、信息处理技术、网络技术，在线自动非接触式监测各种类型运行列车的轴温，并将热轴故障及时报告给列车调度系统，防止事故的发生。 检测温度范围为15200，对应的红外线波长为610 um。,红外热轴探测系统自70年代在我国开始运用，至今已经历三次重要的产品更新。 第一代红外热轴仪采用

9、红外热敏电阻探头，人工根据探头输出幅值判断热轴，设备需要24小时人工值守。 第二代红外热轴探测系统采用计算机技术、网络技术，实现了各种类型运行列车热轴故障的自动判断及信息的自动传输，设备实现了无人值守。 第三代的产品采用光子探头技术及自适应轴温计算技术能够准确探测高速运行列车的轴温，系统更加可靠，并减少系统维护工作量。,系统主要由探测站、复示站、分局监测中心和路局监控中心组成。 探测站探测站沿铁路线分布，每30公里设置一个。 探测站包括：红外线轴承扫描仪，车辆传感器和探测站主机。,红外线轴承扫描仪包括：热敏电阻或光子探测器、电子线路、挡板和挡板驱动电机。 轴承扫描仪可分为“上探式”(从上往下探测)和“下探式”两种。目前一般采用下探式。,车辆传感器又称磁头，与钢轨固联，用于感受车轮信息，以测量车速、测量轴距、给出轴温扫描器挡板的开启信号。,探测站主机采用工业控制计算机，用于采集红外线扫描仪测得的数