热电偶测温原理基于什么效应（热电偶测温原理是什么_为什么热电偶冷端）

投稿用户 • 2022年8月11日 pm12:07 • 电磁铁厂家 • 阅读 342

随着轴承转速的提高，相应地，轴承各种摩擦生热加剧、保持架及滚动体打滑、滚动表面损伤、保持架稳定性、疲劳寿命降等问题将产生，对于轴承的状态监测来说，转速、载荷、温升、振动、润滑都是重要的功能参数。其中，若能够准确测量不同工况下轴承的温度（温升）将有利于评估高速旋转轴承的运行状态和性能。

根据测量轴承温度所需的范围精度、灵敏度、寿命、尺寸、成本、可靠性及测量可行性等因素可选择不同的温度测量与测试方法。下面重点对热电偶测温法、红外辐射测温法、光纤光栅传感器测温法、LC电子振荡测温法4种高速旋转轴承测温技术进行介绍。

1 热电偶测温

热电偶测温方法是利用热电效应原理将温度信号转变成热电动势信号的一种接触式温度测量方法。热电偶具有结构简单，测温精度较高，便于远程测量操控，价格低等优点，是目前轴承温度测量领域中使用较广泛的测温方法。但热电偶测温法属于点测温方法，不能反映区域温度分布的变化，存在一定的局限性。

热电偶的安装（油膜轴承）

2 红外辐射测温法

红外辐射测温法是根据一切温度高于热力学零度的物体都具有以电磁波的形式向外辐射能量特性，基于红外光的温度效应，利用普朗克分布定律将红外光转换为数字信号的测温方式。红外辐射测温方式安全、快速、可靠、方便，属于非接触式测温方法，可在轴承运行过程中获得轴承温度的动态变化特性。

如下图所示，将小型化、低功耗的红外测温传感器和振动信号传感器集成到轴承外圈上，将传感器模块用环氧树脂粘接在被监测轴承上，红外测温传感器的探头对准轴承内圈，以测量轴承内圈的温度，实现对轴承运行状态的实时智能监控。

轴承和传感器的集成

基于波的测量方法还有：声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)，它是一种沿着固体表面传播的声波，是能量集中于固体表面附近的一种弹性波。声表面波的传播速度比电磁波慢很多，所以，在声表面波的传播路径上，易于对信号取样并进行转换处理，利用这个特点，可以用声表面波来模拟电子学的各种功能。

测量原理

无线测温温系统与传统测温方式的对比

文献[5]建立了多光谱温度测量方法。根据Palmgren模型建立高速轴承的热力学模型，利用辐射传热原理分别分析高速轴承热辐射源和背景热辐射源的影响机理，采用图解法求解背景热辐射源对被测轴承的角系数，从而建立轴承的多光谱温度测量模型，实现了轴承温升的测量。

3 光纤光栅传感器测温法

光纤光栅传感器测温法是利用光纤材料的光敏特性，使光纤折射率发生沿轴向周期或非周期的永久性变化，在纤芯内形成空间相位光栅。光纤光栅测温法具有尺寸小、重量轻、不受电磁干扰、灵敏度高、抗腐蚀、传输距离远等特点。

光纤光栅传感器的布置

4 LC电子振荡测温法

LC电子振荡测温法是通过由全无源器件构成的LC传感器，通过温敏材料，将被测温度转化为LC谐振回路的谐振频率进行测量的测温方式。这种测温方式不再依赖各种线信号，可应用于复杂恶劣工作环境下的轴承温度测量。

温度传感器在球轴承上的安装

（无电池、无线传感技术）

总结

（1）热电偶测温法相对成熟，结构简单，测温精度较高，便于远程测量操控，价格低，在轴承测温领域应用广泛。但热电偶测温只能反映监控点的温度，而不能研究轴承的区域温度分布，并且热电偶的动态温度测量精度不高。

（2）红外辐射测温法作为非接触式测温方法，能够反映轴承的温度分布，并能进行动态特性监测。但红外辐射测温法易受到环境背景辐射的干扰而导致温度测量精度不高，需要对轴承红外温度测量结果进行补偿和修正。

（3）光纤光栅传感器测温法作为无源敏感元件的

测温方式，具有体积小、重量轻、测量范围大、灵敏度高、防爆、防燃、抗电磁干扰等特点。但光纤光栅传感器的价格昂贵，在高温、高旋转速度恶劣环境下对轴承温度进行测量的可靠性还需进一步验证。

（4）LC电子振荡测温法基于无源器件特性，可应用于工作环境恶劣下轴承温度测量，但对于超高旋转速度环境下轴承温度的精确测量还需进一步突破。

（5）开发航空发动机等超高速旋转条件下轴承温度的精确测量技术，将是轴承温度测量领域需要重点突破的研究方向之一。最近的CdTe量子点温度传感器在理论上不受轴承转速的限制，已成功应用于15 000 r/min超高旋转速度下轴承的温度监测，可望在航空发动机等超高速旋转情况下轴承温度测量领域具有良好的发展潜力。

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