机房常见仪表设备的原理和使用.docx

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机房常见仪表设备的原理和使用

机房常见仪表设备的原理和使用

机房工程中用到的仪表设备种类繁多，功能也各不相同。

这里只列举了几种常见的用于测试机房环境及机房弱电系统仪表的工作原理和使用方法。

一、示波器：

示波器的作用

　　示波器是用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。

除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。

凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。

　　示波器分为数字示波器和模拟示波器。

模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。

屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。

而数字示波器则是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。

数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。

还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。

　　示波器的工作原理

　　示波器工作原理是：

利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压最大值的相对大小，从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的最大值的大小。

因此借助示波器可以研究感应电动势与其产生条件的关系。

二、红外测温仪

红外测温仪的作用和选择

　　任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。

红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。

目前应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。

像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。

　　红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的预防性试验维修（预防试验是50年代引进前苏联的标准）提高到预知状态检修，这也是现代电力企业发展的方向。

特别是现在大机组、超高电压的发展，对电力系统的可靠运行，关系到电网的稳定，提出了越来越高的要求。

随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障（几乎可以覆盖所有电气设备各种故障的检测）。

它备受国内外电力行业的重视（国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制），并得到快速发展。

红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。

是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段，又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。

　　采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。

　　利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。

红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。

与传统的测温方式（如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内）相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。

它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等

　　红外测温仪的工作原理

　　了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。

红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。

该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。

　　一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

　　黑体辐射定律：

黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。

应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

　　物体发射率对辐射测温的影响：

自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。

所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。

因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。

该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。

根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

　　影响发射率的主要因纱在：

材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

　　当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。

单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。

　　红外系统：

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。

红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。

该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

三、数字万用表

万用表介绍

　　万用表又称三用表，是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。

一般的万用表以测量电阻，交、直流电流，交、直流电压为主。

有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。

　　使用方法

　　a使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.

　　b将电源开关置于ON位置。

　　c交直流电压的测量：

根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。

　　d交直流电流的测量：

将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。

测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。

　　e电阻的测量：

将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔。

如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。

测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。

因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。

　　使用注意事项

　　a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。

测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。

　　b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。

　　c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。

测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。

　　d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。

　　e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

　　f当显示“”、“BATT”或“LOWBAT”时，表示电池电压低于工作电压。

四、摇表

摇表的作用及选用

　　摇表又称兆欧表，是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪表，它由一个手摇发电机、表头和三个接线柱（即L：

线路端、E：

接地端、G：

屏蔽端）组成。

　　1．摇表的选用原则

（1）额定电压等级的选择。

一般情况下，额定电压在500V以下的设备，应选用500V或1000V的摇表；额定电压在500V以上的设备，选用1000V~2500V的摇表。

（2）电阻量程范围的选择。

摇表的表盘刻度线上有两个小黑点，小黑点之间的区域为准确测量区域。

所以在选表时应使被测设备的绝缘电阻值在准确测量区域内。

　　2．摇表的使用

（1）校表。

测量前应将摇表进行一次开路和短路试验，检查摇表是否良好。

将两连接线开路，摇动手柄，指针应指在“∞”处，再把两连接线短接一下，指针应指在“0”处，符合上述条件者即良好，否则不能使用。

（2）被测设备与线路断开，对于大电容设备还要进行放电。

　　（3）选用电压等级符合的摇表。

　　（4）测量绝缘电阻时，一般只用“L”和“E”端，但在测量电缆对地的绝缘电阻或被测设备的漏电流较严重时，就要使用“G”端，并将“G”端接屏蔽层或外壳。

线路接好后，可按顺时针方向转动摇把，摇动的速度应由慢而快，当转速达到每分钟120转左右时（ZC-25型），保持匀速转动，1分钟后读数，并且要边摇边读数，不能停下来读数。

　　（5）拆线放电。

读数完毕，一边慢摇，一边拆线，然后将被测设备放电。

放电方法是将测量时使用的地线从摇表上取下来与被测设备短接一下即可（不是摇表放电）。

　　3．注意事项

（1）禁止在雷电时或高压设备附近测绝缘电阻，只能在设备不带电，也没有感应电的情况下测量。

（2）摇测过程中，被测设备上不能有人工作。

　　（3）摇表线不能绞在一起，要分开。

　　（4）摇表未停止转动之前或被测设备未放电之前，严禁用手触及。

拆线时，也不要触及引线的金属部分。

　　（5）测量结束时，对于大电容设备要放电。

　　（6）要定期校验其准确度。

五、真空泵

真空泵介绍

　　真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。

真空泵可以定义为：

利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。

随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。

按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。

随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类型的真空泵。

为了使用方便和各种真空工艺过程的需要，有时将各种真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用。

　　各种真空泵的工作原理

　　水环式真空泵/液环真空泵工作原理

　　水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000~4000Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。

水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1~2×105Pa表压力。

　　水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。

在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。

由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。

由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。

　　在泵体中装有适量的水作为工作液。

当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。

水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。

此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。

如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

　　综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。

　　罗茨泵的工作原理

　　罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。

在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。

由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。

罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。

为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。

　　罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。

由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。

由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。

　　但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。

当转子继续转动时，气体排出泵外。

　　旋片式真空泵工作原理

　　旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。

其工作压强范围为101325~1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。

它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。

它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。

　　旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，还可以抽除一定量的可凝性气体。

但它不适于抽除含氧过高的，对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。

　　旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。

旋片泵多为中小型泵。

旋片泵有单级和双级两种。

所谓双级，就是在结构上将两个单级泵串联起来。

一般多做成双级的，以获得较高的真空度。

　　旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下：

在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1（Pa）下，其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。

　　旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。

在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。

旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

　　两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。

而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。

居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。

由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。

当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。

当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。

由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。

如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。

这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

六、液压钳液压钳简介：

　　液压钳可以以最小的晃动剪断金属，常在建筑工程或救援活动中使用。

液压剪是以液压为动力，夹住钢筋后硬剪断的，所以即不晃动或振动，也不生热。

　　液压钳的原理

　　液压钳采用剪式支架，配备液压动力装置，以液压油缸推动剪式支架，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳口上的夹持力，如果钳口的夹持力超过被夹物体抗压强度，物体将被被夹碎解体。

七、高压清洗机

高压清洗机介绍：

　　作为高温高压的水清洗设备，高压清洗机对于油污有着较好的清洗效果，例如对发动机等油机设备的清洗。

高温高压清洗机以进口设备为主，其出水压力高，温度高，清洗效果好。

但结构复杂，本文主要介绍高温高压清洗机的工作原理和结构。

　　一、工作原理

　　高温高压清洗机出水最高压力达130巴，最高温度达摄氏90度。

为实现出水的高温高压，清洗机首先将自来水（进水压力不小于1巴）利用三相电机带动的柱赛泵经三级加压至高压后，再经过燃油（柴油）加热器加热，最后由高压喷枪喷出。

　　二、结构组成

　　1、组成部件罗列：

进水口；后轮；清洗剂吸嘴；高压水管；电源线；温控开关；电源开关；高压水枪；护罩；前轮；底盘；电机、高压泵总成；加热器；喷油嘴、点火电极总成；烟囱；车扶手；油箱；枪托；燃油；滤清器；油泵；风机；高压点火线圈。

　　2、为熟悉其结构组成和工作原理，特将清洗机分为以下几个组成部分加以介绍：

　　2.1水路：

水路中，调节调压阀调压旋钮可调节回水大小，从而调节出水压力。

加热管由加热器周围螺旋钢管组成，燃烧器点火燃烧时，火焰将管内水加热。

　　2.2油路：

油路中，油泵为电机驱动的行星齿轮高压油泵。

加热燃烧时，电磁阀打开，高压柴油经喷嘴雾化后喷入加热器的燃烧室，由高压电极间的电火花点燃，燃烧加热。

　　2.3风路：

风机与油泵一般为同一电机驱动。

调节风门大小，可调节燃烧状况。

　　2.4电路：

电源开关（IG）具有过载保护功能，当清洗机出现故障，导致电路中电流增加时，电源开关会自动断开，以确保安全。

压力开关（PR）装于高压水泵，只有高压水泵运转并将冷水加压至一定温度后，压力开关触点才处于闭合状态。

调节温控开关旋钮可调节出水温度，当水温达到设定温度，温控开关触点（TC）断开，停止加热。

温控开关的传感器探头装于出水口。

打开总电源，水泵电机（MP）运转，将冷水加压。

打开加热开关（IB），油泵电机（MB）运转，将燃油加压，同时带动风机旋转。

此时初级高压点火线圈（ELET）得电，次级产生高压，高压使点火电极间空气电离，产生火化，点火频率为工频，即50HZ。

而此时是否有燃油喷出，取决于压力开关及温控开关触点是否闭合，只有两触点全部闭合，燃油电磁阀（EVG）开启，燃油喷出，才能点火燃烧。

当水温加热到设定温度后，温控开关触点断开，燃油电磁阀失电关闭，切断燃油通路，停止喷油、加温。

待水温降低后，温控开关触点重新闭合，重复喷油加温过程，于是可得到了出水的高温高压。

八、加氟表加氟表简介

　　加氟表也称三用表，是在维修制冷系统（如在冰箱，空调，冷库）工作中的重要工具。

加氟表的使用

　　为了加氟表使用的直观，方便采用了颜色区分，加氟表的蓝，红2管结构相同，蓝色管用于连接氟利昂储液罐，代表安全，绿色通道。

红色管用于连接制冷系统的高压端，由于制冷系统高压端有175Pas以上的高压，存在安全上的危险，所以采用代表危险的颜色——红色，在操作过程中要注意安全，黄色管一头有顶针，用于连接制冷系统的底压端，也有25Pas以上的压力，采用代表低度危险的颜色——黄色。

在使用加氟表时要检查三管有无破裂，刻度盘和表壳有无变形以免不能正确操作产生危险。

加氟表的数值

　　表外边红色的一圈-30到350LB/IN2这个是英制力的单位，而里边的是-0.1到2.5MPa这个是我们常说的压力，单位是兆帕（MPa）。

现在表的位置是在没有加压的状态下，也就是说表指针在0位上。

在空调正常运行的正常压力下表应该指向0.5MPa上。

0.1MPa大概等于1.0197千克/厘米2（kg/cm2）=0.987大气压（atm），也就是说正常的空调的运行压力是5.0985kg/cm2。

压力单位之间的换算

　　常见的压力单位:

　　牛顿/米2（帕）（N/m2）（Pa）

　　公斤力/米2（kgf/m2）

　　公斤力/厘米2（kgf/cm2）

　　巴（bar）

　　标准大气压（atm）

　　毫米水柱4oC（mmH2O）

　　毫米水银柱0oC（mmHg）

　　磅/英寸2（lb/in2,psi）

　　单位之间的换算关系接上图：

在制造压力表的时候就选择了几种可能用到的单位刻度在同一表盘上，方便直观换算。

当检测系统压力大小的时候，压力表指针指示在一定的刻度上，这时候的指针就显示了这个压力用不同单位的不同数值，但压力还是相等的。

文章精选实用丨手把手教你使用数字万用表

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