《机械故障诊断》总结.docx
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《机械故障诊断》总结
第一章总论
一、概念
失效（Failure）：
产品丧失规定的功能。
故障（Fault）：
可修复的失效。
可修复包含可能和值得两层意思。
故障和失效在工程上常等同。
故障分析（失效分析）：
分析故障原因，提出对策、预防方法。
故障诊断：
监测、识别设备的状态，做出决策。
二、故障类型（故障模式）
断裂裂纹磨损畸变腐蚀其它（打滑、松脱、泄露、烧损等）
三、故障产生的原因
作用于产品的能量足够大，使输出参数超出允许的极限范围。
四、极限技术状态的确定
总结经验法、生产试验法（现场试验）、实验室研究、理论计算
五、故障的影响因素
设计材质制造工艺装配调试运转维修
六、故障规律
指设备投入使用后，故障率与使用时间的关系。
通常呈浴盆曲线。
七、故障分析基本过程
1．故障对象的现场保护和调查
调查要点有：
损伤程度、故障发生前的情况、工况、环境；设备的资料；相关人证；现场采样
2．现场初步分析：
通过宏观分析，找到故障对象的关键部位，并初步确定故障模式和可能的影响因素。
3．检测试验，查清故障原因
粗视分析：
磨片分析；硫印试验；化学成分分析；
金相分析：
用金相显微镜观察试样的组织。
力学性能测试：
强度、延伸率、冲击韧性、硬度；断裂韧性KIC、疲劳裂纹扩展门槛值△Kth、裂纹扩展速率da／dN；S-N曲线
断口分析：
用目测、放大镜进行宏观分析，用扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM观察断口的微观形貌。
应力分析：
应变片、x射线衍射。
环境分析：
对故障部件周围的油、腐蚀物、磨屑等进行分析。
4．提出结论与报告
八、故障分析系统工程方法
主次图法、因果图法（特征-因素图）
失效模式分析、效应及危害度分析FMECA；故障树分析FTA
九、故障诊断的作用
1）保障设备安全，防止突发性故障。
2）保证设备精度，提高产品质量。
3）实施状态维修，节约维修费用。
一十、故障诊断基本过程
1．状态监测：
通过传感器采集机器运行中的各种信息，在信号处理系统中进行处理，得到能反映机器运行状态的参数，实现对机器运行状态的监测。
2．状态识别：
根据状态监测提供的特征参数，识别机器是否运转正常。
3．决策预防：
对故障原因、部位和危害程度进行评价，决定修正和预防的方法。
一十一、故障诊断方法
按监测手段分：
振动监测诊断法、噪声监测诊断法、温度监测诊断法、声发射监测诊断法、油液监测诊断法等。
按诊断原理分：
频域诊断法、时域诊断法、统计分析法、人工神经网络、专家系统等。
一十二、故障诊断设备
计算机辅助监测与诊断系统由传感器、信号调理器、计算机接口装置（A/D转换）、计算机（含软件）组成。
可实时监测和自动诊断，是机械工况监测与故障诊断的主要发展领域。
第二章金属断裂与断口分析
一、概念
裂纹：
金属的局部破裂。
实际零件难免存在极微小裂纹，但可能不扩展失效。
断裂：
裂纹萌生、扩展，造成材料断开。
各类失效中，断裂失效危害最大
断口：
零件断裂处现成的自然表面。
断口分析：
从材料的断口形貌、显微组织、微观缺陷，研究断裂行为，确定断裂模式和原因。
二、宏观断口的基本组成
金属拉伸试样宏观断口的三要素：
纤维区F、放射区R、剪切唇S。
当材料的塑性降低时，其断口放射区所占的比例增大，纤维区所占的比例减小。
三、金属断裂的基本类型及特点
韧性断裂：
断裂前产生明显的宏观塑性变形，通常由过载引起。
宏观上为纤维状，微观特征表现为大量韧窝。
脆性断裂：
断裂前基本不产生宏观塑性变形，但存在微观局部塑性变形。
断口平齐而光亮。
按其断裂机理可分为：
解理、准解理、疲劳断裂等。
解理断裂是金属在正应力作用下，由于原子结合键破坏而造成的沿一定的晶体学平面（即解理面）快速分离的过程。
解理断口的微观特征主要是：
解理台阶、河流花样。
影响解理断裂的因素：
外因有环境温度、介质、加载速度、应力大小等，内因有材料的晶体结构、显微组织。
一般来讲温度低、加载速度快，易产生解理断裂；铁素体材料比奥氏体材料容易产生解理断裂。
准解理断裂常出现在有许多弥散细小碳化物质点的淬火回火钢中，其微观特征与解理断裂相似，但裂纹不与晶体位向有关，而主要与细小的碳化物质点有关。
沿晶断裂又称晶间断裂，当晶界强度因偏析或夹杂物作用而低于晶内强度时容易产生。
一般的沿晶断裂断口微观特征是“冰糖状”。
四、疲劳断裂
疲劳断裂是在交变应力持续作用下发生的断裂。
疲劳断裂在工程断裂中所占的比例最大，且断裂前无显著变形，表现为突然破坏，因此危害性严重。
疲劳断口一般有三个区：
疲劳源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区。
疲劳源一般在材料有缺陷的地方，经反复挤压摩擦而比较光亮。
疲劳源可能有多个。
裂纹扩展区是疲劳裂纹亚临界扩展部分，其典型宏观特征是贝壳花样（贝纹线）。
贝纹线是以疲劳源为中心的近于平行的一簇同心圆，并与裂纹局部扩展方向相垂直。
韧性好的材料，贝纹线较小的间距较小。
裂纹扩展区的微观特征是疲劳条带（疲劳辉纹）。
在两条宏观疲劳贝纹之间可见许多条微观条带。
瞬时断裂区是疲劳裂纹快速扩展直至断裂的区域，断口粗糙，边缘区为剪切唇。
影响疲劳强度的主要因素：
1）应力集中：
应力集中促使裂纹形成与扩展，降低疲劳强度。
2）构件尺寸：
在最大正应力相同的条件下，大试件出现裂纹的可能性要大于小试件，因此疲劳强度要低于小试件。
3）表面质量：
构件表面刀痕、擦伤等缺陷会造成应力集中，降低疲劳寿命；对构件作渗氮、渗碳、淬火等表面处理，能提高表面层材料的强度，提高疲劳强度。
五、环境致断
应力腐蚀断裂：
合金材料在持久拉应力和特定的腐蚀环境共同作用下所导致的脆性断裂。
氢脆：
是在金属中存在的过量氢和应力共同作用下产生的脆性断裂。
按断裂机制可分为氢蚀、白点（发纹）、氢致延迟断裂等。
氢致延迟断裂是金属材料在加工制造（如焊接）时受到氢的渗入，随后在应力作用下，氢向应力高的部位扩散聚集，当聚集的氢含量达到一定的临界浓度时，使金属原子间结合力下降而导致断裂。
由于氢的扩散聚集需要一定的时间，所以断裂存在延迟现象。
蠕变断裂：
蠕变是指应力不变的条件下，材料应变随时间延长而增加的现象。
对金属而言，蠕变一般是长时间在一定的温度、一定的应力（可低于屈服强度）作用下发生。
第三章表面损伤与变形失效
一、磨损
磨损：
是摩擦表面上材料不断消耗的过程，表现为零件的尺寸和形状的改变。
磨损也可能导致断裂。
磨损量：
通常指沿摩擦表面垂直方向测量的表面尺寸（可以是长度、体积或质量）变化量。
磨损度：
磨损量与产生该磨损量的摩擦路程或所作的功之比。
耐磨性：
用磨阻表示，它是磨损度的倒数。
磨损的四种基本类型：
粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。
此外，还有气蚀、冲蚀、微动磨损等几种特殊形式。
粘着磨损是在外力作用下，摩擦接触的表面间材料原子键的形成（显微熔接）和分离过程，使材料从一个表面转移到另一表面。
粘着磨损可分为轻微磨损、擦伤、咬死等几种类型。
“咬死”是一种严重的磨损，必须加以避免。
磨粒磨损是当摩擦副一方的硬度比另一方硬度大很多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子时，所产生的一种磨损。
疲劳磨损是由于摩擦副表面微凸体之间的反复作用（如滚动、或滚动滑动复合摩擦），使得材料局部区域受循环接触应力和重复变形，导致裂纹的形成和扩展，产生金属微片或颗粒的脱落。
腐蚀磨损是由于摩擦表面与环境介质发生化学或电化学反应，形成腐蚀产物，腐蚀产物剥落。
腐蚀磨损的腐蚀产物是氧化物时，称为氧化磨损。
氧化磨损一般要比粘着磨损缓慢，因而可以说氧化磨损能起到保护摩擦副的作用。
冲蚀磨损是由于夹带粒子的流体（常为液体）冲蚀造成表面材料损失的特殊磨粒磨损。
如带硬粒气流对风机叶片的冲击。
气蚀磨损是零件受液体中不断形成与溃灭的气泡在瞬间产生的极大冲击力以及高温的反复作用下，工作表面材料的特殊疲劳点蚀。
微动磨损是在机器零件嵌合部位，接触表面之间虽然没有宏观位移，但在外部变动载荷和振动影响下，却产生小振幅的相对振动或往复运动（称为微动），从而导致磨损。
二、腐蚀
腐蚀是材料暴露在活性环境中而发生的表面损耗现象，是金属与环境之间产生化学、电化学作用的结果。
金属零件发生电化学腐蚀的基本条件是：
①零件是由二种不同金属组成，或使用的合金中不同区域或不同相的电极电位不同；
②不同电极电位的部分彼此是非绝缘的，可以有电子的流动；③有电解质存在。
腐蚀按腐蚀环境分：
大气腐蚀（影响因素：
湿度、灰尘）、土壤腐蚀、海水腐蚀
按腐蚀特征分：
均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、接触腐蚀、晶间腐蚀。
晶间腐蚀的特点是腐蚀发生在晶界或其附近，如奥氏体不锈钢焊接时，可能在晶界析出铬的碳化物，使得与晶界相邻的奥氏体中的铬含量下降，晶界附近的贫铬奥氏体对于晶粒的其余部分来说呈阳性，因而产生晶界腐蚀。
三、畸变
畸变是一种不正常的变形，从某种程度上减弱了规定的功能。
畸变可分为尺寸畸变和形状畸变。
第四章振动诊断
一、信号的基本概念
确定性信号、随机信号
平稳随机信号：
随机信号的统计特性（如均值、方差、均方值等）不随时间的变化而改变。
各态历经信号：
对于平稳随机信号，其任一个样本函数的时间平均值（即对单个样本按时间历程作时间平均）等于信号的集合均值。
因此可以用样本代替总体进行分析处理。
二、信号的采集与调理
测量振动信号常用的传感器有：
电涡流振动位移传感器、磁电式速度传感器、压电式加速度传感器。
选用传感器应考虑的问题：
量程、频率响应范围、灵敏度、精度、稳定性
信号调理的作用是提高信号测量的准确性，并保护测量系统。
具体功能有：
1）为A／D转换器提供适合其输入量程的输入信号；
2）运用隔离技术抑制共模干扰电压。
3）信号滤波及线性化处理。
三、信号分析与处理
时域分析：
以时间为横坐标，研究信号幅度随时间的变化情况。
频域分析：
把时间为横坐标的时域信号通过傅里叶变换分解为以频率为横坐标的频域信号，从而求得原时域信号频率成分的幅值和相位信息的一种分析方法。
频域分析通过对信号的各频率成分的分析，对照机器零部件运行时的特征频率，可以查找故障源，确定哪些零部件出现了何种故障，以便有针对性地采取措施。
。
傅立叶变换的定义：
傅立叶正变换
傅立叶反变换
F（ω）为复数，可表示为：
幅度谱：
|F（ω）|与ω的关系图，描述信号的幅度关于频率的分布情况。
相位谱：
φ（ω）与ω的关系图。
傅立叶变换的充分条件是：
f（t）在无限区间内绝对可积，即：
通过引入单位冲击信号，周期信号也可以进行傅立叶变换。
采样：
从连续信号f（t）中，通过采样脉冲序列s（t），每隔一定时间（称为采样周期Ts），抽取一个样本值，得到一系列样本值构成的序列，称为采样信号fs（t）。
fs（t）的傅立叶变换为：
可见，采样信号fs（t）的傅立叶变换Fs（ω）是一个连续周期函数，它由原信号f（t）的频谱函数F（ω）以采样频率ωs为间隔周期重复而得到，重复过程中被采样脉冲序列的傅立叶系数Sn加权。
由于Sn是n而不是ω的函数，所以F（ω）在重复过程中形状不变。
采样定理：
若信号f（t）的频谱函数F（ω）只在有限区间（-ωm～ωm）内为有限值，在此区域外为0，则当采样频率ωs>2ωm时，信号f（t）可用采样值f（nTs）唯一地表示（即无失真地恢复）。
从采样信号Fs（ω）中恢复原信号的方法为：
在满足采样定理的条件下，用矩形频谱函数H（ω）乘Fs（ω），可得到F（ω），再对F（ω）进行傅立叶反变换，则可无失真地得到原信号f（t）：
上式表明：
连续信号f（t）可以展开为抽样函数Sa的无穷级数，该级数各分量的系数等于采样值f（nTs）。
也就是说，若在采样信号fs（t）的每个样点处，画一个峰值为f（nTs）的Sa函数波形，那么其合成波形就是原信号f（t）。
因此，只要知道各采样值f（nTs），就能唯一地恢复f（t）。
频谱混叠：
由于实际信号不一定是频带受限信号，从而无法满足采样定理的条件，因此可能产生频谱混叠。
一般在采样前先用抗混滤波器，把模拟信号中次要的高频成分滤去，使其成为频限信号。
频谱泄漏：
实际采样时，得到的是有限时间信号，即在时域上乘了一个矩形窗函数，而矩形函数的频谱是一个带旁瓣的无限带宽的频谱，所以将原来的带限频谱扩展为无限带宽，同时谱峰下降，称为频谱泄露。
为减少泄露误差，除加大窗宽外，主要采用改变窗函数的办法。
频谱泄漏误差不完全是有害的，如果没有信号截断产生的能量泄漏，频谱离散取样造成的栅栏效应误差将是不能接受的。
离散傅立叶变换DFT：
为利用汁算机计算傅立叶变换，需要对无限长连续信号，进行时域采样、时域截断、频域采样，周期延拓，从而得到离散傅立叶变换DFT。
忽略由频谱混叠和泄漏引起的误差，离散傅立叶变换与傅立叶变换具有下列关系：
式中To为时域截断时的窗宽，T0=NTs；f0是频域采样的间隔，fo=l/T0=1/（NTs）=fs/N，N是采样计算点数，fs是采样频率。
快速傅立叶变换FFT：
一种快速计算DFT的算法
随机信号的幅值域分析：
均值μx、方差σx2、均方值ψx2、均方根（有效值RMS）、偏度K3、峭度K4
相关分析：
包括自相关函数分析和互相关函数分析
自相关函数：
描述信号自身的相似程度，定义为
。
自相关函数是在机器中找出周期信号或瞬时信号的重要手段。
如果随机信号含有周期分量，则当t够大时，Rx（t）仍是波动的，否则Rx（t）趋于μx2。
互相关函数：
描述两个信号之间的相似程度或相关性，其定义为
。
若互相关函数曲线出现峰值，则表示两个信号相似，峰值对应的τ可理解为输出响应相对于激励信号的滞后时间。
随机信号的频域分析：
随机信号通常不满足绝对可积的条件，故其傅立叶变换不一定存在，因此一般研究信号在（-∞，∞）区间的平均功率。
自功率谱密度函数PSD：
定义为
，称为双边谱，其频率范围为[-∞，+∞]。
单边谱Gx（ω）=2Sx（ω），其频率范围为[0，+∞]。
自功率谱有明确的物理意义：
曲线与频率轴所包围的面积就是信号的平均功率。
自功率谱描述随机信号的平均功率关于频率的分布情况。
这一点与幅度谱类似，但其频率结构特征更为明显，因为它反映幅度的平方值。
对平稳随机过程，自功率谱与自相关函数是一对傅立叶变换对。
相干函数：
定义为
，其值在0～1之间。
相干函数用于评价输入信号和输入信号之间的因果性。
四、振动诊断的内容
1.确定诊断对象：
量力而行，重点突出
2.确定检测方式：
采用便携式测振仪、永久监测设备等
3.确定测量参数：
可测量的振动参量可以是位移、速度和加速度，分别适用于测量低频、中频、高频振动。
4.选择监测点：
测量旋转机械振动时，一般对非高速旋转体，测轴承振动，对高速旋转体，测轴的振动位移。
因为高速时轴承振动的测定灵敏度下降。
测轴承振动时，测量点应尽量靠近轴承的承载区。
测轴振动时，一般测轴与轴承座的相对振动。
对于低频振动，应该在水平和垂直两个方向同时测量，必要时还要在轴向测量。
对于高频振动，一般只测一个方向，因为高频振动对方向不敏感。
5．确定测量周期：
可以是定期检测、随机检测或长期监测。
6．确定记录内容：
设备基本参数、测量参数；测量点和测量方向、测量结果等
7.确定判断标准
1）绝对判别标准：
将被测量与事先设定的标准状态门槛值相比较。
2）相对判别标准：
连续监测设备的运行，根据被测量依运行时间的相对变化规律进行判别。
3）类比判别标准：
把数台相同的设备或零部件在相同环境下的测量值进行比较。
五、振动诊断的常用方法
1）时域幅值诊断：
以检测点振动参量的均方根值（有效值）或峰值、峭度等作为判断标准。
2）振幅一时间图诊断法：
主要测量机器开机和停机过程中振幅和随时间变化的过程。
3）频谱诊断法：
根据功率谱或振幅谱进行诊断。
由于各类故障产生的频率特征不同，所以可以辨别故障原因。
4）倒频谱诊断法：
可将功率谱中成族的边频带谱线简化为单根谱线
5）转速谱图诊断法：
把不同转速下相应的各自功率谱图画在同一张图上，形成一个“三维”图谱。
六、典型机械的振动诊断
1.转轴的振动诊断：
●转轴不平衡的故障特征：
波形为简谐波，少毛刺；轴心轨迹为圆或椭圆；1×轴旋转频率为主；轴向振动不大；振幅随转速升高而增大。
●转轴不对中的故障特征：
出现2×频率成分；轴向振动一般较大；与转速关系不大；轴心轨迹成香蕉形或8字形。
●机械松动的故障特征：
波形出现许多毛刺；谱图中噪声水平高；出现精确的倍频2×，3×…等成分；并出现0.5×，1.5×，2.5×，3.5×...等频率成分。
轴心轨迹分析：
显示转子轴心相对于轴承座的运动轨迹。
在正常情况下，轴心轨迹为一椭圆形。
若轴心轨迹的形状、大小的重复性好，则表明转子稳定。
2.齿轮的振动诊断
轴的旋转频率fr，齿轮的啮合频率fm，齿轮的固有频率fc
齿轮的异常振动：
1）齿面均匀磨损：
一方面使得fm成分的振幅增大，一方面会引发高频振动。
2）齿轮偏心：
齿轮每转中，压力时大时小，使啮合振动的振幅受旋转频率fr的调制（调幅），其频谱包含旋转频率fr、啮合频率fm及其边频带fm±fr。
3）齿轮局部缺陷：
如个别轮齿折损等，将激发大的冲击振动，主要频率成分为旋转频率fr及其高次谐波nfr、并有固有频率振动。
4）齿轮误差：
齿轮每转中，速度时快时慢，使啮合振动频率fm受旋转频率fr的调制（调频），其频谱包含旋转频率fr、啮合频率fm及其边频带fm±nfr。
可用时域平均法先降低噪声，再进行分析。
具体方法是：
若信号x（t）由周期信号f（t）和噪声n（t）组成，即x（t）=f（t）+n（t）。
现以f（t）的周期去截取x（c）得到N段，将各段对应点体积累加，再做平均（即除以N）得到，则噪声降低为原来的
倍。
3.滚动轴承的诊断
滚子的自转频率fs，滚子的公转频率fc
滚动轴承的旋转特征频率:
●滚子公转导致轴承外圈振动，其特征频率为frc=nzfc，z为滚子个数，n=1,2,…
●当滚子有且只有一个缺陷时，滚子每转一圈，对内、外圈各冲击一次，此频率为fb=fs；
●当外圈的内滚道有一个缺陷时，滚子相对内滚道每转一圈，内滚道与每个滚子各冲击一次，此频率为fi=z|fa-fc|；
●当内圈的外滚道有一个缺陷时，滚子相对外滚道每转一圈，外滚道与每个滚子各冲击一次，此频率为fo=z|fr—fc!
。
共振解调技术：
当轴承某一元件表面产生局部损伤时，除了产生含有故障特性频率低频成分外，由于冲击脉冲力，还产生包含轴承外圈等的固有频率的高频振动，此时含有故障特性频率的低频成分将对高频固有振动信号产生幅度调制。
可选择某一高频固有振动作为研究对象，把该固有振动分离出来。
然后通过包络检波器检波，得到只包含故障特征信息的低频包络信号，对这一包络信号进行频谱分析从而诊断出轴承的故障。
油膜电阻法：
当油膜破坏时，轴承内外环间的电阻会变小，因此可以通过检测油膜电阻来监测轴承的润滑情况。
第五章油样分析
油样分析方法包括理化指标检测和油中微粒分析技术。
理化指标检测要对润滑油质进行监测。
油中微粒分析技术是对润滑油中微粒进行分析，以此判断设备中各摩擦部件的磨损情况。
一、油样分析的信息来源
运行中的润滑油或液压油中微粒的主要来源是磨损和污染，通过对油中微粒分析可以得到如下信息：
（1）磨屑总数：
可以判断磨损处于什么阶段；
（2）磨屑尺寸：
可以判断磨损的严重程度；
（3）磨屑化学成分：
可以判断磨损部件、故障的位置；
（4）磨屑形态：
可以判断磨损类型、是疲劳磨损或粘着磨损等。
二、油中微粒分析技术
油中微粒分析技术包括颗粒计数、光谱分析、铁谱分析和磁性柱塞等。
磁塞检测适用于检测尺寸较大（≥100um），光谱分析适用于检测极微小磨粒（≤10um），铁谱分析适用于检测尺寸为1～1000um的磨粒。
颗粒计数技术用于检测油液清洁度，得到油样中颗粒的粒度与数量。
目前常用的是遮光型自动颗粒计数器。
其原理为：
光源发出的平行光束透过传感器的透明窗口射向一个光电二极管，光电二极管的输出经过放大器传送到计数装置。
油样流垂直于光束流过传感器，其中颗粒经过窗口时，遮挡了一部分光束，产生一个幅值正比于颗粒大小的电压脉冲。
从而可鉴别颗粒大小，并由计数器分档计数，得到尺寸分布。
铁谱分析利用高强度高梯度的磁场，将机械内润滑油、液压油中的磨屑颗粒与油液、杂质分离，按其尺寸大小依次、不重叠地沉积在玻璃基片上形成谱片，从而可测定磨粒的数量及其尺寸分布，并可在显微镜下观察研究磨料的形貌。
常用的铁谱仪有直读式、分析式和旋转式三种。
铁谱检测的定量指标有：
磨损烈度；标准磨粒浓度；大磨粒百分数；累计磨损烈度等。
光谱分析：
包括原子发射光谱分析和原子吸收光谱分析，用于分析磨屑的成分及其含量。
原子发射光谱分析是用高压电激发油样中金属杂质原子，呈为激发态原子后，由激发态返回到基态过程中，以光的形式释放能量，产生发射谱线。
由于各种元素的原子结构不同，受激后只能辐射出特定波长的谱线，因此能可根据谱线的特征（波长或频率）作定性分析，根据谱线强度作定量分析。
可同时分析多种元素。
原子吸收光谱分析的原理是将油样雾化燃烧，使待测元素成为气态的基态原子（原子蒸气），基态原子能选择性地吸收由光源辐射出的待测元素的特征光谱，其吸光程度与基态原子的浓度存在函数关系。
测量精度高。
磁塞由一个永久安装在润滑系统中的主体和一个可拆卸的磁性探头组成。
其检测原理为：
将磁塞安装在润滑系统管道内，收集悬浮在润滑油中的铁磁性磨屑，定期将磁塞取出，用肉眼对收集到的磨屑大小、数量和形貌进行观测、分析。
第六章温度检测诊断
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。
一、接触式测温
利用热平衡原理来测量温度，测量精度较高；但存在测温的延迟现象，也不能应用于很高的温度测量。
接触式测温的方法有：
热膨胀式温度计、热电偶测温、热电阻测温
热膨胀式温度计利用物体热胀冷缩的性质来进行测量；
热电偶利用热电效应测量。
当形成闭合回路的热电极材料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。
热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而改变的特性来进行测量的。
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。
二、非接触式仪表测温
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，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。
非接触式测温的方法有：
1）单色温度计：
通过测量物体的辐射亮度来检测其温度。
2）辐射温度计：
通过检测被测物体入射到探测元件上的辐射能来实现温度测量的。
单色温度计可分为光学高温计和光电高温计。
辐射温度计的检测元件可分为光电型和热电型两类。
光电型检测元件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，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、热电堆和热释电元件三类。
红外测温是辐射测温的特例。
用于测量低温（15~200℃）。
铁路上用红外轴温探测系统，其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探测器、挡板和挡板驱动电机等，用于测量轴承温度，可分为“上探式”（从上往下探测）和“下探式”两种。
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据，利用软件进行计轴计辆、滚滑判别、温度计算、热轴判别、通讯、打印等。
第
升级会员 