紅外測溫設備試驗室檢測技術的應用

1、概述

電力系統(tǒng)設備都與熱有著密不可分的聯(lián)系，從安全經(jīng)濟觀點出發(fā)，對設備熱狀態(tài)進行在線監(jiān)測至關重要，紅外非接觸測溫技術可滿足電力生產(chǎn)設備在高電壓、大電流運行狀態(tài)下的測溫要求。由于紅外診斷技術在判斷設備故障、降低維修費用和保障安全可靠供電方面有著立桿見影的功效，所以在電力系統(tǒng)中得到廣泛應用，成為電氣設備可靠性分析、故障預測必不可少的工具。

紅外測溫設備通過測量物體表面輻射的紅外能量來確定物體的表面溫度，紅外測溫設備的光學元件可感應物體散發(fā)的、反射的和傳遞的能量，并將能量匯集到檢測器上，然后通過紅外測溫設備電子元件將信息轉換成溫度讀數(shù)并顯示。

2、紅外測溫設備的試驗室檢測

隨著紅外測溫設備的大量使用，需要對這些儀器定期進行校準、檢測。對于儀器的校準、檢測一般使用黑體腔，而目前黑體腔面積都很小，不論是紅外溫度計還是熱成像儀，其被測量的物體都是一個面，而不是一個點。因此，使用大尺寸面源紅外校準器，能夠最大程度覆蓋紅外溫度計和熱成像儀輻射范圍，提高校準的準確度，同時大尺寸面源溫度一致性和穩(wěn)定性非常好，可保證校準可靠性。

紅外測溫設備屬非接觸測溫儀表，它基于被測物體熱輻射強度與其溫度之間的單值函數(shù)關系來測量物體表面溫度，包括紅外測溫儀和紅外熱像儀。紅外熱成像儀可將物體表面熱輻射轉換成可視圖像，并通過對發(fā)射率、反射率和透過率等因素進行修正，準確測量物體表面溫度和表面溫度分布。

紅外熱像儀測溫一致性反映在熱像儀視場內不同區(qū)域溫度測量結果的一致性，是熱像儀準確反映被測物體表面溫度發(fā)布的能力。紅外熱像儀測溫不應超過±2℃，試驗室檢測環(huán)境溫度為(23±5) ℃，相對濕度應不大于85 %，檢測環(huán)境應無強環(huán)境熱輻射。

紅外熱像儀檢測項目包括外觀檢查、示值誤差檢測、測溫一致性檢測等。外觀檢查用目測方法進行，示值誤差檢測時首先確定檢測點，檢測點應選擇上、下限值附近和中間值，一般不少于3點。將紅外熱像儀安裝在工作臺或支架上，調整熱像儀位置，使熱像儀沿黑體輻射源的軸向方向瞄準黑體輻射源中心，使被測目標在顯示器上清晰成像，調整黑體輻射源的溫度處于第一個檢測點，穩(wěn)定后進行讀數(shù)，標準和被測每次各讀1個數(shù)據(jù)，取兩次讀數(shù)的平均值作為該被測點的讀數(shù)結果，根據(jù)誤差計算公式計算該點的示值誤差。

在一致性檢測前，應對測量結果清零。在一致性測試時，應按規(guī)定的時間紅外熱像儀進行預熱；熱像儀有發(fā)射率調節(jié)功能的，將發(fā)射率調到1，與黑體輻射源的發(fā)射率相同，設定黑體輻射源溫度為100℃；將被測紅外熱像儀的成像畫面等分為9個區(qū)域，分別選取1—9區(qū)域的中心位置為測溫點，穩(wěn)定后分別記錄第5區(qū)域測溫讀數(shù)和其他各區(qū)域的測溫讀數(shù)，根據(jù)公式計算熱像儀的測溫一致性。

3、紅外測溫設備檢測中應注意的問題

紅外測溫設備在使用和檢測中首先應關注發(fā)射率。發(fā)射率是表面發(fā)射的輻射能與相同溫度的黑體發(fā)射的輻射能之比，發(fā)射率為0到1之間(含)的任意值。零發(fā)射率表示目標的溫度無論是多少，均不存在輻射光；發(fā)射率為1則表示對任意波長都能完美輻射，一般把這種特殊的完全發(fā)射對象稱為“黑體”。發(fā)射率受目標材料及類型表面紋理的影響非常大，材料表面光滑具有低發(fā)射率和高反射率，而狹窄長孔則具有較高的發(fā)射率和非常小的反射率，在使用中應將紅外測溫設備發(fā)射率調整到與被測物體表面發(fā)射率相一致。

紅外測溫設備在檢測中還應注意距離。來自于物體表面的輻射光能通過空氣傳播，灰塵、煙霧和玻璃表面都會阻擋光線，影響測量結果。測量距離比率(D：S)能夠幫助溫度計正確定位，目標點尺寸僅僅是溫度計整個視角的百分之一，和人眼一樣，紅外溫度計也存在外圍視覺，盡管目標點尺寸可能滿足實用現(xiàn)場測量，但往往不能滿足校準時實驗室的精確要求。所以，在校準大多數(shù)紅外溫度計時，需要確定溫度計D：S，若說明書中給出輻射溫度計檢測測量距離與輻射源直徑，直接按說明書信息確定測量距離與光闌直徑；如果說明書給出不同輻射源直徑下最大允許誤差，應選擇最大允許誤差的最優(yōu)數(shù)值對應輻射源直徑為光闌直徑。

紅外測溫設備在使用和檢測中需要充分預熱才能得到準確溫度值，預熱時間隨型號、環(huán)境條件等不同而不同，最好預熱10min。

4、結束語

紅外測溫設備在各變電站使用越來越廣泛，通過紅外測溫設備試驗室檢測技術的應用，能夠及時對電網(wǎng)公司各單位紅外測溫設備進行校準、檢測，保證紅外測溫設備測量準確性，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行發(fā)揮積極作用。