紅外線(xiàn)測溫儀自校準誤差比對方法的研究

摘要：紅外線(xiàn)測溫儀由于長(cháng)期用于生產(chǎn)一線(xiàn)進(jìn)行現場(chǎng)測試，使用環(huán)境惡劣，以及日常維護保養不當，可能導致檢定有效期內的紅外線(xiàn)測溫儀不能準確測量甚至設備故障，導致測量失準，影響電網(wǎng)安全穩定運行。根據紅外測溫原理研究了運行中的紅外線(xiàn)測溫儀自校準方法，使用者可用簡(jiǎn)易自制設備隨時(shí)對紅外線(xiàn)測溫儀進(jìn)行定性測試分析，方法簡(jiǎn)單易行。確保紅外線(xiàn)測溫儀處于良好工作狀態(tài)，準確測量，減少安全隱患。
關(guān)鍵詞：紅外線(xiàn)測溫；自校準；黑體；基本誤差

隨著(zhù)現代技術(shù)的發(fā)展，紅外線(xiàn)測溫儀被廣泛應用于電力線(xiàn)路巡視、檢修和變電運行工作中，在運行及帶電條件下檢測動(dòng)力設備、配電設備、電纜、電器接頭等溫度異常，發(fā)現電氣設備缺陷。使用中的紅外線(xiàn)測溫儀工作狀態(tài)是否良好，直接影響著(zhù)電網(wǎng)安全穩定運行。為了提高工作質(zhì)量，保障安全，須開(kāi)展紅外線(xiàn)測溫儀的自校準工作，以確保運行中的紅外線(xiàn)測溫儀處于良好的工作狀態(tài)。

1 黑體輻射與紅外測溫原理
一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周?chē)臻g發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(cháng)的分布與它的表面溫度有著(zhù)十分密切的關(guān)系，因此，通過(guò)對物體自身輻射的紅外能量的測量，測溫儀的光學(xué)系統在探測器上轉為電信號并通過(guò)紅外測溫儀的顯示部分顯示出被測物體的表面溫度，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀(guān)基礎。
紅外測溫儀特點(diǎn)：非接觸式測量，測溫范圍廣，響應速度快，靈敏度高，但由于受被測對象的發(fā)射率影響，幾乎不可能測到被測對象的真實(shí)溫度，測量的是表面溫度。
紅外線(xiàn)測溫儀的標準化檢定方法是采用黑體爐檢定。黑體是指在任何情況下對一切波長(cháng)的入射輻射的吸收率都等于1的物體，黑體是一種理想化的物體模型，因此引入了一個(gè)隨材料性質(zhì)及表面狀態(tài)變化的輻射系數，即發(fā)射率，它的定義為實(shí)際物體與同溫度黑體輻射性能之比。物體的輻射與吸收紅外輻射規律滿(mǎn)足基爾霍夫定律，當一束輻射投射到任一物體表面時(shí)，根據能量守恒原理，物體對入射輻射的吸收率、反射率、透過(guò)率三者之和必等于1，一般發(fā)射率不容易測定，通?？赏ㄟ^(guò)測量吸收率來(lái)確定發(fā)射率，所以黑體輻射源作為輻射標準用來(lái)檢定各種紅外輻射源的輻射強度。
紅外測溫儀由光學(xué)系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。被測物體和反射源的輻射線(xiàn)經(jīng)調制器解調后輸入到紅外檢測器。兩信號的差值經(jīng)反放大器放大并控制反饋源的溫度，使反饋源的光譜輻射亮度和物體的光譜輻射亮度一樣。顯示器指示出被測物體亮度溫度。紅外測溫儀所測的溫度是物體的輻射溫度而不是物體的實(shí)際溫度，由于絕對黑體是不存在的，在同一溫度下實(shí)際物體熱輻射總量總比絕對黑體輻射總量小，所以紅外線(xiàn)測溫儀測出的溫度肯定應小于物體的真實(shí)溫度。測溫時(shí)應盡可能的將紅外測溫儀發(fā)射率設置(針對可調節發(fā)射率的紅外線(xiàn)測溫儀)成與被測材料相同的發(fā)射率值的發(fā)射率，盡可能使測量示值與被測物的真實(shí)溫度一致。
紅外線(xiàn)測溫儀目前用途廣泛，已成為檢測電氣設備缺陷的重要工具。由于長(cháng)期用于生產(chǎn)一線(xiàn)，現場(chǎng)測試變電站的電氣設備出線(xiàn)接頭、T型線(xiàn)夾、穿墻套管接頭、母排節點(diǎn)、刀閘刀口、電纜接頭；輸電線(xiàn)路的導線(xiàn)連接管、線(xiàn)夾或導線(xiàn)連接處等。由于現場(chǎng)使用環(huán)境惡劣以及日常維護保養不當可能引起運行中的紅外線(xiàn)測溫儀不能準確測量甚至設備故障，導致測量失準，影響電網(wǎng)安全穩定運行。本文根據紅外測溫原理研究了運行中的紅外線(xiàn)測溫儀自校準方法，簡(jiǎn)單易行，使用單位可根據此方法自制自校準設備，在現場(chǎng)測試前對紅外線(xiàn)測溫儀進(jìn)行自校準比對，判斷紅外線(xiàn)測溫儀是否處于良好的工作狀態(tài)，可開(kāi)展測試工作，以減少安全隱患。

2 紅外線(xiàn)測溫儀的自校準方法介紹
紅外線(xiàn)測溫儀確保測溫精度最重要的因素是發(fā)射率，到光斑的距離，光斑的位置，視場(chǎng)。通過(guò)與紅外測溫專(zhuān)家和設備生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)人員的溝通和咨詢(xún)，經(jīng)過(guò)多種方法反復實(shí)踐，參照黑體爐的原理自制了一套校準設備，并通過(guò)比對的方法驗證了該方法自校準比對切實(shí)可行。自校準時(shí)完成基本誤差的比對、測量距離變化影響、以及發(fā)射率的范圍的確定，測試前將紅外線(xiàn)測溫儀調整到最佳狀態(tài)再用于現場(chǎng)測試。
現將紅外線(xiàn)測溫儀的自校準方法介紹如下：
2．1 自制簡(jiǎn)易黑體水箱
參照黑體爐的原理和實(shí)際工作經(jīng)驗，在自校準中采用的比對標準是自制簡(jiǎn)易黑體水箱，水箱規格為450 mmx300 mm，自鐵皮制作，內部裝有電加熱器。用一塊穩定性較好的1．5級壓力式溫度計(可用檢定過(guò)的玻璃液體溫度計代替)作為標準器測試水箱內溫度，考慮到由于對大多數有機材料、油漆或氧化表面的表面溫度進(jìn)行測量時(shí)要用黑膠布或平光黑漆涂于被測表面加以補償，使黑膠布或黑漆達到與基底材料相同溫度時(shí)，測量膠布或漆表面的溫度，即為真實(shí)溫度的工作經(jīng)驗。同時(shí)考慮光斑定位測試，用80 mmx80 mm的黑膠布粘貼在與壓力式溫度計探頭同一深度的液面，待水箱中的水沸騰5 min后，水箱中的溫場(chǎng)均勻時(shí)用紅外線(xiàn)測試儀瞄準黑膠布中心點(diǎn)進(jìn)行比對。

2．2 量值傳遞溯源
為了保證開(kāi)展的自校準工作有效，使用的比對標準器為BWY-803溫度控制器，溯源到本企業(yè)二等水銀溫度計標準裝置。