红外测温设备试验室检测技术的应用

1、概述

电力系统设备都与热有着密不可分的联系，从安全经济观点出发，对设备热状态进行在线监测至关重要，红外非接触测温技术可满足电力生产设备在高电压、大电流运行状态下的测温要求。由于红外诊断技术在判断设备故障、降低维修费用和保障安全可靠供电方面有着立杆见影的功效，所以在电力系统中得到广泛应用，成为电气设备可靠性分析、故障预测必不可少的工具。

红外测温设备通过测量物体表面辐射的红外能量来确定物体的表面温度，红外测温设备的光学元件可感应物体散发的、反射的和传递的能量，并将能量汇集到检测器上，然后通过红外测温设备电子元件将信息转换成温度读数并显示。

2、红外测温设备的试验室检测

随着红外测温设备的大量使用，需要对这些仪器定期进行校准、检测。对于仪器的校准、检测一般使用黑体腔，而目前黑体腔面积都很小，不论是红外温度计还是热成像仪，其被测量的物体都是一个面，而不是一个点。因此，使用大尺寸面源红外校准器，能够最大程度覆盖红外温度计和热成像仪辐射范围，提高校准的准确度，同时大尺寸面源温度一致性和稳定性非常好，可保证校准可靠性。

红外测温设备属非接触测温仪表，它基于被测物体热辐射强度与其温度之间的单值函数关系来测量物体表面温度，包括红外测温仪和红外热像仪。红外热成像仪可将物体表面热辐射转换成可视图像，并通过对发射率、反射率和透过率等因素进行修正，准确测量物体表面温度和表面温度分布。

红外热像仪测温一致性反映在热像仪视场内不同区域温度测量结果的一致性，是热像仪准确反映被测物体表面温度发布的能力。红外热像仪测温不应超过±2℃，试验室检测环境温度为(23±5) ℃，相对湿度应不大于85 %，检测环境应无强环境热辐射。

红外热像仪检测项目包括外观检查、示值误差检测、测温一致性检测等。外观检查用目测方法进行，示值误差检测时首先确定检测点，检测点应选择上、下限值附近和中间值，一般不少于3点。将红外热像仪安装在工作台或支架上，调整热像仪位置，使热像仪沿黑体辐射源的轴向方向瞄准黑体辐射源中心，使被测目标在显示器上清晰成像，调整黑体辐射源的温度处于第一个检测点，稳定后进行读数，标准和被测每次各读1个数据，取两次读数的平均值作为该被测点的读数结果，根据误差计算公式计算该点的示值误差。

在一致性检测前，应对测量结果清零。在一致性测试时，应按规定的时间红外热像仪进行预热；热像仪有发射率调节功能的，将发射率调到1，与黑体辐射源的发射率相同，设定黑体辐射源温度为100℃；将被测红外热像仪的成像画面等分为9个区域，分别选取1—9区域的中心位置为测温点，稳定后分别记录第5区域测温读数和其他各区域的测温读数，根据公式计算热像仪的测温一致性。

3、红外测温设备检测中应注意的问题

红外测温设备在使用和检测中首先应关注发射率。发射率是表面发射的辐射能与相同温度的黑体发射的辐射能之比，发射率为0到1之间(含)的任意值。零发射率表示目标的温度无论是多少，均不存在辐射光；发射率为1则表示对任意波长都能完美辐射，一般把这种特殊的完全发射对象称为“黑体”。发射率受目标材料及类型表面纹理的影响非常大，材料表面光滑具有低发射率和高反射率，而狭窄长孔则具有较高的发射率和非常小的反射率，在使用中应将红外测温设备发射率调整到与被测物体表面发射率相一致。

红外测温设备在检测中还应注意距离。来自于物体表面的辐射光能通过空气传播，灰尘、烟雾和玻璃表面都会阻挡光线，影响测量结果。测量距离比率(D：S)能够帮助温度计正确定位，目标点尺寸仅仅是温度计整个视角的百分之一，和人眼一样，红外温度计也存在外围视觉，尽管目标点尺寸可能满足实用现场测量，但往往不能满足校准时实验室的精确要求。所以，在校准大多数红外温度计时，需要确定温度计D：S，若说明书中给出辐射温度计检测测量距离与辐射源直径，直接按说明书信息确定测量距离与光阑直径；如果说明书给出不同辐射源直径下最大允许误差，应选择最大允许误差的最优数值对应辐射源直径为光阑直径。

红外测温设备在使用和检测中需要充分预热才能得到准确温度值，预热时间随型号、环境条件等不同而不同，最好预热10min。

4、结束语

红外测温设备在各变电站使用越来越广泛，通过红外测温设备试验室检测技术的应用，能够及时对电网公司各单位红外测温设备进行校准、检测，保证红外测温设备测量准确性，为电网安全稳定运行发挥积极作用。