簡述*自校準誤差比對的研究方法

【資料簡介】

　　hbzhan內容導讀：一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關系，因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，測溫儀的光學系統在探測器上轉為電信號并通過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基礎。
　　
　　隨著現代技術的發展，*被廣泛應用于電力線路巡視、檢修和變電運行工作中，在運行及帶電條件下檢測動力設備、配電設備、電纜、電器接頭等溫度異常，發現電氣設備缺陷。使用中的*工作狀態是否良好，直接影響著電網安全穩定運行。為了提高工作質量，保障安全，須開展*的自校準工作，以確保運行中的*處于良好的工作狀態。
　　
　　1黑體輻射與紅外測溫原理
　　
　　一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關系，因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，測溫儀的光學系統在探測器上轉為電信號并通過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基礎。
　　
　　紅外測溫儀特點：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射率影響，幾乎不可能測到被測對象的真實溫度，測量的是表面溫度。
　　
　　*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，因此引入了一個隨材料性質及表面狀態變化的輻射系數，即發射率，它的定義為實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足基爾霍夫定律，當一束輻射投射到任一物體表面時，根據能量守恒原理，物體對入射輻射的吸收率、反射率、透過率三者之和必等于1,一般發射率不容易測定，通常可通過測量吸收率來確定發射率，所以黑體輻射源作為輻射標準用來檢定各種紅外輻射源的輻射強度。
　　
　　紅外測溫儀由光學系統、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經調制器解調后輸入到紅外檢測器。兩信號的差值經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際溫度，由于黑體是不存在的，在同一溫度下實際物體熱輻射總量總比黑體輻射總量小，所以*測出的溫度肯定應小于物體的真實溫度。測溫時應盡可能的將紅外測溫儀發射率設置（針對可調節發射率的*）成與被測材料相同的發射率值的發射率，盡可能使測量示值與被測物的真實溫度一致。
　　
　　*目前用途廣泛，已成為檢測電氣設備缺陷的重要工具。由于長期用于生產一線，現場測試變電站的電氣設備出線接頭、T型線夾、穿墻套管接頭、母排節點、刀閘刀口、電纜接頭；輸電線路的導線連接管、線夾或導線連接處等。由于現場使用環境惡劣以及日常維護保養不當可能引起運行中的*不能準確測量甚至設備故障，導致測量失準，影響電網安全穩定運行。本文根據紅外測溫原理研究了運行中的*自校準方法，簡單易行，使用單位可根據此方法自制自校準設備，在現場測試前對*進行自校準比對，判斷*是否處于良好的工作狀態，可開展測試工作，以減少安全隱患。
　　
　　2*的自校準方法介紹
　　
　　*確保測溫精度zui重要的因素是發射率，到光斑的距離，光斑的位置，視場。通過與紅外測溫專家和設備生產廠家技術人員的溝通和咨詢，經過多種方法反復實踐，參照黑體爐的原理自制了一套校準設備，并通過比對的方法驗證了該方法自校準比對切實可行。自校準時完成基本誤差的比對、測量距離變化影響、以及發射率的范圍的確定，測試前將*調整到*狀態再用于現場測試。
　　
　　現將*的自校準方法介紹如下：
　　
　　2.1自制簡易黑體水箱
　　
　　參照黑體爐的原理和實際工作經驗，在自校準中采用的比對標準是自制簡易黑體水箱，水箱規格為450mmx300mm,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行測量時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，測量膠布或漆表面的溫度，即為真實溫度的工作經驗。同時考慮光斑定位測試，用80mmx80mm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5min后，水箱中的溫場均勻時用紅外線測試儀瞄準黑膠布中心點進行比對。
　　

 

　　圖1自校準結構原理
　　
　　2.2量值傳遞溯源
　　
　　為了保證開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，溯源到本企業二等水銀溫度計標準裝置。
　　
　　2.3技術要求
　　
　　*的基本誤差和測量距離變化影響不超過表一的規定。
　　
　　2.4校準項目
　　
　　根據現場使用情況及實踐經驗，校準項目主要完成外觀檢查、基本誤差的測定、測量距離變化影響的測定和發射率的范圍確定。

 

　　
　　表1紅外線測量儀的基本誤差線和測量距離變化影響
　　
　　2.5校準方法
　　
　　2.5.1外觀檢查
　　
　　1）各部分裝配完好，無缺損；
　　
　　2）字符、標志、刻度應完成清晰；
　　
　　3）外觀和零部件應有良好處理，不得有銹蝕和霉斑；
　　
　　4）如出現"BAT"提示，及時更換電池；
　　
　　5）物鏡、目鏡無損傷，瞄準應清晰，如環境灰塵較大，應清潔透鏡表面，用清潔空氣吹掉表面浮塵，或用軟毛刷刷掉灰塵。
　　
　　2.5.2基本誤差的測定
　　
　　注意環境條件，不能有水蒸氣、灰塵、煙霧、二氧化碳等中間介質，否則會阻擋儀器的光學系統而影響自校準結果。將被測*放置在（20+2）℃室溫內預熱20min后再進行自校準。此方法校準100℃點基本誤差、測量距離變化影響和發射率的范圍確定，對設備進行定性測試分析。加熱水箱至水沸騰5min溫場恒定后進行測試，調節*的發射率為0.94,距離為2m,瞄準水箱上的黑膠布中心點進行測量，根據測量結果計算誤差：
　　
　　γ=[（EBC-EB）/EB]×100%
　　
　　式中：
　　
　　γ為基本誤差；
　　
　　EBC為被測*指示值（℃）；
　　
　　EB為修正后的標準溫度計指示值（℃）；
　　
　　2.5.3測量距離變化影響
　　
　　保持基本誤差測定規定的條件，逐一改變測量距離為4m、6m、8m、10m、12m進行測量，依次記錄測量結果，與基本誤差測定的值進行比較，測量距離變化引起的誤差改變不超過表一的規定。
　　
　　2.5.4發射率的范圍確定
　　
　　發射率是影響測量結果的一項重要指標，選擇合適的發射率至關重要。由于長時間的現場測試可能導致*的發射率測量范圍的改變，使用前確定發射率的范圍直接影響測量結果。調整測量距離為2m,保持*的指示值（℃）與標準溫度計指示值（℃）一致，反復多次調節被測*的發射率，此時被測*發射率的變化范圍就是它工作的正常范圍。
　　
　　2.6校準條件
　　
　　1）測定*時，要求溫度為（20±2）℃，濕度≤85%;
　　
　　2）環境清潔、無振動，無水蒸氣、灰塵、煙霧、二氧化碳等中間介質。
　　
　　3）水箱中的水沸騰5min溫場穩定后進行自校準。
　　
　　4）自校準時應正對自制加熱水箱黑膠布中心，重復測量時要保持測量方位、距離一致。
　　
　　2.7校準間隔
　　
　　*的校準間隔為現場使用前，隨時校準。
　　
　　2.8檢定結果的處理
　　
　　1）*的測量誤差按0.1的間隔進行修約，保留位右邊的數字對保留位的數字1來說，若大于0.5,保留位加1;若小于0.5,保留位不變；若等于0.5,保留位是偶數（0,2,4,6,8）時不變，是奇數（1,3,5,7,9）時，保留位加1.并以修約后的結果判定是否合格。
　　
　　2）檢定后出具校準記錄，以便資料整理及歸檔。記錄內容包括校準地址、被測*的編號、負荷、校準距離、校準結果、環境溫度、濕度、校準日期、時間、校準人員等。
　　
　　3結論
　　
　　在開展*的工作原理探討及自校準誤差比對研究工作的過程中，掌握了大量的紅外知識，了解了電力紅外診斷過程及方法，研究了*的發射率、距離系數等參數對檢測結果的影響，使技術人員熟練掌握了*正確的使用和維護方法。通過*的自校準誤差比對研究工作，制定了企業內部自校準規范，并經批準實施，此校準方法已在企業內部推廣應用，完善了對*的計量監督管理。此方法可有效發現*故障，確保運行中的*處于良好的工作狀態，保障了量值傳遞的準確可靠，提高了安全系數，保證了工作質量。