摘要：紅外線測(cè)溫儀由于長(zhǎng)期用于生產(chǎn)一線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，使用環(huán)境惡劣，以及日常維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，可能導(dǎo)致檢定有效期內(nèi)的紅外線測(cè)溫儀不能準(zhǔn)確測(cè)量甚至設(shè)備故障，導(dǎo)致測(cè)量失準(zhǔn)，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)紅外測(cè)溫原理研究了運(yùn)行中的紅外線測(cè)溫儀自校準(zhǔn)方法，使用者可用簡(jiǎn)易自制設(shè)備隨時(shí)對(duì)紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行定性測(cè)試分析，方法簡(jiǎn)單易行。確保紅外線測(cè)溫儀處于良好工作狀態(tài)，準(zhǔn)確測(cè)量，減少安全隱患。
關(guān)鍵詞：紅外線測(cè)溫；自校準(zhǔn)；黑體；基本誤差

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

1 黑體輻射與紅外測(cè)溫原理
    一切溫度高于絕對(duì)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(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系，因此，通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)在探測(cè)器上轉(zhuǎn)為電信號(hào)并通過(guò)紅外測(cè)溫儀的顯示部分顯示出被測(cè)物體的表面溫度，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。
    紅外測(cè)溫儀特點(diǎn)：非接觸式測(cè)量，測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)速度快，靈敏度高，但由于受被測(cè)對(duì)象的發(fā)射率影響，幾乎不可能測(cè)到被測(cè)對(duì)象的真實(shí)溫度，測(cè)量的是表面溫度。
    紅外線測(cè)溫儀的標(biāo)準(zhǔn)化檢定方法是采用黑體爐檢定。黑體是指在任何情況下對(duì)一切波長(zhǎng)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(shù)，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(guī)律滿足基爾霍夫定律，當(dāng)一束輻射投射到任一物體表面時(shí)，根據(jù)能量守恒原理，物體對(duì)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(cè)定，通常可通過(guò)測(cè)量吸收率來(lái)確定發(fā)射率，所以黑體輻射源作為輻射標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)檢定各種紅外輻射源的輻射強(qiáng)度。
    紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。被測(cè)物體和反射源的輻射線經(jīng)調(diào)制器解調(diào)后輸入到紅外檢測(cè)器。兩信號(hào)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(cè)物體亮度溫度。紅外測(cè)溫儀所測(cè)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(duì)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(duì)黑體輻射總量小，所以紅外線測(cè)溫儀測(cè)出的溫度肯定應(yīng)小于物體的真實(shí)溫度。測(cè)溫時(shí)應(yīng)盡可能的將紅外測(cè)溫儀發(fā)射率設(shè)置(針對(duì)可調(diào)節(jié)發(fā)射率的紅外線測(cè)溫儀)成與被測(cè)材料相同的發(fā)射率值的發(fā)射率，盡可能使測(cè)量示值與被測(cè)物的真實(shí)溫度一致。
    紅外線測(cè)溫儀目前用途廣泛，已成為檢測(cè)電氣設(shè)備缺陷的重要工具。由于長(zhǎng)期用于生產(chǎn)一線，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試變電站的電氣設(shè)備出線接頭、T型線夾、穿墻套管接頭、母排節(jié)點(diǎn)、刀閘刀口、電纜接頭；輸電線路的導(dǎo)線連接管、線夾或?qū)Ь€連接處等。由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境惡劣以及日常維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)可能引起運(yùn)行中的紅外線測(cè)溫儀不能準(zhǔn)確測(cè)量甚至設(shè)備故障，導(dǎo)致測(cè)量失準(zhǔn)，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文根據(jù)紅外測(cè)溫原理研究了運(yùn)行中的紅外線測(cè)溫儀自校準(zhǔn)方法，簡(jiǎn)單易行，使用單位可根據(jù)此方法自制自校準(zhǔn)設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前對(duì)紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行自校準(zhǔn)比對(duì)，判斷紅外線測(cè)溫儀是否處于良好的工作狀態(tài)，可開(kāi)展測(cè)試工作，以減少安全隱患。

2 紅外線測(cè)溫儀的自校準(zhǔn)方法介紹
    紅外線測(cè)溫儀確保測(cè)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(cè)溫專(zhuān)家和設(shè)備生產(chǎn)廠家技術(shù)人員的溝通和咨詢，經(jīng)過(guò)多種方法反復(fù)實(shí)踐，參照黑體爐的原理自制了一套校準(zhǔn)設(shè)備，并通過(guò)比對(duì)的方法驗(yàn)證了該方法自校準(zhǔn)比對(duì)切實(shí)可行。自校準(zhǔn)時(shí)完成基本誤差的比對(duì)、測(cè)量距離變化影響、以及發(fā)射率的范圍的確定，測(cè)試前將紅外線測(cè)溫儀調(diào)整到最佳狀態(tài)再用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
    現(xiàn)將紅外線測(cè)溫儀的自校準(zhǔn)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(yàn)，在自校準(zhǔn)中采用的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)是自制簡(jiǎn)易黑體水箱，水箱規(guī)格為450 mmx300 mm，自鐵皮制作，內(nèi)部裝有電加熱器。用一塊穩(wěn)定性較好的1．5級(jí)壓力式溫度計(jì)(可用檢定過(guò)的玻璃液體溫度計(jì)代替)作為標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)試水箱內(nèi)溫度，考慮到由于對(duì)大多數(shù)有機(jī)材料、油漆或氧化表面的表面溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)要用黑膠布或平光黑漆涂于被測(cè)表面加以補(bǔ)償，使黑膠布或黑漆達(dá)到與基底材料相同溫度時(shí)，測(cè)量膠布或漆表面的溫度，即為真實(shí)溫度的工作經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)考慮光斑定位測(cè)試，用80 mmx80 mm的黑膠布粘貼在與壓力式溫度計(jì)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)用紅外線測(cè)試儀瞄準(zhǔn)黑膠布中心點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)。

2．2 量值傳遞溯源
    為了保證開(kāi)展的自校準(zhǔn)工作有效，使用的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器為BWY-803溫度控制器，溯源到本企業(yè)二等水銀溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置。
2．3 技術(shù)要求
    紅外線測(cè)溫儀的基本誤差和測(cè)量距離變化影響不超過(guò)表一的規(guī)定。

2．4 校準(zhǔn)項(xiàng)目
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，校準(zhǔn)項(xiàng)目主要完成外觀檢查、基本誤差的測(cè)定、測(cè)量距離變化影響的測(cè)定和發(fā)射率的范圍確定。
2．5 校準(zhǔn)方法
2．5．1 外觀檢查
    1)各部分裝配完好，無(wú)缺損；
    2)字符、標(biāo)志、刻度應(yīng)完成清晰；
    3)外觀和零部件應(yīng)有良好處理，不得有銹蝕和霉斑；
    4)如出現(xiàn)“BAT”提示，及時(shí)更換電池；
    5)物鏡、目鏡無(wú)損傷，瞄準(zhǔn)應(yīng)清晰，如環(huán)境灰塵較大，應(yīng)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(cè)定
    注意環(huán)境條件，不能有水蒸氣、灰塵、煙霧、二氧化碳等中間介質(zhì)，否則會(huì)阻擋儀器的光學(xué)系統(tǒng)而影響自校準(zhǔn)結(jié)果。將被測(cè)紅外線測(cè)溫儀放置在(20+2)℃室溫內(nèi)預(yù)熱20 min后再進(jìn)行自校準(zhǔn)。此方法校準(zhǔn)100℃點(diǎn)基本誤差、測(cè)量距離變化影響和發(fā)射率的范圍確定，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定性測(cè)試分析。加熱水箱至水沸騰5 min溫場(chǎng)恒定后進(jìn)行測(cè)試，調(diào)節(jié)紅外線測(cè)溫儀的發(fā)射率為0．94，距離為2 m，瞄準(zhǔn)水箱上的黑膠布中心點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算誤差：
    γ=[(EBC-EB)／EB]×100％
    式中：
    γ為基本誤差；
    EBC為被測(cè)紅外線測(cè)溫儀指示值(℃)；
    EB為修正后的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)指示值(℃)；
2．5．3 測(cè)量距離變化影響
    保持基本誤差測(cè)定規(guī)定的條件，逐一改變測(cè)量距離為4 m、6 m、8 m、10 m、12 m進(jìn)行測(cè)量，依次記錄測(cè)量結(jié)果，與基本誤差測(cè)定的值進(jìn)行比較，測(cè)量距離變化引起的誤差改變不超過(guò)表一的規(guī)定。
2．5．4 發(fā)射率的范圍確定
    發(fā)射率是影響測(cè)量結(jié)果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，選擇合適的發(fā)射率至關(guān)重要。由于長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試可能導(dǎo)致紅外線測(cè)溫儀的發(fā)射率測(cè)量范圍的改變，使用前確定發(fā)射率的范圍直接影響測(cè)量結(jié)果。調(diào)整測(cè)量距離為2 m，保持紅外線測(cè)溫儀的指示值(℃)與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)指示值(℃)一致，反復(fù)多次調(diào)節(jié)被測(cè)紅外線測(cè)溫儀的發(fā)射率，此時(shí)被測(cè)紅外線測(cè)溫儀發(fā)射率的變化范圍就是它工作的正常范圍。
2．6 校準(zhǔn)條件
    1)測(cè)定紅外線測(cè)溫儀時(shí)，要求溫度為(20±2)℃，濕度≤85％；
    2)環(huán)境清潔、無(wú)振動(dòng)，無(wú)水蒸氣、灰塵、煙霧、二氧化碳等中間介質(zhì)。
    3)水箱中的水沸騰5 min溫場(chǎng)穩(wěn)定后進(jìn)行自校準(zhǔn)。
    4)自校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)正對(duì)自制加熱水箱黑膠布中心，重復(fù)測(cè)量時(shí)要保持測(cè)量方位、距離一致。
2．7 校準(zhǔn)間隔
    紅外線測(cè)溫儀的校準(zhǔn)間隔為現(xiàn)場(chǎng)使用前，隨時(shí)校準(zhǔn)。
2．8 檢定結(jié)果的處理
    1)紅外線測(cè)溫儀的測(cè)量誤差按0．1的間隔進(jìn)行修約，保留位右邊的數(shù)字對(duì)保留位的數(shù)字1來(lái)說(shuō)，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(shù)(0，2，4，6，8)時(shí)不變，是奇數(shù)(1，3，5，7，9)時(shí)，保留位加1。并以修約后的結(jié)果判定是否合格。
    2)檢定后出具校準(zhǔn)記錄，以便資料整理及歸檔。記錄內(nèi)容包括校準(zhǔn)地址、被測(cè)紅外線測(cè)溫儀的編號(hào)、負(fù)荷、校準(zhǔn)距離、校準(zhǔn)結(jié)果、環(huán)境溫度、濕度、校準(zhǔn)日期、時(shí)間、校準(zhǔn)人員等。

3 結(jié)論
    在開(kāi)展紅外線測(cè)溫儀的工作原理探討及自校準(zhǔn)誤差比對(duì)研究工作的過(guò)程中，掌握了大量的紅外知識(shí)，了解了電力紅外診斷過(guò)程及方法，研究了紅外線測(cè)溫儀的發(fā)射率、距離系數(shù)等參數(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，使技術(shù)人員熟練掌握了紅外線測(cè)溫儀正確的使用和維護(hù)方法。通過(guò)紅外線測(cè)溫儀的自校準(zhǔn)誤差比對(duì)研究工作，制定了企業(yè)內(nèi)部自校準(zhǔn)規(guī)范，并經(jīng)批準(zhǔn)實(shí)施，此校準(zhǔn)方法已在企業(yè)內(nèi)部推廣應(yīng)用，完善了對(duì)紅外線測(cè)溫儀的計(jì)量監(jiān)督管理。此方法可有效發(fā)現(xiàn)紅外線測(cè)溫儀故障，確保運(yùn)行中的紅外線測(cè)溫儀處于良好的工作狀態(tài)，保障了量值傳遞的準(zhǔn)確可靠，提高了安全系數(shù)，保證了工作質(zhì)量。