Untersuchung der falschen Methode zur Selbstkalibrierung von Infrarot-Thermometern
Mit der Entwicklung moderner Technologie werden Infrarotthermometer häufig bei der Inspektion, Wartung und im Betrieb von Stromleitungen sowie Umspannwerken eingesetzt, um Temperaturanomalien in Stromanlagen, Verteilungsanlagen, Kabeln, elektrischen Verbindungen usw. unter Betriebs- und Live-Bedingungen zu erkennen und Defekte in elektrischen Anlagen zu finden. Ob das verwendete Infrarotthermometer in gutem Betriebszustand ist, wirkt sich direkt auf den stabilen Betrieb des Stromnetzes aus. Um die Arbeitsqualität zu verbessern und die Sicherheit zu gewährleisten, muss eine Selbstkalibrierung der Infrarotthermometer durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die laufenden Infrarotthermometer in gutem Betriebszustand sind.
1 Prinzipien der Schwarzkörperstrahlung und Infrarot-Temperaturmessung
Alle Objekte mit einer Temperatur über Null strahlen ständig Infrarotstrahlungsenergie in den umgebenden Raum ab. Die Größe der Infrarotstrahlungsenergie eines Objekts und ihre Verteilung nach Wellenlänge hängen eng mit seiner Oberflächentemperatur zusammen. Durch Messen der vom Objekt selbst abgestrahlten Infrarotenergie wird das optische System des Thermometers daher am Detektor in elektrische Energie umgewandelt. Das Signal und der Anzeigeteil des Infrarotthermometers zeigen die Oberflächentemperatur des gemessenen Objekts an, und seine Oberflächentemperatur kann genau gemessen werden. Dies ist die objektive Grundlage, auf der die Messung der Infrarotstrahlungstemperatur basiert.
Merkmale des Infrarotthermometers: berührungslose Messung, großer Temperaturmessbereich, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und hohe Empfindlichkeit. Aufgrund des Emissionsgrads des Messobjekts ist es jedoch fast unmöglich, die tatsächliche Temperatur des Messobjekts zu messen. Gemessen wird die Oberflächentemperatur.
Die standardisierte Kalibrierungsmethode für Infrarotthermometer ist die Verwendung einer Schwarzkörperofenkalibrierung. Ein Schwarzkörper ist ein Objekt, dessen Absorptionsrate für einfallende Strahlung aller Wellenlängen unter allen Umständen gleich 1 ist. Ein Schwarzkörper ist ein idealisiertes Objektmodell, daher wird ein Strahlungskoeffizient, d. h. die Emissivität, eingeführt, der sich mit den Materialeigenschaften und dem Oberflächenzustand ändert. , definiert als das Verhältnis der Strahlungsleistung eines tatsächlichen Objekts zu der eines Schwarzkörpers bei derselben Temperatur. Das Gesetz der Strahlung und Absorption von Infrarotstrahlung durch ein Objekt erfüllt das Kirchhoffsche Gesetz. Wenn ein Strahl auf die Oberfläche eines Objekts projiziert wird, muss gemäß dem Energieerhaltungsprinzip die Summe aus Absorptionsrate, Reflektivität und Transmission des Objekts für die einfallende Strahlung gleich 1 sein. Im Allgemeinen ist die Emissivität nicht leicht zu messen. Die Emissivität kann normalerweise durch Messen der Absorptionsrate bestimmt werden. Daher wird die Schwarzkörperstrahlungsquelle als Strahlungsstandard verwendet, um die Strahlungsintensität verschiedener Infrarotstrahlungsquellen zu testen.
Infrarotthermometer bestehen aus einem optischen System, einem fotoelektrischen Detektor, einem Signalverstärker, einer Signalverarbeitung, einem Anzeigeausgang und anderen Teilen. Die Strahlung vom Messobjekt und der Reflexionsquelle wird vom Modulator demoduliert und dann in den Infrarotdetektor eingegeben. Die Differenz zwischen den beiden Signalen wird vom inversen Verstärker verstärkt und steuert die Temperatur der Rückkopplungsquelle, sodass die spektrale Strahlungsdichte der Rückkopplungsquelle mit der spektralen Strahlungsdichte des Objekts übereinstimmt. Die Anzeige zeigt die Helligkeitstemperatur des Messobjekts an. Die vom Infrarotthermometer gemessene Temperatur ist die Strahlungstemperatur des Objekts und nicht die tatsächliche Temperatur des Objekts. Da der schwarze Körper nicht existiert, ist die gesamte Wärmestrahlung des tatsächlichen Objekts bei derselben Temperatur immer geringer als die gesamte schwarze Körperstrahlung, daher sollte die vom Thermometer gemessene Temperatur bei Infrarotmessung definitiv niedriger sein als die tatsächliche Temperatur des Objekts. Bei der Temperaturmessung sollte der Emissionsgrad des Infrarotthermometers möglichst (bei Infrarotthermometern mit einstellbarem Emissionsgrad) auf den gleichen Emissionsgradwert wie das Messmaterial eingestellt werden, damit der Messwert so konsistent wie möglich ist. Die tatsächliche Temperatur des Objekts bleibt konstant.
2 Einführung in die Selbstkalibrierungsmethode des Infrarotthermometers
Die wichtigsten Faktoren für ein Infrarotthermometer zur Gewährleistung einer genauen Temperaturmessung sind der Emissionsgrad, der Abstand zum Lichtfleck, die Position des Lichtflecks und das Sichtfeld. Durch Kommunikation und Beratung mit Experten für Infrarottemperaturmessung und technischem Personal von Geräteherstellern sowie wiederholtes Üben mit verschiedenen Methoden wurde ein Satz Kalibrierungsgeräte basierend auf dem Prinzip eines Schwarzkörperofens erstellt und die Methode durch Vergleich überprüft. Selbstkalibrierungsvergleich Praktisch und durchführbar. Während der Selbstkalibrierung werden der Vergleich grundlegender Fehler, die Auswirkungen von Änderungen des Messabstands und die Bestimmung des Emissionsgradbereichs abgeschlossen. Vor dem Testen wird das Infrarotthermometer auf den optimalen Zustand eingestellt und dann für Tests vor Ort verwendet.
