红外测温精度的影响因素及补偿方法的研究

红外测温精度的影响因素及补偿方法的研究

张洪源

（国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司辽宁朝阳122000）

摘要：随着社会经济的快速发展，人们对电力的要求越来越高，对国家安全和电力系统的稳定性也提出了越来越高的要求，对传统电气设备提出了更高的要求。现在电力系统的发展，高电压、大容量、设备传输容量的不断增加，导致设备温度上升，容易对设备造成破坏的问题时有发生，如果不及时，容易引起火灾或爆炸，造成巨大的经济损失。

关键词：红外测温精度；影响因素；补偿方法

在变电运作中使用红外测温手段，尤其是动态测温手段能够将工作水平加以提升，从而实现监控变电站系统目的。相关人员需要依据具体情况在最短的时间发现安全问题，确保变电系统可以顺利地运作，推动我国电力行业的不断发展，为我国的经济建设做出重要的贡献，红外测温技术在变电运维中的应用对于电力企业的优化管理具有重要意义。电力企业在变电运行相关数据的调取和利用上更具便捷性和高效性，为变电运行各项工作的顺利开展提供可靠的技术支持。

一、红外测温技术简介

对于红外测温技术来说，是在最近几年里电力行业中得到普及。然而，却获得了显著的成绩。因为红外测温技术有着诸多的优点，例如有着较强的便捷性，而且还能精准地检测出电气设备中存在的问题等，在相关领域中有着很大的发展空间。该技术主要是对电力设备的相关温度进行测量，确保设备可以正常运行。随着科学技术的日益完善，红外测温技术也获得了一些成绩，而电力设备状态中所具有的红外监测设备，相关的热成像仪等新型的设备大量的涌出，从而为电力系统实现安全性能带来了益处。

二、红外测温技术的基本原理

就红外线测温技术的原理而言，不管是哪一种物质都会由于电子等相关成分不断发生改变而出现热辐射的情况，变电设备也会因此受到各种程度的热辐射。该测温技术实质上就是利用这些设备所产生的热辐射情况，将相应的热辐射逐渐转变为图像信号，从而对设备是否是处于正常温度的状态下进行分析的，进而为设备是否存在问题提供重要的保障。

三、红外测温技术的特点

随着信息现代化技术在我国发展的趋势，基本所有的技术都已经得到了计算机的支持，红外测温技术可以有效地将计算机里面的图像分析及其相应的数据处理能力进行结合，从而对检测结果进行分析，找出存在的不足之处，从而为今后的防护工作创造有利条件。不仅仅如此，该技术可以将有关信息存储起来，从而达到信息共享的目的。就已经出现问题抑或是使用时间太长的设备而言，红外测温技术可以对其具体的运作情况，做好详细的检查，从而发挥出它们最大的作用，而该技术还能够对设备状态管理及其相应控制，可以起到过渡的作用。简单地说是对范围内的设备进行温度管理依据具体的情况而制定出切实可行的维修方案，并确保设备质量能够达到优化的状态。

四、影响测量精度的因素

热辐射是物体因温度而辐射电磁辐射的现象。如果物体的温度高于绝对零度，则红外辐射能量将被公布到周围的环境中，物体的大小与物体表面的温度分布密切相关。因此，一旦探测到物体的红外辐射能量，就可以得到物体的表面温度。常温下的物体不规则地运动，因为它们的分子和原子自由移动，然后产生红外线辐射。物体的不规则运动表明，红外辐射能量越大，物体表面温度越高，红外辐射能量越低，物体表面温度越低。因此，在测量物体本身的辐射能量后，可以更精确地测量物体表面温度，这是红外测温仪测量物体表面温度的理论依据。依据这一思维推导出的普朗克黑体辐射规律、斯蒂芬-玻尔兹曼规律、维恩位移规律和郎伯余弦规律，它定量地描述了能源强度的温度及红外辐射，因此可以得到表面温度和热辐射能量之间的数学联系为对象：

式中：T为物体的外表温度；P(T)为物体辐射功率；σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常量；ε为物体外表发射率。由公式(1)可知，红外测温仪所测量的物体的外表温度T与P(T)、σ和ε的大小有关。其间，物体辐射功率P(T)首要受空气中的成分、附近的辐射能量和测温间隔等外界条件的影响。物体的发射率ε首要受物体本身的特点因素影响。因而，被测物体的温度会由于物体的所在的环境温度、物体的外表发射率和测量间隔等因素的改变，使得红外测温仪测到的物体外表温度也有所改变，然后对红外测温仪的测量精度发生较大的影响。

五、红外测温的误差分析

1）环境因素：被测目标所在的外界环境因素如环境温度和大气吸收等对红外测温仪的测量成果也有较大的影响，这儿首要思考环境温度的影响。假如被测物体的温度为T1，外界环境温度为T2，那么该物体在单位面积内宣布的辐射能量为AεσT14，吸收的辐射能量为AασT24，那么就可以得出物体的净辐射能Q为：

式中：A为被测物体的单位面积；ε、α分别为被测物体的发射率和物体的吸收率。

若待测物体的ε和α相等，则：

随着外界环境温度T2的改变，测量结果也将会随着改变。2）发射率：发射率指的是物体的辐射才能与在一样温度下黑体的辐射才能之比，是一个在0和1之间变化并且衡量物体辐射才能强弱的数值。假定目标物的实践发射率为ε1，红外测温仪设定的发射率为ε2，根据红外辐射测温规律，目标物的实在温度T1和红外测温仪测量出的温度T2、环境温度T0之间的关系为：

当被测目标物的实践发射率ε1为0.95，红外测温仪设定的发射率ε2为0.98，假设外界环境温度T0为20℃，红外测温仪测得温度为T2＝50℃，依据计算能够得到物体实践的温度为50.38℃。假如被测目标物的实践发射率改为0.8，红外测温仪测得温度仍然为50℃时，计算可得物体真实的温度为52.54℃，这样致使了比较大的误差。通常要减少测量误差，首先要铲除待测物体的发射率，然后再进行温度监测。通常的电力设备的发射率在0.85～0.95，所以大都运用的红外测温仪的发射率通常固定在0.95。

3）间隔系数：间隔系数（K）是对红外测温仪分辨率的一种衡量，是指被测物体到红外测温仪的间隔S与测量物体的直径D之间的比值，K越大，分辨率越高。当间隔增加时，红外测温仪测量瞬时视场面积倍数的目标尺度减小，当目标不是满场时，输出数据将减少，出现误差。为了提高红外测温仪的测温精度，目标物体必须处于瞬时视场，并应有足够的充分性，因此间隔系数的选取尤为重要。本文分析了红外测温仪测量不同温度下同一物体在不同时间间隔的温度，以确定温度系数对温度测量精度的影响。设计了一套基于区间补偿的红外测温系统，通过该系统提高红外测温仪的测量精度。

六、结论

当目标物温度为50℃、60℃和70℃时，在测量距离4.0m处误差最大，但是经过距离补偿后，发现距离-温度的拟合曲线得到大大的改善，因此可以得出测量距离的大小对红外测温仪是否精确是有很大的影响，在忽略外界的一些条件下，可以通过此方法对实验测得的数据校正，得到比较精确的结果，这种方法在理论、实践上具有一定的可行性。

参考文献：

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[3]王馨尉.红外热像仪精准测温技术模型研究[D].长春理工大学,2016.

[4]王瑾瑜.红外测温技术在变电运维中的应用研究[J].企业技术开发,2016,35(06):37-38.[2017-08-02].