电气设备运行过程中的非接触式温度测量
所有电器都通过电流工作,电流会进一步加热电线和设备。在这种情况下,在正常运行期间,会在升高温度和将部分温度排放到环境中之间建立平衡。
如果接触质量有缺陷,电流流动条件会恶化并且温度会升高,这可能会导致故障。因此,在复杂的电气设备中,特别是电力企业的高压设备中,对带电部件的发热情况进行定期监测。
对于高压设备,在安全距离内通过非接触方法进行测量。
远程测温原理
每个物理身体都有原子和分子的运动,伴随着 电磁波的发射……物体的温度会影响这些过程的强度,其值可以通过热流的值来估算。
非接触式温度测量就是基于这个原理。
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通过红外辐射测量温度的测量设备称为红外温度计或其缩写名称 «pyrometers»。
为了它们的准确运行,正确确定电磁波刻度上的测量范围非常重要,该范围约为 0.5-20 微米。
影响测量质量的因素
高温计的误差取决于许多因素:
- 物体被观察区域的表面必须在直接观察区域;
- 热传感器和热源之间的灰尘、雾、蒸汽和其他物体削弱了信号,以及光学器件上的污垢痕迹;
- 被检体表面的结构和状况会影响红外线通量的强度和温度计的读数。
第三个因素是否解释了发射率变化图?的波长。
它演示了黑色、灰色和彩色发射器的特性。
黑色材料的红外辐射能力Фs作为比较其他产品的依据,取值为1。其他所有真实物质的系数ФR均小于1。
在实践中,高温计将真实物体的辐射转换为理想发射器的参数。
测量还受以下因素影响:
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进行测量的红外光谱的波长;
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测试物质的温度。
非接触式温度计的工作原理
根据输出信息的方式及其处理方式,地表加热遥控装置分为:
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高温计;
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热像仪。
高温计装置
按照惯例,这些设备的组成可以逐块呈现:
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带光学系统和反射光导的红外传感器;
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转换接收信号的电子电路;
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显示温度的显示器;
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电源按钮。
热辐射流由光学系统聚焦,并由反射镜引导至传感器,用于将热能初步转换为电压值与红外辐射成正比的电信号。
电信号的二次转换发生在电子设备中,之后测量和报告模块通常在显示器上显示信息 数字形式.
乍一看,用户似乎需要测量远程物体的温度:
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按下按钮打开设备;
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明确调查对象;
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取证。
然而,为了准确测量,不仅需要考虑影响读数的因素,还需要选择正确的物体距离,这由设备的光学分辨率决定。
测温仪有不同的视角,其特点是为了方便用户,根据到被测物体的距离与被控面的覆盖面积之间的关系来选择。例如,图片显示比例为 10:1。
由于这些特性是相互成正比的,要进行准确的温度测量,不仅要将设备正确对准物体,还要选择距离来选择被测区域的面积。
然后,光学系统将处理来自所需表面的热通量,而不考虑周围物体的辐射影响。
为此,改进型高温计配备了激光标记,有助于将热传感器指向物体并有助于确定观察表面的面积。它们可以有不同的操作原理和不同的瞄准精度。
单一的激光束只能大致指示控制区域的中心位置,并可能不精确地确定其边界。它的轴相对于高温计光学系统的中心有偏移。这引入了视差误差。
同轴方法没有这个缺点——激光束与设备的光轴重合并准确指示测量区域的中心,但不确定其边界。
受控区域的尺寸指示在带有双激光束的目标指示器中提供......但是在距离物体很近的情况下,由于灵敏度区域的初始变窄,允许出现错误。对于短焦距的镜头,这个缺点非常明显。
十字激光标记提高了配备短焦镜头的高温计的精度。
单个圆形激光束可以让您确定观察区域,但它也有视差,并且会在短距离内高估设备的读数。
圆形精密激光指示器工作最可靠,并且没有以前设计的所有缺点。
高温计使用可以用其他信息补充的文本数字显示方法显示温度信息。
保温装置
这些温度测量装置的设计类似于高温计。它们有一个混合微电路作为红外辐射流的接收元件。
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带有混合微电路的热像仪接收器的装置如图所示。
基于矩阵探测器的热像仪的热灵敏度允许您以 0.1 度的精度测量温度。但是这种高精度的设备用于复杂实验室固定装置的温度记录仪。
使用热像仪的所有方法都以与使用高温计相同的方式执行,但其屏幕上会显示电气设备的图片,该图片已经在修订的色域中显示,同时考虑到所有部件的加热状态。
热图像旁边是一个将颜色转换为温度标尺的刻度。
比较高温计和热像仪的性能时,您会发现不同之处:
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高温计确定其观察区域的平均温度;
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热像仪允许您评估位于其监控区域的所有组成元素的热量。
非接触式温度计的设计特点
上述设备以移动模型为代表,这些模型允许在电气设备的许多操作位置进行一致的温度测量:
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电源和测量变压器和开关的输入;
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在负载下运行的隔离开关的触点;
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总线系统组件和高压开关设备部分;
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在架空电力线的连接线处和电路的其他换向处。
然而,在某些情况下,在对电气设备进行技术操作时,不需要非接触式温度计的复杂设计,完全可以应对永久安装的简单模型。
一个例子是在使用整流器励磁电路时测量发电机转子绕组电阻的方法。由于其中感应出较大的交流分量,因此对其发热的控制是连续进行的。
励磁线圈温度的远程测量和显示是在旋转的转子上执行的。热传感器永久位于最有利的控制区,并感知指向它的热射线。内部电路处理后的信号输出到信息显示装置,该信息显示装置可以配备指针和刻度。
基于此原理的方案相对简单可靠。
根据用途,高温计和热像仪分为以下设备:
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高温,设计用于测量非常热的物体;
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低温,甚至能够在冷冻过程中控制部件的冷却。
现代高温计和热像仪的设计可以配备通信系统并通过以下方式传输信息 RS-232总线 与远程计算机。