红外测温技术与实施要点

同类比较法： ¾ 电流致热型： 在同一电气回路，当三相电流对称和三相（或两相）的设备相
同时，比较三相（或两相）电流致热型设备对应部位的温升值，可判断 设备是否正常。
若三相的设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。 当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响。 ¾ 电压致热型： 对于型号规格相同的电压致热型设备，可根据其对应点温升值 的差异来判断设备是否正常。 电压致热型设备的缺陷宜用允许温升或同类允许温差的判断依 据确定。一般情况下，当同类温差超过允许温升值的30%时应定为最大 缺陷。 当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。 ¾ 三相温差： 相间温差小于20度属于正常温差；相间温差在20-40度属于异 常发热，为一般故障（隐患）应加强跟踪，在维修时处理；相间温差大 于40度时，应判为重大（或危险）隐患，应立即消除。
测低温区选用8-14μm波长为宜。
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红外测温应用要素介绍（四）
光学分辨率（距离系数）：
定义： 测温仪到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。
红外测温仪所测量的是一个视场为圆的面内的平均温度，该圆的大 小取决于D:S。
距离系数10:1示意图：
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红外测温应用技巧（二）
控制测温距离、测温范围：
如果测温仪远离目标，而目标又小，应选择高分辨率的测温仪。 目标尺寸: 测温时，被测目标应大于测温仪的视场，否则测量有
误差。建议被测目标尺寸超过测温仪视场的50%为好。 只要辐射系数小于0.9，仪器须垂直对准待测表面。任何情况下，
偏离入射角不得超过 30 度。 根据标准，带有激光辅助瞄准系统的测温仪，允许激光点与探测器
中心之间有最大12mm的距离。
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红外测温应用技巧（三）
降低环境条件约束度（1）：
想要来回跨越环温变化较大的场所进行测量。则须使测温仪在新 环境下经过一段时间以达到温度平衡后再测量。 最好将测温仪放在经常使用的场所。
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红外测温应用技巧（一）
在波长范围内调节发射率：（参见附录的材料发射率表）
在利用测温仪时，首先应根据被测物体的可能温度范围确定 测温仪的光谱响应范围（波长）。然后根据多种材料的发射 率表中查到被测物的发射率，然后调节红外测温仪的发射 率，这样利用红外测温仪便能够测到准确的温度数。
他在研究各种色光的热量时，用温度计去测量光带中不同颜色 所含的热量。为了与环境温度进行比较，在彩色光带附近放几支作 为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个 奇怪的现象：放在红光带外的一支温度计，比室内其他温度的批示 数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光 带最边缘处红光的外面。
对于发射率可调的红外测温仪，多种材料的发射率可以从出 版的发射率表中找到，通过调节红外测温仪的发射率，得到 比较准确的温度值。
对于发射率不可调的红外测温仪（发射率多固定在0.95）， 就需要用胶带或平光黑漆涂于被测物表面加以补偿。
对于发射率未知（或不确定）的材料，可参照第三项的方法来 进行测量。
5）最后通过查表得到被测物温度。
（6）
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红外测温应用要素介绍（一）
辐射能量： 所有物体均反射、透射和辐射能量。只有发射的能量表 示物体的温度。红外测温仪或热像仪测量表面温度时， 会传感全部三种能量，因而所有测温仪均必须调节以只 读出辐射的能量。测量误差通常由反射光源的能量造 成。
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电气设备的诊断方法和判断依据（三）
诊断方法（2）：
热像图分析法： 根据同类设备在正常状态下的热像图的差异来判断设备是否正常。
档案分析法： 分析同一设备在不同检测周期的温度数据（例如温升、相对温差和
热像图），找出设备致热参数的变化趋势和变化速率，以判断设备是否 正常。
对于半透明材料，如塑料薄膜和玻 璃，确保背景较均匀且温度比待 测对象的温度低。
须避免在强电磁场环境下使用，例 如，强电柜旁。
需保持红外测温探头周边有一定干净 度，避免由于异物颗粒或者污 染引起测量不准。
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电气设备的诊断方法和判断依据（一）
判断依据：
表面温度判断： 按照DL/T664标准的有关规定，凡温度（或温升）超标时，可根据
式中：τ1
δt
=
τ1 −τ2 τ1
×100 %
=
T1 T1
− T2 − T0
×100 %
和 T1 —— —— —— 发热点的温升和温度
τ2 和 T2 —— —— —— 正常相对应点的温升和温度
T0 —— —— —— 环境参照的温度
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电气设备的诊断方法和判断依据（二）
诊断方法（1）：
避免隔着玻璃或其它透明材料测量柜体内的物体温度。
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红外测温应用技巧（四）
降低环境条件约束度（2）：
流体的内部温度，必须搅动，然后就 可测表面温度。
若被测目标有较亮背景光（特别是受 太阳光或强灯直射），可用 物遮挡直 射目标的强光以消除背景光干扰。
遮盖周围高温表面，避免反射。
红外测温应用要素介绍（五）
环境条件：
定义： 测温仪和被测物体同时存在的环境，称之为“测温环境”。
考虑范围：
环境温度：由红外测温原理得知，环温变化影响测温仪的稳定性。 须尽量使测温仪与被测物体的环温一致。
粉尘、烟雾、蒸汽（湿度）：异常颗粒会降低被测物体能量信号。 光照：较亮背景光（特别是阳光或强灯光直射），影响准确性。 电磁场：强电磁波会干扰被测物体的红外辐射能量。
光谱响应范围（波长）：（参见附录的材料发射率表）
影响波长的决定因素： 目标材料的发射率和表面特性。
变化特性： 对于高反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,测
量金属材料的最佳波长是近红外,可选用0.18-1.0μm波长。其他温区 可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。
由于有些材料在一定波长是透明的,红外能量会穿透这些材料, 对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用10μm、 2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过)波长。
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附录：材料发射率表（一）
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附录：材料发射率表（二）
发射率定义：
相同温度下，实际物体的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比。
其值在零和小于1的数值之间。 根据辐射定律，只要知道了材料的发射率,就知道了任何物体 的红外辐射特性。
影响发射率的主要因素在： 材料种类、表面粗糙度、理化结构、材料厚度等。
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红外测温应用要素介绍（三）
物体的红外辐射特性一辐射能量的大小及其按波长的分布一与它的 表面温度有着十分密切的关系。
因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的 表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
黑体辐射定律：
黑体是一种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射能量,没有能量 的反射和透过,其表面的发射率为1。
这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上被测目标物体各部 分红外辐射的热像分布图的信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体 感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采 用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校 正，伪色彩描绘等技术
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红外测温原理简介（三）
红外测温理论基础：
斯特藩-玻耳兹曼定律‥‥‥‥‥‥‥
M
=
∫
∞ 0
Mγ
dγ
=σT 4
热平衡等式的可扩展性
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红外测温原理简介（四）
红外测温原理(1)：
按接收全波段的辐射能量考虑，且考虑红外线的损失之后，探测
器接收的能量为：
( ) ( ) ( ) W
= εσ π
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红外测温应用要素介绍（二）
物体发射率：（参见附录的材料发射率表）
发射率的产生： 自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。 实际物体的辐射量依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与物
体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有 关。
为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料 性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。
其中，TKef为任意设定的温度
由（5）式，我们可以将红外测温的实现过程列如下： 1）环境温度的测量：可直接由温度测量芯片测得。 2）查表得到K值：由环境温度查表即可得到K。 3）再可以根据环境温度查表得到值
4）加入发射率修正即可得到f（Tobj，Tref）：
f（Tobj，Tref）= UTP /(εK) + f（Ta，Tref）
红外线的特性：
红外线的波长：0.76～100μm 按波长的范围分类：近红外、中红外、远红外、极远红外 电磁波连续频谱中的位置：无线电波与可见光之间的区域。
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红外测温原理简介（一）
红外线的探测：
一切温度高于绝对零度（-273℃）的物体都在不停地向周围空间发 出红外辐射能量。
τ aτ 0δ
AA 1 f2
T
4 2
−
T14
=
m
T
4 2
− T14
（1）
其中：m为各项参数的总和；
T2为被测物温度，T1为调制片温度，等于环境温度。
探测器输出的电压VS为： VS=KW
（2）
这里K为响应率，一般的测温探测器的响应率与环境温度有关。