输变电设备在线监测装置校准规范 红外成像在线监测装置-调研分析报告.docx





《输变电设备在线监测装置校准规范 红外成像在线监测装置-调研分析报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《输变电设备在线监测装置校准规范 红外成像在线监测装置-调研分析报告.docx(35页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、国家计量技术规范输变电设备在线监测装置校准规范:红外成像在线监测装置调研分析报告JJF输变电设备在线监测装置校准规范:红外成像在线监测装置起草工作组环境温度对校准结果的影响范围在(0.30.6 ) ,环境导致的示值 变化小于其准确度的1/3 ;在低温环境(-10 )下环境温度对校准结 果的影响范围在(0.40.9 ) ,环境导致的示值变化小于其准确度 的1/2。在高、低温环境影响下4台校准均满足试品准确度要求。目 前在输电设备红外成像仪在线监测装置通过硬件防护及补偿技术使 得其工作环境温度在J(TC50之间,基本包含了我国绝大多数可 能出现的温度,在上述范围内温度影响对示值误差的影响是可以接受
2、 的,尤其是根据试验结果当背景物的温度介于(T-10)(T+25) 之间时,自然温度对红外监测装置的现场校准影响较小。(3)产品调研参数总结广泛开展产品调研,了 56类输变电设备红外成像监测装置 产品的技术参数和功能要求(详见附表),对产品性能进行归类分析, 详细如下:a )按供电方式分为:市电转AC/DC 12V-36V供电、锂电池供 电、太阳能供电、市电220V充电桩供电(巡检机器人 1 市电220V 直接供电(阀厅内卜b)按视场变化范围分为:视场固定型、视场可变型。视场可变 型一般均支持水平0360。,仅有1款产品为水平0340。;垂直/俯仰 角度范围各不相同,典型的垂直/俯仰角度范围为
3、:90 (导轨型X 60。、-15。90。、-45。90。、-60+20。、-80。+50。、-8520. -75。 +40。、40-90 -10。+155。c)测温范围:现有的产品中,测温范围覆盖的序列包括:第8页,共35页-20+150. -20+180, -20+350, -20+410.-20+500, -20+550, -20+600. -20+650C、-40+80 (只有一款防山火监拍为该范围)bd )测温准确度:调研的所有产品,测温准确度均为:2/土2% 读数。e)测温一致性:调研的产品中,测温一致性主要包括别为0.2、0.5、1、2of )NETD值:调研的产品中,NETD值
4、包括30mK、40mK、50mK、60mK、85mK、100mKog ) MRTD值:调研的产品中,MRTD的标称值为40mK-500mK 范围内,典型的值包括:40mK、80mK(机器人 lOOmK. 200mK、 300mK (机器人 500mK (卡片机1800mKoh)稳定性:调研的产品中,有45个产品均标出了 24小时的短 时稳定性和年稳定性,且均为2/2%读数。4.3小结结合上述调研情况可知,根据应用场景和关键技术指标的差异,监测装置分为:一般巡检型、精确诊断型。一般巡检型主要用于输变 电设备的例行巡视和普通监测,精确诊断型主要用于对关键重点设备 的精确测温和状态诊断。红外成像监测
5、装置的计量特性关键的技术指标包括:测温范围、 测温准确度、测温一致性、NETD、MRTD、稳定性。综合考虑电力设备红外监测诊断需求、产品技术参数调研情况、第9页,共35页与GB/T 19870的协调一致情况,推荐在本规范提出的计量性能参数如下表:表2红外成像监测装置的计量性能参数参数一般巡检型精确诊断型测温范围-20 +350-20C +350C测温准确度2/2% 读数2/2% 读数测温一致性20.5NETD0.150.1MRTD0.80.624小时短时稳定性2/2% 读数2/2% 读数5.校准方法及标准装置调研情况NETD 和 MRTD 校准(1 )校准方法调研NETD和MRTD的校准,采用
6、“红外成像装置性能参数测试系统” 完成。目前,国内使用的检测装置有国内、国外两类产品,两类产品 的原理和参数定义、及测试方法基本相同。测试方法可参考JJF( 78 ) -2014红外热像仪成像特性参数校准规范。(2)标准器具技术参数调研国内和国外均有专用于红外成像参数(包括SiTF、NETD、MRTD 等参数)的测试系统,一般称为“红外成像装置性能参数测试系统”。 国外主要品牌包括:美国SBIR、以色列CI ,国内主要品牌包括:北 京南奇星、武汉凯尔文等。“红外成像装置性能参数测试系统”的关键 参数基本趋同,主要关键技术参数如下:第10页,共35页准直系统焦距:(1500-6000 ) mm
7、; 准直系统口径:(25。450 ) mm ;波长范围:0.4pm15pm ;黑体绝对温度:1060 ;体温度准确度:0.030 ( 85%黑体辐射面积内);工作温度范围:1045 ;差分温度范围:-1015 ;SiTF ,测量不确定度:4% ,(仁2 );NETD ,测量不确定度:25mk ,(七2 );MRTD ,测量不确定度:33mk ,(62卜(3 )标准器具量值溯源方法调研红外成像参数测试系统的关键量值包括:信号采集卡的电压、温差黑体源的温度;因此,其溯源也包括信号视频采集卡溯源、温差源 溯源两个局部。信号视频采集卡溯源,主要是将采集卡的信号电压作 为溯源量,可以溯源至电学中的电压;
8、一般情况下,采集卡采集电量 细分非常精密,也可以首次溯源,后续沿用。黑体温差源的溯源,主 要是将黑体的辐射率、温度值溯源到热力学温度。此外,红外成像参 数测试系统还涉及到仪器常数,表征测试系统实际辐射温差与其黑体 测控仪的显示温差的比值,可以用标准的红外辐射计测量获得;该常 数在测试系统生产一般为固定值,可作为常数使用。5.1 示值温度校准及标准装置调研示值温度校准,采用黑体辐射源完成。从产品技术参数、相关标第11页,共35页准中对黑体辐射源的要求、黑体辐射源研制等方面,分别开展调研, 分析黑体辐射源在不同环境下的计量特性。(1)黑体辐射源产品技术参数调研目前调研主流黑体辐射源生产厂家7家(国
9、外3家、国内4家)共13类产品,其具体参数如下表所示:表3黑体辐射源产品技术参数调研表制造商型号温度范围温度准确性温度稳定 性温度均匀性对使用环 境的要求以色列CISR800-4HTSR800-7HTSR800-12HT100 to +6000.50.5/0 +50以色列CISR800R-4D绝对温度:0 to+125 差分温度: -25 to +100绝对温度: 0.007环境温 度S50。0.015 环境温度5(TC差分温度:0.008 温差 25, 0.015 温差25 0.002 /T 100.01 +10 至 +32美国 EOILDS1000 to 1000.0150.0010.01
10、 Within 5 of Ambient 0.3% Thereafter1828法国HGHDCN1000-N4绝对温度 -5+100; 差分温度-25+800.03 0.0030.01 ( 环温 5); 0.3 (50)/上海福 源HFY-100180-320K0.1 K0.05K/l小时0.1K(L 在2/3腔长内)/上海福 源HFY-300A室温+5 400(0.15+0.002|t|)/上海福 源HFY-500B室温+5 5501.5(t375)/武汉凯 尔文光 电技术JQ-100 JQ-100MYZ 3B室温+5 300(0.3%fs+1.0)( 0.1 - 0.3 )/h/0.040
11、.0第12页,共35页制造商型号温度范围温度准确性温度稳定 性温度均匀性对使用环 境的要求有限公 司北京美 华仪科 技有限 公司MHY-YHT室温 -10-8001/0.1%读数0.1 /0.1 %读数0.15/0.15%读数/泰安德 美DY-HT2M50 to +3500.15/0.15% 读 数0.2/0.2%读数1825 (2)相关标准中对黑体辐射源参数的要求目前国内主要是中国计量院热工所及军工系统开展了相关标准编制,依据黑体辐射源校准规范JJF 1552 - 2015辐射测温用-10C 20。黑体辐射源校准规范,JJG (军工)162 - 2019 (-501000辐射测温用参考黑体辐
12、射源检定规程,JJG (军工)180 - 2019-50 300 辐射测温用浴式参考黑体辐射源及JJG 856 - 2015工作用辐射温度计中对黑体辐射源的要求。对相关规程中提及的黑体辐射源性能参数及使用环境要求方面总结如下:表4不同规程中对黑体辐射源的技术参数要求及使用环境要求第13页,共35页规程名称黑体辐射源性能要求黑体辐射源使用环境要求JJG 856工作 用辐射温度计腔源:温度范围(): -50-3000稳定性(1/10 min):不大于(0.1与0.1%t的大者)均匀性:不大于士(0.15与0.15%t的大者) 发射率:1 0.002,或 10.005,或 10.01 面源:温度范围
13、(): -50500温度:(1825) , 相对湿度:20%85%.实验环境无明显机械振动、强机 械冲击和强电磁干扰;实验过程 中应防止阳光和强辐射源对实 验用辐射源和辐射温度计的干 扰;应防止空调气流,开门窗引 起的对流对面辐射源的影响:环规程名称黑体辐射源性能要求黑体辐射源使用环境要求稳定性(1/10 min):不大于(0.15C与0.15% t的大者)均匀性:不大于(0.2与0.2%t的大者)发射率:0.951境温度波动不应对辐射温度计 测温产生不口忽略的影响。JJF 1552-2015 辐射测温用 -10 200 黑体辐射源校 准规范温度稳定性:为正常工作状态下,在规定时 间间隔内黑体
14、辐射源空腔底部亮度温度变 化的最大值。通常时间间隔为lOmino 温度均匀性:为黑体辐射源有效辐射区域内 各点相对于中心点的温差。绝对值应不大于 0.15C和0.15%x黑体辐射源温度(单位 为)中的大者。环境温度:(235) :相对湿 度:20%85%; 应满足标准 及辅助设备、被校准设备的使用 环境条件要求。应无影响校准结 果的环境辐射和空气对流。JJF1080-2002-50+90 黑体辐射源校 准规范性能要求:有效发射率:0.92全辐射温度测量范围:(-50+90 ) 全辐射亮度测量范围:45320Wm2环境温度:(235) :在每个 样品测量时间(约30min)内, 实验室温度变化应
15、小于1.相对湿度:应小于80%RHJJG (军工)162 -2019-50 1000C辐射测 温用参考黑体 辐射源检定规 程亮度温度示值误差亮度温度范围:-50C1000C,最大允许误差:(0.5%|t|+l)o亮度温度年稳定性年稳定性:0.3 ( -50100 )、0.25%t(1001000)o亮度温度波动度在lOmin内不大于(0.1C与0.1%川的大者)。亮度温度均匀度不大于(0.15C与0.15%川的大者)。环境温度:18c25;相对湿度:20%85%;供电电源:(22022) V, (501) Hz;其他:实验环境无明显机械振 动、强机械冲击和强电磁干扰; 实验过程中应防止阳光和强
16、辐 射源对实验造成干扰;应防止空 调气流、开门窗引起的对流对黑 体辐射源的影响。JJG (军工)180-2019-50 300 辐射测 温用浴式参考 黑体辐射源亮度温度示值误差亮度温度范围:-50C300,最大允许误差:(0.3%|t|+l)o温度波动度在lOmin内不大于(0.1C与0.1%川的大者)。温度均匀度不大于(0.15C与0.15%|t|的大者)。环境温度:1825;相对湿度:20%85%;供电电源:(22022) V, (501) Hz;其他:实验环境无明显机械振 动、强机械冲击和强电磁干扰; 实验过程中应防止阳光和强辐 射源对实验造成干扰;应防止空 调气流、开门窗引起的对流对黑
17、 体辐射源的影响。(3)黑体辐射源设计制造调研黑体辐射就是理想黑体这样一个假想物体被加热时应该产生的辐射。其理想的黑体辐射源影视地球上最接近理想黑体的等价物,带一个小孔的大容器,并使辐射通过小孔照射容器内部,当容器壁被加热时,从小孔出来的辐射就是黑体辐射。第14页,共35页黑体辐射源根据结构和功能分为:腔式辐射源和面源。其中腔源的设计结构如下:典型的腔形黑体辐射源的结构如下列图所示,它主要 由包容腔体的黑体腔芯、无感加热绕组、测量和控制温度传感器和温 度控制器以及腔体外的保温绝缘层等组成。黑体的前面板设有光阑,它的孔径要小于腔口的直径。图1典型腔形黑体辐射源结构示意图1-黑体腔芯2-无感加热绕
18、组3-保温绝缘层4-冷却水管或风道5-黑体腔测温传感器6-黑体腔控温传感器7-精密辐射光阑面源的设计结构如下:主要包括辐射体、加热分系统、温度测量 及控制分系统等,其中加热分系统包括加热片、保温层、风扇、把手 等,温度测量及控制分系统包括温度传感器、温控器、航插、柴油发 电机等。保温层力啜片/辐射板温度传感器r1TLl航插柴油发电机第15页,共35页图2典型面式黑体辐射源结构示意图黑体辐射源的关键参数分析 影响黑体辐射源应用的参数主要有:口径、有效亮度温度、温度均匀度、温度波动度、有效发射率、测点温差以及控温复现性。根据斯蒂芬-波尔兹曼定律,黑体辐射源在全部波长范围内对普朗克公式积分,就得到黑
19、体辐射出射度与温度之间的关系:M =。4巧(e-Q/k _ i)t 2该定律说明:黑体的全辐射的辐出度与其温度的四次方成正比。因此,当黑体温度有很小的变化时,其在单位面积上单位时间内的总 辐射能将增大2=16倍,利用斯蒂芬一波尔兹曼定律,容易计算黑体 在单位时间内,从单位面积上向半球空间辐射的能量。温度稳定性指黑体温度随时间的变化,根据斯忒藩-玻尔兹曼定律,黑体的辐射出射度为(2)(3)M(T) = eaT4式中,为黑体发射率,一般在0.95以上。黑体温度变化引起的辐射出射度变化可近似为:dM A dT=4M T由此可见,黑体辐射出射度的精度主要取决于温度稳定性,温度变化应小于辐射出射度变化要
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 输变电设备在线监测装置校准规范 红外成像在线监测装置-调研分析报告 变电 设备 在线 监测 装置 校准 规范 红外 成像 调研 分析 报告

限制150内