專利名稱：紅外測溫儀檢定成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外測溫儀檢定的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外測溫儀檢定成套裝置，是對紅外測溫儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢定的設(shè)備。適用于各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀的檢定，可以檢定的項(xiàng)目包括、測溫精度、距離比(紅外點(diǎn)溫儀)、激光瞄準(zhǔn)器精度，使紅外測溫儀的測量值得到溯源。
背景技術(shù)：
紅外測溫儀是近年來電力設(shè)備隨著狀態(tài)檢修的開展而投入使用的重要帶電檢測手段。在電力行業(yè)中主要用于電氣設(shè)備的溫升監(jiān)測，其準(zhǔn)確與否直接影響電氣設(shè)備狀態(tài)量的準(zhǔn)確度，關(guān)系到電網(wǎng)安全和電力企業(yè)的安全生產(chǎn)。計(jì)量檢測儀器計(jì)量確認(rèn)通常有三種方法:檢定、校準(zhǔn)和在線比對，對于電力系統(tǒng)紅外測溫儀的計(jì)量確認(rèn)，采用檢定方法，但到目前為止國內(nèi)尚無電力行業(yè)的紅外測溫儀器的檢定方法及技術(shù)規(guī)程。本項(xiàng)目基于原理:一個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)輻射的熱量與其表面積的絕對溫度的四次方成正比。在合適的環(huán)境下，對于一個(gè)已知溫度、已知輻射率、已知輻射面積和距離的發(fā)熱體通過紅外測溫儀進(jìn)行測試就可以檢定紅外測溫儀的各項(xiàng)指標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型提供一種紅外測溫儀檢定成套裝置，目的是為保證“紅外測溫儀器”保持常態(tài)工作，及時(shí)準(zhǔn)確的提供精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)。是一種集機(jī)制、自動化控制、計(jì)算機(jī)、計(jì)量檢測技術(shù)于一體的成套紅外測溫儀檢定裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:紅外測溫儀檢定成套裝置，包括以下部分:三維運(yùn)動系統(tǒng)、三維運(yùn)動控制與記錄裝置、發(fā)熱源裝載平臺和靶面；在工作臺面上的一端設(shè)有三維運(yùn)動系統(tǒng)，三維運(yùn)動系統(tǒng)通過12芯控制電纜與三維運(yùn)動控制與記錄裝置相連接；被測試紅外測溫儀固定連接在三維運(yùn)動系統(tǒng)的夾具上；三維運(yùn)動系統(tǒng)的底部設(shè)有三維運(yùn)動系統(tǒng)的水平調(diào)節(jié)底角；工作臺面另一端設(shè)有可調(diào)節(jié)水平靶面平臺，紅外輻射源放置在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺上；低輻射率遮擋板通過兩塊帶凹槽的金屬柱固定在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺上，可調(diào)節(jié)水平靶面平臺的底部設(shè)有輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角。所述的低輻射率遮擋板與被測試紅外測溫儀前端的透鏡的距離為D。所述的低輻射率遮擋板設(shè)有至少一塊以上。所述的低輻射率遮擋板中心的小洞的直徑為S，S的范圍值為l-5cm之間的三個(gè)不
同數(shù)值。所述的輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角共設(shè)有四個(gè)，均固定連接在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺的下面。所述的金屬柱設(shè)有兩塊，并且金屬柱上設(shè)有凹槽。[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果是:具有自動化程度高、實(shí)用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)新穎、操作簡單等特點(diǎn)，能對各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢定。解決了紅外測溫儀器的距離比和瞄準(zhǔn)器精度的檢定的問題，使紅外測溫儀的測量值得到溯源，使應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域的紅外測溫儀能夠得到有效的監(jiān)控，保證了電氣設(shè)備運(yùn)用監(jiān)控設(shè)備檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，為電力企業(yè)安全生產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中低輻射率遮擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中三維運(yùn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:圖4是本實(shí)用新型中三維運(yùn)動系統(tǒng)操作框圖:圖5-圖8是本實(shí)用新型中可調(diào)節(jié)水平靶面平臺結(jié)構(gòu)圖；圖9是本實(shí)用新型中三維運(yùn)動控制與記錄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖10是本實(shí)用新型中CPU和鍵盤掃描控制電路圖；圖11是本實(shí)用新型中顯示控制電路圖；圖12是本實(shí)用新型X、Y、Z軸LED顯示控制電路·[0026]圖13是本實(shí)用新型X、Y、Z軸通訊接口控制電路圖；圖14是本實(shí)用新型去耦合電容控制電路圖；圖15是本實(shí)用新型電源輸入控制電路圖；圖16是本實(shí)用新型電機(jī)控制脈沖電路圖；圖17是本實(shí)用新型軟件控制流程圖；圖18是本實(shí)用新型三維運(yùn)動控制與記錄系統(tǒng)控制系統(tǒng)操作面板設(shè)計(jì)圖；圖19是本實(shí)用新型中激光瞄準(zhǔn)器誤差檢定示意圖；圖20是本實(shí)用新型中測量D示意圖。圖中:三維運(yùn)動控制與記錄裝置1，三維運(yùn)動系統(tǒng)2，被測試紅外測溫儀3，低輻射率遮擋板4，紅外輻射源5，可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6，控制電纜7，A電機(jī)8，B電機(jī)9，C電機(jī)10，三維運(yùn)動系統(tǒng)的水平調(diào)節(jié)底角11，高溫輻射源12，激光點(diǎn)13，輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角14，金屬柱15。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是一種紅外測溫儀檢定成套裝置，具體是按部件分為三維運(yùn)動系統(tǒng)2、三維運(yùn)動控制與記錄裝置1、發(fā)熱源裝載平臺和靶面三個(gè)部分。如圖1所示，工作臺面上的一端設(shè)有三維運(yùn)動系統(tǒng)2，三維運(yùn)動系統(tǒng)2通過12芯控制電纜7與三維運(yùn)動控制與記錄裝置I相連接；被測試紅外測溫儀3固定連接在三維運(yùn)動系統(tǒng)2的夾具上，這樣被測試紅外測溫儀3就可以上下左右運(yùn)動同時(shí)需要激光束水平。三維運(yùn)動系統(tǒng)2的底部還設(shè)有用來調(diào)節(jié)三維運(yùn)動系統(tǒng)2的水平的三維運(yùn)動系統(tǒng)的水平調(diào)節(jié)底角11。[0037]工作臺面上的另一端設(shè)有可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6，紅外輻射源5即黑體爐放置在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6上；低輻射率遮擋板4通過兩塊帶凹槽的金屬柱15固定在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6上，金屬柱15用來固定低輻射率遮擋板4 ;并且低輻射率遮擋板4與被測試紅外測溫儀3前端的透鏡的距離為D，低輻射率遮擋板4中心的小洞的直徑為S。可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6的底部設(shè)有輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角14，是用來調(diào)節(jié)輻射源與靶面平臺的水平。如圖2所示，圖2是本實(shí)用新型中低輻射率遮擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，低輻射率遮擋板4共設(shè)有三個(gè)，中心設(shè)有直徑分別為2cm、3cm、5cm的圓形孔洞。該中心圓形孔孔洞的大小可以根據(jù)紅外輻射源5即黑體爐的尺寸大小來設(shè)置，通常可以在低輻射率遮擋板4中心設(shè)有直徑分別為1-1Ocm之間的不同尺寸的圓形孔洞。具體實(shí)施時(shí)，低輻射率遮擋板4可以設(shè)有至少一個(gè)以上均可，如I塊、2塊、3塊、4塊……若干塊均可。低輻射率遮擋板4的中心孔洞直徑可以設(shè)置為 lcm、l.5cm、2cm、2.5cm、3cm、3.5cm、4cm、4.5cm、5cm、IOcm 之間的三個(gè)任意不同數(shù)值大小均可。圖3是本實(shí)用新型三維運(yùn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，在圖中，A電機(jī)8為X軸運(yùn)動的步進(jìn)電機(jī)，B電機(jī)9為Y軸運(yùn)動的步進(jìn)電機(jī)，C電機(jī)10為Z軸運(yùn)動的步進(jìn)電機(jī)。圖4是本實(shí)用新型中三維運(yùn)動系統(tǒng)操作框圖。本裝置按部件分為三維運(yùn)動系統(tǒng)、三維運(yùn)動控制與記錄系統(tǒng)、發(fā)熱源裝載平臺和靶面三個(gè)部分。三維運(yùn)動控制與記錄系統(tǒng)由控制面板操作控制，三維運(yùn)動系統(tǒng)2上、下、左、右的方向進(jìn)行瞄準(zhǔn)器校準(zhǔn)使用，三維運(yùn)動系統(tǒng)2前、后方向進(jìn)行距離比測定使用，該裝置移動速度可調(diào)0.l_12mm/S,通過控制裝置調(diào)節(jié)，并且自動記錄移動距離。如圖5至圖8所示，圖5-圖8是本實(shí)用新型可調(diào)節(jié)水平靶面平臺結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角14共設(shè)有四個(gè)，均設(shè)在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6的下面，與可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6堅(jiān)固相連。可調(diào)節(jié)水平靶面平臺6上設(shè)有兩塊用與固定低輻射率遮擋板的帶凹槽的金屬柱15。圖9是本實(shí)用新型三維運(yùn)動控制與記錄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖10是本實(shí)用新型CPU和鍵盤掃描控制電路圖。其中CPU采用89S52單片機(jī)，IDClO為鍵盤輸入接口。圖11是本實(shí)用新型顯示控制電路圖。其中鎖存器控制LED顯示驅(qū)動。圖12是本實(shí)用新型X、Y、Z軸LED顯示控制電路圖；圖13是本實(shí)用新型Χ、Υ、Ζ軸通訊接口控制電路圖；圖14是本實(shí)用新型去耦合電容控制電路圖，圖中去耦電容，保證電路穩(wěn)定。圖15是本實(shí)用新型電源輸入控制電路圖；圖16是本實(shí)用新型電機(jī)控制脈沖電路圖。其中控制電路說明如下:本實(shí)用新型控制裝置的主要功能包括三個(gè)部分:1、控制X、Y、Z軸步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向、速度、旋轉(zhuǎn)角度。2、讀取薄膜鍵盤的各按鍵狀態(tài)，根據(jù)按鍵情況控制各軸電機(jī)運(yùn)動、改變電機(jī)運(yùn)動速度、確定零位等。3、控制LED數(shù)碼管顯示X、Y、Z三軸運(yùn)動位置。該控制裝置中央處理單元采用89S52單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)部具有定時(shí)單元，通過程序可以產(chǎn)生不同頻率的 脈沖，控制X、Y、Z軸步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)角度，單片機(jī)PO 口連接74LS273鎖存器擴(kuò)展8位輸出口，其中3位輸出口通過輸出高低電平控制電機(jī)運(yùn)動方向。該裝置的薄膜鍵盤與89S52單片機(jī)Pl輸入輸出口相連，以4*4的行列結(jié)構(gòu)連接薄膜鍵盤的16個(gè)按鍵，通過定時(shí)掃描方式讀取按鍵狀態(tài)，處理程序根據(jù)按鍵情況控制各軸電機(jī)運(yùn)動、改變電機(jī)運(yùn)動速度、確定零位等。裝置的顯示部分采用三組5位LED數(shù)碼管，單片機(jī)PO口連接3個(gè)74LS273鎖存器，每個(gè)鎖存器與一組LED數(shù)碼管連接，確定5位LED數(shù)碼管其中一位的顯示數(shù)字，數(shù)碼管采用動態(tài)掃描的控制方式，三組5位LED數(shù)碼管分別顯示X、Y、Z三軸運(yùn)動位置，顯示精度為0.1mm。紅外測溫儀檢定成套裝置的檢定方法如圖17所示，圖17是本實(shí)用新型控制流程圖，具體控制流程如下:a、開始，上電；b、對程序初始化程序開始運(yùn)行；C、位置寄存器清零；d、計(jì)時(shí)320ms時(shí)間；如果時(shí)間到，繼續(xù)執(zhí)行程序至e ;如果時(shí)間沒到，則直接跳至h ；e、對鍵盤進(jìn)行掃描，掃描鍵盤是否按了清零鍵；如果選擇“是”，則返回至c步驟；如果選擇“否”，則繼續(xù)執(zhí)行至f步驟；f、掃描鍵盤是否按了 X，Y，Z各方向的快慢運(yùn)動鍵；如果選擇“是”，則繼續(xù)執(zhí)行，如果選擇“否”則跳至h步驟；g、針對f步驟掃描結(jié)果計(jì)算相應(yīng)的脈沖值發(fā)送到電機(jī)驅(qū)動器和顯示鎖存器；h、讀取將顯示鎖存器數(shù)值顯示到LED，顯示后返回至d步驟；1、程序結(jié)束，斷電。如圖18所示，圖18是本實(shí)用新型三維運(yùn)動控制與記錄系統(tǒng)控制系統(tǒng)操作面板設(shè)計(jì)圖。其中面板上設(shè)有上、下、左、右、前、后方向移動及加速移動鍵盤，并設(shè)有開關(guān)、清零、復(fù)位、F1、F2按鈕。本實(shí)用新型可以檢定的項(xiàng)目包括、測溫精度、距離比(紅外點(diǎn)溫儀)、激光瞄準(zhǔn)器精度(單激光瞄準(zhǔn)器紅外點(diǎn)溫儀)，具有自動化程度高、實(shí)用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)新穎、操作簡單等特點(diǎn)，能對各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀進(jìn)行檢定，使紅外測溫儀的測量值得到溯源。整體成套裝置的激光瞄準(zhǔn)器誤差的測試裝置可以自動顯示兩個(gè)方向上的誤差距離，儀器測量誤差小于0.1_，具體誤差與被檢測儀器精度，檢測距離等有關(guān)，控制模塊和記錄顯示模塊部分為本裝置技術(shù)特點(diǎn)。本實(shí)用新型可以進(jìn)行以下檢測:1、瞄準(zhǔn)器誤差檢測:被測試紅外測溫儀3在檢定時(shí)要求瞄準(zhǔn)紅外輻射源5即黑體爐的靶心，同時(shí)與紅外輻射源5的距離也隨著各種被測試紅外測溫儀3的型號的不同而做出相應(yīng)的調(diào)整，為保證各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀均能得到檢定，研制的檢定裝置采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絲杠，上下和左右四個(gè)方向電動調(diào)節(jié)。分體式設(shè)計(jì)提高了裝置的運(yùn)行可靠性，測量誤差小于0.1_。能使被測紅外測溫儀平穩(wěn)地前、后、左、右移動及上、下升降。激光瞄準(zhǔn)器誤差的檢定方式如圖19所示。校正方 法是調(diào)整激光瞄準(zhǔn)器激光點(diǎn)13至黑體輻射源的靶心，通過上下和左右移動測溫儀讀取測溫?cái)?shù)據(jù)，找到測得最高溫度的位置。這時(shí)激光點(diǎn)13所在位置和黑體輻射源的靶心的相對位置即為激光瞄準(zhǔn)器誤差。實(shí)際操作時(shí)，對不同距離比的紅外點(diǎn)溫儀選定合適的距離，找到測溫儀顯示最高溫度點(diǎn)時(shí)激光點(diǎn)13所在的位置。其中高溫輻射源12的直徑為10_的園。先通過瞄準(zhǔn)器瞄準(zhǔn)黑體爐輻射中心，然后通過三維運(yùn)動系統(tǒng)2分別調(diào)整XY軸改變紅外測溫儀3的位置，找到紅外測溫儀顯示溫度最大值，這一點(diǎn)就是紅外測溫儀的實(shí)際測試位置，這時(shí)三維運(yùn)動控制與記錄裝置I顯示的坐標(biāo)值就是激光瞄準(zhǔn)器誤差。此時(shí)激光點(diǎn)13落在圓的直徑為30_內(nèi)即為合格.[0069]2、距離比(D:S)測試:如圖20所示，圖20是本實(shí)用新型中測量D示意圖。距離比為測溫儀與被測物體的距離(D):有效的被測范圍(圓)直徑(S)之比，紅外測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)從圓形測量范圍收集紅外輻射并聚焦在探測器上。本實(shí)用新型采用獨(dú)創(chuàng)的遮擋法，采用粗糙表面的鋁合金材料，輻射率小于0.1，遮擋發(fā)熱體，使輻射面積固定。通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)整前后距離找到紅外測溫儀顯示的溫度開始降低的位置D，則距離D與輻射面積的直徑S之比為距離比。溫度誤差:將經(jīng)溯源的黑體輻射源作為溫度標(biāo)準(zhǔn)，用被檢的紅外測溫儀測量黑體輻射源得到一溫度值t，與黑體輻射源的標(biāo)準(zhǔn)溫度to作比較，確定被檢紅外測溫儀的示值誤差S=t- to，達(dá)到檢測目的。本實(shí)用新型裝置采用的較低精度、較高輻射率的面源黑體輻射源，即紅外輻射源5即黑體爐，該黑體爐輻射率≥0.95溫度控制誤差±0.10C /lOmin，紅外測溫儀的檢定應(yīng)在測溫儀和環(huán)境溫度等溫后進(jìn)行。將被測試紅外測溫儀3放置于紅外輻射源5空腔輻射源的腔口，用面源黑體輻射源檢定測溫儀時(shí)，應(yīng)將測溫儀置于其使用說明書規(guī)定的距離范圍內(nèi)并對準(zhǔn)輻射源靶心，并將紅外測溫儀的發(fā)射·率調(diào)整至輻射源的有效發(fā)射率。將黑體輻射源的溫度調(diào)整并控制在第一個(gè)檢定點(diǎn)上，穩(wěn)定IOmin后，打開測溫儀，開始測量，在30sec內(nèi)連續(xù)測量3次，測量期間黑體輻射源的溫度變化不得超過0.1°C，測溫儀三次測量結(jié)果的最大值和最小值之差不得大于1°C，然后取3次測量的平均值作為該點(diǎn)的測量結(jié)果，否則應(yīng)檢查瞄準(zhǔn)和控溫情況并重新測量。
權(quán)利要求1.紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:包括以下部分:三維運(yùn)動系統(tǒng)(2)、三維運(yùn)動控制與記錄裝置(I)、發(fā)熱源裝載平臺和靶面； 在工作臺面上的一端設(shè)有三維運(yùn)動系統(tǒng)(2)，三維運(yùn)動系統(tǒng)(2)通過12芯控制電纜(7)與三維運(yùn)動控制與記錄裝置(I)相連接；被測試紅外測溫儀(3)固定連接在三維運(yùn)動系統(tǒng)(2)的夾具上；三維運(yùn)動系統(tǒng)(2)的底部設(shè)有三維運(yùn)動系統(tǒng)的水平調(diào)節(jié)底角(11)； 工作臺面另一端設(shè)有可調(diào)節(jié)水平靶面平臺(6)，紅外輻射源(5)放置在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺(6)上；低輻射率遮擋板(4)通過兩塊帶凹槽的金屬柱(15)固定在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺(6)上，可調(diào)節(jié)水平靶面平臺(6)的底部設(shè)有輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:所述的低輻射率遮擋板(4 )與被測試紅外測溫儀(3 )前端的透鏡的距離為D。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:所述的低輻射率遮擋板(4)設(shè)有至少一塊以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:所述的低輻射率遮擋板(4)中心的小洞的直徑為S，S的范圍值為1-1Ocm之間的多個(gè)不同數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:所述的輻射源與靶面平臺的水平調(diào)節(jié)底角(14)共設(shè)有四個(gè)，均固定連接在可調(diào)節(jié)水平靶面平臺(6)的下面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:所述的金屬柱(15)設(shè)有兩塊，并且金屬柱(15 )上設(shè)有凹槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種紅外測溫儀檢定的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外測溫儀檢定成套裝置，是對紅外測溫儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢定的設(shè)備。本實(shí)用新型包括以下部分三維運(yùn)動系統(tǒng)、三維運(yùn)動控制與記錄裝置、發(fā)熱源裝載平臺和靶面。本實(shí)用新型具有自動化程度高、實(shí)用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)新穎、操作簡單等特點(diǎn),能對各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢定。解決了紅外測溫儀器的距離比和瞄準(zhǔn)器精度的檢定的問題，使紅外測溫儀的測量值得到溯源，使應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域的紅外測溫儀能夠得到有效的監(jiān)控，保證了電氣設(shè)備運(yùn)用監(jiān)控設(shè)備檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。
文檔編號G01J5/00GK203132702SQ20132011497
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者汪宇, 孫哲, 孫長齡, 韓芳, 高連生, 付殿濤, 石凱, 張巍, 王宇光, 戢秀華, 鄧志權(quán), 姚莉華, 趙鑫譜, 謝鴻量 申請人:遼寧省電力有限公司沈陽供電公司, 國家電網(wǎng)公司