專利名稱：紅外測溫儀檢定成套裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種紅外測溫儀檢定的技術領域，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性能指標進行檢定的設備。適用于各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀的檢定，可以檢定的項目包括、測溫精度、距離比(紅外點溫儀)、激光瞄準器精度，使紅外測溫儀的測量值得到溯源。
背景技術：
紅外測溫儀是近年來電力設備隨著狀態(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)中主要用于電氣設備的溫升監(jiān)測，其準確與否直接影響電氣設備狀態(tài)量的準確度，關系到電網安全和電力企業(yè)的安全生產。計量檢測儀器計量確認通常有三種方法:檢定、校準和在線比對，對于電力系統(tǒng)紅外測溫儀的計量確認，采用檢定方法，但到目前為止國內尚無電力行業(yè)的紅外測溫儀器的檢定方法及技術規(guī)程。本項目基于原理:一個物體在單位時間內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行測試就可以檢定紅外測溫儀的各項指標。

發(fā)明內容
針對現有技術中存在的不足之處，本發(fā)明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，及時準確的提供精準的測量數據。是一種集機制、自動化控制、計算機、計量檢測技術于一體的成套紅外測溫儀檢定裝置。為實現上述目的，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
紅外測溫儀檢定成套裝置，包括以下部分:三維運動系統(tǒng)、三維運動控制與記錄裝置、發(fā)熱源裝載平臺和靶面；
在工作臺面上的一端設有三維運動系統(tǒng)，三維運動系統(tǒng)通過12芯控制電纜與三維運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動系統(tǒng)的夾具上；三維運動系統(tǒng)的底部設有三維運動系統(tǒng)的水平調節(jié)底角；
工作臺面另一端設有可調節(jié)水平靶面平臺，紅外輻射源放置在可調節(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節(jié)水平靶面平臺上，可調節(jié)水平靶面平臺的底部設有輻射源與靶面平臺的水平調節(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之間的三個不
同數值。所述的輻射源與靶面平臺的水平調節(jié)底角共設有四個，均固定連接在可調節(jié)水平靶面平臺的下面。所述的金屬柱設有兩塊，并且金屬柱上設有凹槽。
紅外測溫儀檢定成套裝置的檢定方法，是:
a、開始,上電；
b、對程序初始化程序開始運行；
C、位置寄存器清零；
d、計時320ms時間；如果時間到，繼續(xù)執(zhí)行程序至e;如果時間沒到，則直接跳至h ;
e、對鍵盤進行掃描，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步驟掃描結果計算相應的脈沖值發(fā)送到電機驅動器和顯示鎖存器；
h、讀取將顯示鎖存器數值顯示到LED，顯示后返回至d步驟；
1、程序結束，斷電。本發(fā)明的優(yōu)點效果是:
具有自動化程度高、實用性強、設計新穎、操作簡單等特點，能對各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀的各項性能指標進行檢定。解決了紅外測溫儀器的距離比和瞄準器精度的檢定的問題，使紅外測溫儀的測量值得到溯源，使應用于生產領域的紅外測溫儀能夠得到有效的監(jiān)控，保證了電氣設備運用監(jiān)控設備檢測數據的準確可靠，為電力企業(yè)安全生產做出了貢獻。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


圖1是本發(fā)明整體結構示意 圖2是本發(fā)明中低輻射率遮擋板的結構示意 圖3是本發(fā)明中三維運動系統(tǒng)結構圖:
圖4是本發(fā)明中三維運動系統(tǒng)操作框圖:
圖5-圖8是本發(fā)明中可調節(jié)水平靶面平臺結構 圖9是本發(fā)明中三維運動控制與記錄系統(tǒng)結構 圖10是本發(fā)明中Cpu和鍵盤掃描控制電路 圖11是本發(fā)明中顯示控制電路 圖12是本發(fā)明X、Y、Z軸LED顯示控制電路 圖13是本發(fā)明X、Y、Z軸通訊接口控制電路 圖14是本發(fā)明去耦合電容控制電路 圖15是本發(fā)明電源輸入控制電路 圖16是本發(fā)明電機控制脈沖電路 圖17是本發(fā)明軟件控制流程 圖18是本發(fā)明三維運動控制與記錄系統(tǒng)控制系統(tǒng)操作面板設計 圖19是本發(fā)明中激光瞄準器誤差檢定示意 圖20是本發(fā)明中測量D示意圖。圖中:三維運動控制與記錄裝置1，三維運動系統(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，可調節(jié)水平靶面平臺6，控制電纜7，A電機8，B電機9，C電機10，三維運動系統(tǒng)的水平調節(jié)底角11，高溫輻射源12，激光點13，輻射源與靶面平臺的水平調節(jié)底角14，金屬柱15。
具體實施例方式本發(fā)明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動系統(tǒng)2、三維運動控制與記錄裝置1、發(fā)熱源裝載平臺和靶面三個部分。如圖1所示，工作臺面上的一端設有三維運動系統(tǒng)2，三維運動系統(tǒng)2通過12芯控制電纜7與三維運動控制與記錄裝置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就可以上下左右運動同時需要激光束水平。三維運動系統(tǒng)2的底部還設有用來調節(jié)三維運動系統(tǒng)2的水平的三維運動系統(tǒng)的水平調節(jié)底角11。工作臺面上的另一端設有可調節(jié)水平靶面平臺6，紅外輻射源5即黑體爐放置在可調節(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?？烧{節(jié)水平靶面平臺6的底部設有輻射源與靶面平臺的水平調節(jié)底角14，是用來調節(jié)輻射源與靶面平臺的水平。如圖2所示，圖2是本發(fā)明中低輻射率遮擋板的結構示意圖。在圖中，低輻射率遮擋板4共設有三個，中心設有直徑分別為2Cm、3Cm、5Cm的圓形孔洞。該中心圓形孔孔洞的大小可以根據紅外輻射源5即黑體爐的尺寸大小來設置，通?？梢栽诘洼椛渎收趽醢?中心設有直徑分別為1-1Ocm之間的不同尺寸的圓形孔洞。具體實施時，低輻射率遮擋板4可以設有至少一個以上均可，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置為 lcm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm、3.5cm、4cm、4.5cm、5cm、IOcm 之間的三個任意不同數值大小均可。圖3是本發(fā)明三維運動系統(tǒng)結構示意圖，在圖中，A電機8為X軸運動的步進電機，B電機9為Y軸運動的步進電機，C電機10為Z軸運動的步進電機。圖4是本發(fā)明中三維運動系統(tǒng)操作框圖。本裝置按部件分為三維運動系統(tǒng)、三維運動控制與記錄系統(tǒng)、發(fā)熱源裝載平臺和靶面三個部分。三維運動控制與記錄系統(tǒng)由控制面板操作控制，三維運動系統(tǒng)2上、下、左、右的方向進行瞄準器校準使用，三維運動系統(tǒng)2前、后方向進行距離比測定使用，該裝置移動速度可調0.l_12mm/S，通過控制裝置調節(jié)，并且自動記錄移動距離。如圖5至圖8所示，圖5-圖8是本發(fā)明可調節(jié)水平靶面平臺結構示意圖。圖中，輻射源與靶面平臺的水平調節(jié)底角14共設有四個，均設在可調節(jié)水平靶面平臺6的下面，與可調節(jié)水平靶面平臺6堅固相連?？烧{節(jié)水平靶面平臺6上設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是本發(fā)明三維運動控制與記錄系統(tǒng)結構圖；圖10是本發(fā)明CPU和鍵盤掃描控制電路圖。其中CPU采用89S52單片機，IDClO為 鍵盤輸入接口。圖11是本發(fā)明顯示控制電路圖。其中鎖存器控制LED顯示驅動。
圖12是本發(fā)明X、Y、Z軸LED顯示控制電路圖；圖13是本發(fā)明X、Y、Z軸通訊接口控制電路圖；圖14是本發(fā)明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是本發(fā)明電源輸入控制電路圖；圖16是本發(fā)明電機控制脈沖電路圖。其中控制電路說明如下:
本發(fā)明控制裝置的主要功能包括三個部分:
1、控制X、Y、Z軸步進電機的轉動方向、速度、旋轉角度。2、讀取薄膜鍵盤的各按鍵狀態(tài)，根據按鍵情況控制各軸電機運動、改變電機運動速度、確定零位等。3、控制LED數碼管顯示X、Y、Z三軸運動位置。該控制裝置中央處理單元采用89S52單片機，該單片機內部具有定時單元，通過程序可以產生不同頻率的脈沖，控制X、Y、Z軸步進電機的轉速以及旋轉角度，單片機PO 口連接74LS273鎖存器擴展8位輸出口，其中3位輸出口通過輸出高低電平控制電機運動方向。該裝置的薄膜鍵盤與89S52單片機Pl輸入輸出口相連，以4*4的行列結構連接薄膜鍵盤的16個按鍵，通過定時掃描方式讀取按鍵狀態(tài)，處理程序根據按鍵情況控制各軸電機運動、改變電機運動速度、確定零位等。裝置的顯示部分采用三組5位LED數碼管，單片機PO口連接3個74LS273鎖存器，每個鎖存器與一組LED數碼管連接，確定5位LED數碼管其中一位的顯示數字，數碼管采用動態(tài)掃描的控制方式，三組5位LED數碼管分別顯示Χ、Υ、Ζ三軸運動位置，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是本發(fā)明控制流程圖，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行；
C、位置寄存器清零；
d、計時320ms時間；如果時間到，繼續(xù)執(zhí)行程序至e;如果時間沒到，則直接跳至h ;
e、對鍵盤進行掃描，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步驟掃描結果計算相應的脈沖值發(fā)送到電機驅動器和顯示鎖存器；
h、讀取將顯示鎖存器數值顯示到LED，顯示后返回至d步驟；
1、程序結束，斷電。如圖18所示，圖18是本發(fā)明三維運動控制與記錄系統(tǒng)控制系統(tǒng)操作面板設計圖。其中面板上設有上、下、左、右、前、后方向移動及加速移動鍵盤，并設有開關、清零、復位、F1、F2按鈕。本發(fā)明可以檢定的項目包括、測溫精度、距離比(紅外點溫儀)、激光瞄準器精度(單激光瞄準器紅外點溫儀)，具有自動化程度高、實用性強、設計新穎、操作簡單等特點，能對各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀進行檢定，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器誤差的測試裝置可以自動顯示兩個方向上的誤差距離，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，控制模塊和記錄顯示模塊部分為本裝置技術特點。本發(fā)明可以進行以下檢測:
1、瞄準器誤差檢測:
被測試紅外測溫儀3在檢定時要求瞄準紅外輻射源5即黑體爐的靶心，同時與紅外輻射源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的調整，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電機驅動絲杠，上下和左右四個方向電動調節(jié)。分體式設計提高了裝置的運行可靠性，測量誤差小于
0.1mm。能使被測紅外測溫儀平穩(wěn)地前、后、左、右移動及上、下升降。激光瞄準器誤差的檢定方式如圖19所示。校正方法是調整激光瞄準器激光點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數據，找到測得最高溫度的位置。這時激光點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器誤差。實際操作時，對不同距離比的紅外點溫儀選定合適的距離，找到測溫儀顯示最高溫度點時激光點13所在的位置。其中高溫輻射源12的直徑為IOmm的園。先通過瞄準器瞄準黑體爐輻射中心，然后通過三維運動系統(tǒng)2分別調整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，這一點就是紅外測溫儀的實際測試位置，這時三維運動控制與記錄裝置I顯示的座標值就是激光瞄準器誤差。此時激光點13落在圓的直徑為30_內即為合格.2、距離比(D:S)測試:
如圖20所示，圖20是本發(fā)明中測量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。本發(fā)明采用獨創(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。通過步進電機調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:將經溯源的黑體輻射源作為溫度標準，用被檢的紅外測溫儀測量黑體輻射源得到一溫度值t，與黑體輻射源的標準溫度to作比較，確定被檢紅外測溫儀的示值誤差S=t- to，達到檢測目的。本發(fā)明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，該黑體爐輻射率彡0.95溫度控制誤差±0.10C /IOmin,
紅外測溫儀的的檢定應在測溫儀和環(huán)境溫度等溫后進行。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，應將測溫儀置于其使用說明書規(guī)定的距離范圍內并對準輻射源靶心，并將紅外測溫儀的發(fā)射率調整至輻射源的有效發(fā)射率。將黑體輻射源的溫度調整并控制在第一個檢定點上，穩(wěn)定IOmin后，打開測溫儀，開始測量，在30sec內連續(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的測量結果，否則應檢查瞄準和控溫情況并重新測量。
權利要求
1.紅外測溫儀檢定成套裝置，其特征是:包括以下部分:三維運動系統(tǒng)(2)、三維運動控制與記錄裝置(I)、發(fā)熱源裝載平臺和靶面； 在工作臺面上的一端設有三維運動系統(tǒng)(2)，三維運動系統(tǒng)(2)通過12芯控制電纜(7)與三維運動控制與記錄裝置(I)相連接；被測試紅外測溫儀(3)固定連接在三維運動系統(tǒng)(2)的夾具上；三維運動系統(tǒng)(2)的底部設有三維運動系統(tǒng)的水平調節(jié)底角(11)； 工作臺面另一端設有可調節(jié)水平靶面平臺(6)，紅外輻射源(5)放置在可調節(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)固定在可調節(jié)水平靶面平臺(6)上，可調節(jié)水平靶面平臺(6)的底部設有輻射源與靶面平臺的水平調節(jié)底角(14)。
2.根據權利要求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.根據權利要求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)設有至少一塊以上。
4.根據權利要求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之間的多個不同數值。
5.根據權利要求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節(jié)底角(14)共設有四個，均固定連接在可調節(jié)水平靶面平臺(6)的下面。
6.根據權利要求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)設有兩塊，并且金屬柱(15)上設有凹槽。
7.紅外測溫儀檢定成套裝置的檢定方法，其特征是: a、開始,上電； b、對程序初始化程序開始運行； C、位置寄存器清零； d、計時320ms時間；如果時間到，繼續(xù)執(zhí)行程序至e;如果時間沒到，則直接跳至h ; e、對鍵盤進行掃描，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步驟掃描結果計算相應的脈沖值發(fā)送到電機驅動器和顯示鎖存器； h、讀取將顯示鎖存器數值顯示到LED，顯示后返回至d步驟； i、程序結束，斷電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外測溫儀檢定的技術領域，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性能指標進行檢定的設備。本發(fā)明包括以下部分三維運動系統(tǒng)、三維運動控制與記錄裝置、發(fā)熱源裝載平臺和靶面。本發(fā)明具有自動化程度高、實用性強、設計新穎、操作簡單等特點,能對各種型號規(guī)格及外形不同的紅外測溫儀的各項性能指標進行檢定。解決了紅外測溫儀器的距離比和瞄準器精度的檢定的問題，使紅外測溫儀的測量值得到溯源，使應用于生產領域的紅外測溫儀能夠得到有效的監(jiān)控，保證了電氣設備運用監(jiān)控設備檢測數據的準確可靠。
文檔編號G01J5/00GK103148945SQ20131008074
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權日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, 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, 國家電網公司