IEC TR 60695-2-162025 火灾危险试验 第2-16部分基于辉光热线的试验方法 根据IEC 60695-2-10与使用高温计进行辉光线温度测量有关的循环试验总结标准立项发展报告

火灾危险试验第2-16部分：基于辉光/热线的试验方法根据IEC60695-2-10与使用高温计进行辉光线温度测量有关的循环试验总结标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireHazardTesting-Part2-16:Glowing/Hot-wireBasedTestMethods-SummaryoftheRoundRobinTestsRelatedtotheUseofPyrometerforGlow-wireTemperatureMeasurements摘要随着电气电子产品在全球范围内的广泛应用，火灾危险性评估已成为产品安全合规体系中的核心环节。IEC60695系列标准作为国际电工委员会（IEC）在火灾危险试验领域的基石性技术规范，为电工电子设备及其零部件、材料的着火危险评定提供了系统化的试验方法论。其中，第2-10部分所规定的辉光热线试验方法是模拟电气设备在异常过载、接触不良等故障条件下热应力效应的关键测试手段，其温度测量的准确性和可重复性直接关系到试验结果的有效性与可比性。然而，传统接触式热电偶测温方式在高温氧化环境下存在测量漂移、响应滞后和寿命衰减等固有局限，促使行业逐步引入非接触式高温计测温技术。为系统验证高温计替代热电偶测温的可行性与可靠性，IEC组织了覆盖多个国家和地区试验室的循环比对试验（RoundRobinTest）。本报告基于IECTR60695-2-16:2025技术报告，系统梳理了该循环试验的组织方案、参试实验室构成、试验材料选择、数据统计处理方法及关键技术结论，全面分析了高温计测温技术在辉光热线试验中的应用效能、误差来源与修正策略。报告指出，循环试验结果证实了高温计测温技术在准确性、稳定性及操作便捷性方面相较于传统热电偶的显著优势，同时揭示了不同实验室之间仍存在的系统偏差及其成因，为IEC60695-2-10标准的后续修订提供了坚实的数据支撑和技术依据。本报告旨在为标准使用者、检测认证机构及电气产品制造企业提供权威的技术参考与实施指引。关键词：火灾危险试验；辉光热线试验；高温计；循环比对试验；温度测量；IEC60695系列标准；热电偶；实验室间比对Keywords:Firehazardtesting;Glow-wiretest;Pyrometer;Roundrobintest;Temperaturemeasurement;IEC60695series;Thermocouple;Inter-laboratorycomparison1引言1.1研究背景电工电子产品的火灾风险防控一直是全球产品安全监管和技术标准化工作的重中之重。据统计，电气原因引发的火灾事故在全球范围内占据了相当比例，其中因连接件松动、绝缘老化、过载运行等原因导致的局部过热是引发电气火灾的主要机理之一。为系统评估电气设备在异常热应力条件下的着火危险性，国际电工委员会（IEC）第89技术委员会（TC89——着火危险试验技术委员会）制定了IEC60695系列标准，构建了一套从火情特征描述、试验方法确定到燃烧流出物分析的完整技术体系。IEC60695-2-10《基于辉光/热线的试验方法——辉光线发热器装置的通用试验方法》是该系列标准中应用最为广泛的试验方法之一，其核心原理是利用标准化的辉光线加热元件模拟热源，以规定的温度作用于待测样品表面，评估材料在规定条件下的着火敏感性。在这一试验方法中，试验温度的精确控制与计量是整个测试过程的关键技术环节。长期以来，标准规定的温度测量方式为采用直径为0.5mm的铑装热电偶（K型）嵌入辉光线的测温孔中进行接触式测量。虽然该方法在数十年的应用中被证明具有良好的工程可行性，但随着试验要求的日益严格以及对测试结果精度和可重复性要求的持续提升，接触式测温方式的技术局限日益凸显。1.2技术挑战与变革动因传统热电偶测温方式在辉光热线试验中面临以下几方面典型问题：第一，高温氧化引起的测量漂移。在持续高温（可达960℃）的氧化性气氛中，K型热电偶的镍铬/镍硅合金丝材会发生氧化和元素择优挥发，导致热电特性发生渐变，产生显著的测量漂移。第二，响应时间滞后。接触式热电偶存在热容量效应，对温度快速变化的响应存在滞后，难以精准跟踪辉光线的瞬态温度变化。第三，安装位置敏感性强。热电偶插入辉光线测温孔的深度和角度对测量结果具有显著影响，不同操作人员安装的差异可能造成不可忽视的测量偏差。第四，重复安装的磨损与使用寿命问题。在循环试验中，反复插拔热电偶会导致测温孔尺寸变化，影响热接触质量，同时热电偶本身在高温下使用寿命有限。在此背景下，非接触式辐射测温技术——高温计（Pyrometer）为辉光热线温度测量提供了一种具有广阔应用前景的替代方案。高温计基于黑体辐射原理，通过测量被测物体表面发射的红外辐射能量来确定其温度，无需与被测表面发生物理接触，从根本上消除了接触式测量的上述问题。然而，高温计测量结果的准确性高度依赖于被测表面的发射率设定、测量视场的对准精度以及环境辐射干扰的抑制等因素，其在实际辉光热线试验中的可替代性需要通过系统性比对研究加以验证。1.3循环试验的发起与目的为科学评估高温计在IEC60695-2-10试验中替代热电偶测温的可行性，并为标准修订提供充分的技术依据，IECTC89组织开展了国际范围内的循环比对试验。该项研究通过多个实验室在同一试验方案下使用高温计和传统热电偶对辉光热线温度进行平行测量的方式，系统收集了大量比对数据，评估了高温计测温的准确性、重复性与再现性，并在此基础上形成了IECTR60695-2-16:2025技术报告。本报告对该技术报告的内容进行全面解读和深入分析，以期为相关领域的工程技术人员、标准应用人员和检测机构提供参考。2标准的定位与技术范围2.1标准定位IECTR60695-2-16:2025是IEC60695-2（基于辉光/热线的试验方法）子系列中的一份技术报告（TechnicalReport,TR），标准编号中的“TR”后缀表明其性质为技术资料性文件，而非规范性标准。该标准由IECTC89负责制定，于2025年9月4日正式发布。其核心技术内容属于“电气工程综合”类目下的火灾危险试验领域。作为技术报告，IECTR60695-2-16并不规定强制性的试验要求，而是提供了一份循环试验研究的完整技术总结，旨在：-为IEC60695-2-10标准的修订提供背景数据和决策依据；-帮助标准使用者理解高温计测温技术的基本原理和操作方法；-指导试验室在采用高温计测温时正确设置参数、规避误差源；-为后续制定规范性的高温计测温要求奠定技术基础。2.2与IEC60695-2-10的关联IEC60695-2-10规定了辉光线发热器装置的通用试验方法，其中明确要求对辉光线的温度进行精确测量和控制。传统上，该标准要求在辉光线测温孔中安装直径为0.5mm的K型热电偶，通过热电偶的热电动势信号换算辉光线的实际温度。IECTR60695-2-16所总结的循环试验工作，正是围绕使用高温计替代这一传统测温方法而展开的系统性技术验证。3循环试验的组织方案与实施3.1试验组织与参试实验室本次循环试验由IECTC89主导组织，吸引了来自亚洲、欧洲和北美多个国家和地区的认可试验室参与。参试实验室涵盖了国家质检机构、独立第三方检测机构、研究型大学实验室以及跨国电气制造企业的内部实验室等不同类型，具有广泛的代表性。各参试实验室均配备有符合IEC60695-2-10要求的辉光线试验装置，并按照统一的试验方案进行操作。为保证试验条件的一致性和可比性，组织方制定了详细的试验指导书，明确了试验参数设定、样品安装方式、温度测量程序和数据记录格式。3.2试验材料与样品制备循环试验选用了几种具有代表性的标准材料作为测试对象，包括：-具有明确热降解特性的标准热塑性材料；-在IEC60695-2-10标准中常用作参照的覆铜板材料；-具有一定表面粗糙度和不同发射率特征的材料样品。每类材料均按照统一规格制备成标准尺寸的试验样品，并经过编号和随机分配，以确保样品的均匀性和试验结果的统计有效性。3.3测量方案与数据采集试验的核心是在同一辉光线上分别使用接触式热电偶和非接触式高温计进行温度测量，以获取两种方法在不同温度设定点（如550℃、650℃、750℃、850℃和960℃等典型试验温度）下的测量数据。测量过程中，每个设定温度点均进行了多次重复测量，并交叉安排不同操作人员进行操作，以评估操作人员因素对测量结果的影响。高温计选用具备适当光谱响应范围（通常为1.6μm或接近该波段）的商用辐射测温仪，并根据辉光线的表面特性设定了相应的发射率参数。所有测量数据均被记录在统一格式的数据表格中，并提交至组织方进行中心化处理。3.4数据统计与处理方法为全面评估高温计测温的准确性和一致性，组织方采用了多元统计分析方法：-偏差分析（BiasAnalysis）：计算各实验室高温计测量值与参考值之间的系统偏差；-重复性评估（Repeatability）：分析同一实验室内、同一操作者、短时间内重复测量的变异性；-再现性评估（Reproducibility）：分析不同实验室之间、不同操作者之间的测量变异性；-一致性分析（ConsistencyAnalysis）：评估高温计与热电偶两种测温方式之间的差值分布，判断其是否满足试验方法对测温精度的要求。4关键技术结论与分析4.1高温计测温的准确性验证循环试验结果表明，在正确设置发射率参数和合理对准测量视场的前提下，高温计测量辉光热线温度的准确性可满足IEC60695-2-10试验方法对测温精度的要求。在550℃至960℃的温度区间内，高温计测量值与热电偶参考值之间的偏差大多数情况下被控制在±5℃以内，部分实验室的偏差甚至不超过±3℃。值得注意的是，高温计的测量准确性在较高温度区间（如850℃以上）表现尤为出色，这归因于高温下辐射信号的增强和信噪比的提升。在较低温度区间（如550℃附近），辐射信号相对较弱，测量误差有所增大，但仍处于可接受范围之内。4.2高温计测温的稳定性优势相较传统热电偶，高温计在长期连续工作中的稳定性表现更为突出。在循环试验所进行的多次连续加热-冷却循环中，高温计未出现明显的测量漂移，无需频繁校准即可保持稳定的测量精度。而热电偶在多次高低温循环后，由于氧化和热疲劳的作用，测量偏差呈现逐步增大的趋势。此外，高温计的非接触特性消除了因热电偶插入深度、角度不同而引入的测量差异，使得不同操作人员的测温操作具有更高的一致性。这一点在操作人员变异性的比对分析中得到了充分体现。4.3实验室间偏差的主要来源尽管高温计的整体测量性能令人满意，但循环试验仍揭示了实验室间存在一定程度的系统偏差。分析表明，这些偏差主要来源于以下几个方面：其一，发射率参数设定的差异。不同实验室对辉光线的表面发射率取值不完全一致，导致辐射温度换算产生偏差。这一因素在高温区的影响尤为显著。其二，测量视场对准的差异。高温计的测量光斑需精确对准辉光线的温度测量区域，不同实验室在对准精度和操作方法上的差异，造成了测量位置的微小偏移，进而引入测量偏差。其三，环境辐射干扰的控制差异。辉光线附近其它高温部件（如加热块、周边结构）的辐射反射和散射，会对高温计的读数产生一定干扰，不同实验室在试验箱结构、挡板设置等方面的差异导致了干扰程度的参差不齐。4.4修正策略与操作建议基于循环试验的结果和误差分析，IECTR60695-2-16提出了若干提高高温计测温准确性的修正策略和操作建议：-制定统一的发射率参数设定规程，推荐辉光线的标准发射率取值；-规范高温计的视场对准方法，建议在试验装置上增加定位辅助装置；-优化试验装置的辐射屏蔽设计，减少环境辐射干扰；-建立高温计的周期性校准验证机制，确保其在长期使用中的计量溯源性；-在试验报告中记录高温计的具体型号、发射率设定和校准信息，提高试验结果的可追溯性。5标准参与单位介绍5.1主要起草与组织单位——IECTC89IECTR60695-2-16:2025的制定工作由国际电工委员会第89技术委员会（IECTC89——着火危险试验技术委员会）归口管理和组织起草。IECTC89概况IECTC89成立于上世纪80年代末，是国际电工委员会中专门负责制定电工电子产品着火危险试验方法和防火安全技术要求的技术委员会。其工作范围涵盖：-电工电子产品及其材料着火危险特性的试验方法；-着火危险评定方法及其与产品安全标准的衔接；-燃烧流出物的分析与毒性评估方法；-与火灾危险相关的术语、定义和技术导则。目前，IECTC89下设多个工作组（WorkingGroups,WGs）和项目组（ProjectTeams,PTs），分别负责不同专题的标准制定和维护工作。其中，负责IEC60695-2系列（基于辉光/热线的试验方法）标准和相关循环试验技术报告的通常为专门工作组。IECTC89的核心贡献在IECTR60695-2-16的制定过程中，IECTC89发挥了以下关键作用：-组织国际合作研究：TC89召集了来自全球的标准专家和试验技术专家，设计了科学合理的循环试验方案，协调了跨国、跨地区的参试实验室网络，确保了研究数据的广泛代表性和可靠性。-制定试验技术规范：TC89制定了统一的试验操作流程、测量方案和数据格式，最大程度地控制了试验条件的分歧，保证了比对试验结果的科学有效性。-深度分析试验数据：TC89组织了专家组对循环试验产生的大量数据进行了系统的统计分析，识别出关键技术问题和偏差的主要来源，并据此提出了具有针对性的改进建议。-编制权威技术报告：TC89编辑并审定通过了IECTR60695-2-16:2025最终文本，确保了技术报告的内容质量、结构合理性和国际可接受性。6结论与展望6.1核心结论本报告对IECTR60695-2-16:2025《基于辉光/热线的试验方法——根据IEC60695-2-10与使用高温计进行辉光线温度测量有关的循环试验总结》进行了全面的技术解读和深入分析。通过该循环试验研究的系统梳理，可以得出以下核心结论：第一，高温计测温技术已具备在IEC60695-2-10辉光热线试验中替代传统热电偶测温的工程可行性。循环试验数据表明，在正确操作和参数设置的条件下，高温计的测温准确性能够满足标准试验方法对温度控制的要求，且在测量稳定性、操作一致性方面具有明显优势。第二，发射率设定和视场对准是影响高温计测温准确性的两个关键控制环节。各实验室间偏差的主要来源集中在这两个环节，需要在后续标准修订和技术规范中作出明确规定。第三，IECTR60695-2-16:2025作为一份技术报告，成功发挥了连接研究探索与标准规范之间的桥梁作用。其提供的系统试验数据和条件分析，为IEC60695-2-10标准的规范性修订奠定了坚实的技术基础。6.2未来发展趋势展望未来，辉光热线温度测量技术及IEC60695-2系列标准的发展将呈现以下趋势：标准化方向：随着循环试验数据的积累和技术共识的形成，IEC60695-2-10标准有望在后续修订中纳入高温计测温的规范性要求，明确发射率设定方法、视场对准要求、校准周期和操作考核等条款，为全球试验室提供统一的技术准则。届时，IECTR60695-2-16所积累的技术要点将转化为标准正文的规范性内容。技术发展前沿：随着辐射测温技术的进步，新一代高温计将朝多光谱、宽温域、高精度和智能化的方向发展。多光谱高温计能够同轴测量目标的多波段辐射信号，从而更好地修正发射率不确定性的影响；集成数字信号处理技术将提升设备在复杂环境中的稳定性和抗干扰能力。智能化的自动对准与校准功能将进一步降低对操作人员技能水平的依赖。行业应用前景：除了电工电子产品的着火危险试验，高温计测温技术还将在电缆材料燃烧特性测试、建筑材料火灾响应评估、汽车内饰材料阻燃性能检测等领域得到广泛推广，为火灾安全评估体系的整体技术水平提升发挥积极的推动作用。6.3结语IECTR60