红外探测技术
红外检测技术基本原理
红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。
红外线是波长在0.76～1000μm 之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。
红外线辐射在真空中的传播速度
C ＝299792458m/s
10103?≈cm/s
红外辐射的波长
ω
λc
=
式中：C:速度 λ：波长 ω：频率
红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都
会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。
温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。其中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系，根据普郎克定律：
e
C
p T
T
c λλλ2
15
1?= （瓦·厘米2
-·微米
1
-）
式中：
p T
λ
—波长λ，热力学温度为T 时，黑体的红外辐射功率。
C
1
—光速度（10103?cm/s ）
C 2
—第一辐射常数=4
107415.3?（瓦厘米2
-微米2
）
λ—波长（微米），T 热力学温度（K ）温度辐射的能量密
度峰值对应的波长，随物体温度的升高波长变短。
根据维思定律：T
=2898λ（μm ）
式中：
λ—峰值波长，单位：μm
T —物体的绝对温度单位K
物体的红外辐射功率与物体表面绝对温度的四次方成正比，与物体表面的发射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系，根据斯蒂芬—波尔兹曼定律：
P=4T
ε（W/2m）
R?
式中：
T—物体的绝对温度
P—物体红外辐射功率（辐射能量）
ε—物长表面红外发射率（辐射系数）
R—斯蒂芬—波尔兹曼常数（23
.1-
?J/K）
380662
10物体表面绝对温度的变化，使的物体发热功率的变化更快。物体产生的热量在红外辐射的同时，还形成物体周围一定的表面温度分布场这种温度分布场取决于物体材料的热物性，物体内部的热扩散和物体表面温度与外界温度的热交换。
通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。
红外线辐射的特点，除了具有电磁波的本质特性外，还同时具有两个重要的特性。
其一，物体表面红外线辐射的峰值波长与物体表面分布的温度有关，峰值波长与温度成反比。温度越高，辐射的波长越短；温度越低，辐射的波长越长。
与红外线辐射峰值波长对应的温度见表。
表1—1与红外线辐射峰值波长对应的温度
类别峰值波长范围μm 温度℃
近红外0.76～1.5 3540～165
中红外 1.5～15 1658～-80
远红外15～750 -80～-269
极远红外750～1000 -269～-270
因此，物体红外辐射的能量大小及波长分布与表面温度有十分密切的关系。
根据红外线辐射的这一特性，通过对被测物体红外辐射的探测，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。
其二，红外辐射电磁波在大气中传播要受到大气的吸收而使辐射的能量被衰减，但空间的大气、烟云对红外辐射的吸收程度与红外线辐射的波长有关，特别对波长范围在（2～2.5μm）, （3～5μm）及（8～14μm）的三个区域相对吸收很弱,红外线穿透能力较强,透明度较高,这三个区域被称之为“大气窗口”, “大气窗口”以外的红外辐射在传播过程中由于大气、烟云中存在的二氧化碳、臭氧和水蒸气等物质的分子具有强烈吸收作用而被迅速衰减，利用红外辐射中“大气窗口”的特性，使红外辐射具备了夜视功能，并能实现全天候对目标的搜索和观察。
2红外检测设备种类及其特性比
红外辐射的探测是将被测物体的辐射能转换为可测量的形式，对被测物体的热效应进行热电转换来测量物体红外辐射的强弱，或利用红外辐射的光电效应产生的电性质的变化来测量物体红外辐射的强弱，由于电量的测量最方便、最精确，因此一般红外辐射的探测总是把红外辐射量转换成电量进行测量，而红外辐射的探测是通过红外探测器来实现的。红外探测器种类繁多，根据不同的功能已覆盖整个红外波段，按其性质可分为两大类：其一是依据物体辐射特性进行测量和控制，其二是依据材料的红外光学特性进行分析和控制。目前，我国电力行业所使用的红外探测器可分为红外测温仪、红外热电视、红外热像仪三种，以下是三种红外设备的基本工作原理及其性能比：
3.1红外测温仪的基本工作原理
红外测温仪的基本原理是将目标的红外辐射能量经仪器透镜会聚，并通过红外滤光片进入探
测器，探测器将辐射能转换成电能信号，经放大器放大电子电路处理，由液晶显示器显示出被测物体的表面温度。
3.2红外热电视的基本工作原理
红外热电视是通过热释电摄像管（PEV）接收被测目标物体的表面红外辐射，并把目标内热辐射分布的不可见热图像转变成视频信号,最后经信号放大,处理由屏幕显示出目标热图像。
3.3红外热像仪的基本工作原理
红外热像仪是利用光学系统收集被测目标的红外辐射能，经光谱滤波、空间滤波、使聚焦的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，利用光学系统与红外探测器之间的光机扫描机构对被测物体红外进行扫描，由探测器将红外辐射能转换成电信号、经放大处理转换成标准视频信号通过电视屏显示红外热像。
3.4三种红外检测设备的特性比
我国目前所使用的红外检测设备性能比较见表。
表3-1红外诊断设备的种类与特性
机型主要技术特点
红外热像仪光机扫描式
可稳定成像，具有彩色、定格、图像分析功能，测温准确。
图像质量，温度分辨力、空间分辨力、帧频良好。
适合外部、内部故障诊断。
焦平面式
可稳定成像，测温准确。
图像质量，温度分辨力、空间分辨力、帧频性能好，功能十分强大。
适合外部、内部故障诊断。
红外热电视平移式
工作时必须不停摇动摄像机。
平移有严重拖尾信号失真。
图像质量较差、测温误差较大，无彩色、定格、图像分析功能。
适合查找接头过热，但不适合内部故障诊断。
瞬变式
平移时仍有拖尾，但瞬变工作时无拖尾。
图像质量略有改善，本机有彩色、定格、图像分析功能。
适合查找接头过热，也可用于简单的内部故障诊断。
折波式
工作时无须摇动摄像机即可稳定成像。
完全无拖尾，图像质量好、测温准确。
有较强图像分析功能及彩色、定格、图像存储功能。
适合外部、内部故障诊断。
红外测温仪
激光瞄准式
不能成像、只能测温、功能简单。
只能用于接头过热故障的监视和初略查找。光学望远瞄准式
不能成像、只能测温、功能简单。
只能用于接头过热故障的监视和初略查找。
3红外检测技术故障诊断方法
4.1表面温度判断法
在对设备表面温度进行判断时,可将所测表面温度值,对照《交流高压电器在长期工作时的发热》(GB763-90) 3.2条的有关规定，凡是温度（或温升）超过标准的可根据设备温度超标的程度、设备负荷率的大小、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备的缺陷性质，尤其是对在小负荷率下温度超标或设备承受机械应力较大的设备应当严格对待。
4.2相对温差判断法
4.2.1对电流致热型设备,若发现设备的导流部分热像异常,可按相对温差公式算出相对温差值,同时按表4—2的规定判断设备缺陷的性质。
相对温差t δ可用下式求出：
100121?-=
τττδt ％1000
121?--=T T T
T ％
式中：1τ和1T —发热点的温升和温度 2τ和2T —正常相对应点的温升和温度
0T —环境参照体的温度
表4—2 部分电流致热型设备的相对温差判据
设备类型 相对温差值％ 一般缺陷 重大缺陷 视同紧急缺陷
SF6断路器
≥20 ≥80 ≥95 真空断路器 ≥20 ≥80 ≥95 充油套管 ≥20 ≥80 ≥95 高压开关柜 ≥35 ≥80 ≥95 空气断路器 ≥50 ≥80 ≥95 隔离开关 ≥35 ≥80 ≥95 其他导流设备
≥35
≥80
≥95
4.2.2对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备，可增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺陷的性质。 4.3同类比较法
4.3.1在同一电气回路中,当三相电流对称和三相设备相同时,可以比较三相电流致热型设备对应部位的温升值,即可判断设备是否正常。若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。但当三相负荷电流不对称时，则应当考虑负荷电流的影响。
4.3.2对于型号规格相同的电压致热型设备,可以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适合用允许温升或同类允许温差的判断依据来确定。在一般情况下，同类温差超过允许温升值的30％时，应定为重大缺陷。但当三相电压不对称时，则应当考虑工作电压的影响。 4.4热图谱分析法
在对温度异常设备进行缺陷判断时，可根据同类设备在正常状态和异常状态下的热像图的差异来判断设备是否正常。 4.5档案分析法
可以根据试验报告来分析同一设备在不同时期的检测数据（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。
4 影响红外诊断的因素及解决对策 5.1大气吸收的影响
由于大气中的水蒸气、二氧化碳 、臭氧、氧化氮、甲烷、一氧化碳等气体分子有选择性地吸收一定波长的红外线，红外线辐射在传输过程中总会受到一定的能量衰减，从而造成测量的误差。因此，在室外进行红外测温诊断时应在无雨无雾，空气湿度最好低于75%的环境条件下进行。 5.2大气尘埃及悬浮粒子的影响
由于大气尘埃的悬浮粒子可以吸收红外能量并重新辐射出去的同时改变了红外辐射的方向和辐射的偏振度，从而影响测量的精确度。因此，红外诊断应在无尘或空气较清新的环境条件下进行。
5.3风力的影响
在风力较大的环境下，由于受风速的影响，存在发热缺陷的设备热量会被风力加速发散，使得设备的散热系数增大，从而使缺陷设备的温度下降。因此，在室外进行红外测温诊断时应在无风或风力很小的条件下进行。
5.4太阳光的影响
当被测电气设备处于阳光辐射下时，由于阳光的反射在3～14μm波长区域这与红外仪器设定的波长区域相同而极大地影响仪器的正常工作和准确判断。所以红外测温应当选择在没有阳光的天气条件下进行。
5.5被测物体距离和邻近物体热辐射的影响
当被测物体的距离太远时，仪器接收到的红外辐射能减少，从而对温升小的设备检测存在一定的误差。因此在现场测试工作中应当尽量避免由于被测物体距离太远而造成的测量误差。
当环境温度比被测物体的表面温度高很多或低很多时，或被测物体本身的辐射率很低时，邻近物体的热辐射的反射将对被测物体的测量造成影响。
5高压设备热故障实例以及原因分析
电力设备的热故障主要分为外部故障和内部故障两大类型,外部故障主要是各种电气引流的裸露接头,包括高压设备或线路中的连接件由于压接不良、或因受到氧化、腐蚀及灰尘的影响，或因材质不良和加工、安装工艺的问题、或冲击负荷、机械振动等原因造成的接触电阻增大而出现的局部过热等。而设备内部故障的生成原因有内部导流接点接触不良造成的过热缺陷，有内部绝缘材料受潮、老化引起介损值增大造成的发热缺陷，有油浸设备缺油造成的发热缺陷，有电导电流变化或内部绕组局部短路，磁路的局部故障造成的热缺陷等。以下是不同设备发生热故障实例及原因分析。
6.1隔离刀闸与导线连接件接触不良导致的热缺陷
2001年10月18日我们在古城变红外测温时发现3502丙刀闸母线侧引流线C相与刀闸连接处设备线夹温度为140℃，A、B相温度均为27℃（当时运行电流是320A），并且发现C相引流线有断股和散股现象，而且引线接头处有烧伤发红痕迹，属设备过热故障缺陷，紧急停电处理发现C相导线有2根已烧断，多根导线已烧伤和散股，随时有将导线烧断的可能。（古城变2#主变最大运行电流可以达到400A）
6.2 T型线夹由于氧化腐蚀造成的热缺陷
2001年5月25日我们在华林变进行红外测温发现1115乙刀闸乙母侧T型线夹A相：265.7℃、B相：16.8℃、C相：16℃，经停电处理后检查发现线夹由于氧化腐蚀使接触电阻变大，造成局部发热缺陷。由于发现处理及时，避免了事故。
6.3隔离刀闸触头接触不良的过热缺陷
2001年7月31日我们在220KV建设坪变电站进行红外测温时发现2214旁刀闸触头发热A、B、C三相温度分别103℃、100℃和106℃，当时环境温度为31℃触头发热点外表无异常变化，经用令克棒将80℃试温蜡片触接触头部位发现蜡片冒烟熔化，判断为故障缺陷，经停电处理发现发热的3只刀闸触头的压力弹簧断裂或退火已失去弹性而造成接触不良引起严重过热。
6.4电缆头出线接头接触不良产生的过热缺陷
2001年6月11日焦家湾变112出线电缆001#杆电缆头A相严重过热温度高达298℃，B相为23.8℃、C相为23℃，现场观察电缆头已变色，检修人员立即进行停电处理，对电缆头进行重新包扎，避免了因电缆头起火而引起的事故。
6.5避雷器内部绝缘不良的发热缺陷
2001年3月20日我们在龚家湾变测温发现1#主变220KV侧避雷器上节（型号：FCZ3—220，西安生产），B相避雷器从上往下第六裙处局部有明显发热现象,三相温度分别为A相13.49℃、B 相19℃、C相13.43℃，随后对该避雷器退出运行,解体发现该避雷器阀片有贯穿性受潮痕迹,并联电阻连接处铜片长期发热使铜片颜色发红,内部元件与瓷套绝缘层大约5—6裙处有两处12×9cm的树状烧伤痕迹，属典型设备严重受潮缺陷。
我们在建设坪变测得3#所用变的磁吹避雷器A相较B、C两相高4.5℃，局部过热，停电做电气试验，泄漏电流已超过1000μA，解体发现内部受潮，属设备受潮发热缺陷。
6.6避雷器内部元件损坏的故障
我们在淌沟变测得35KV乙母避雷器B相热像较A、C相暗淡，经试验证实该相并联电阻断线，属设备元件故障缺陷。
6.7套管端部绝缘不良造成的过热缺陷
2000年10月16日我们在建设坪变测得3#主变220KV侧B相套管将军帽温度达70℃。在停电检查时发现将军帽内引线连接丝扣残缺，导电回路接触面积太小造成发热，且由于穿缆引线未包绝缘层，在引线与铜管内壁相碰处有分流，多处发热，烧断引线多股，属典型的制造不良缺陷。
6.8电流互感器内部接头接触不良导致的发热缺陷
2001年5月20日我们在宣家沟变测温发现2#主变10KV侧102C相CT本体热像异常温度为28℃,A、B相温度分别为19.24℃和19.16℃，当时运行电流70A，由于相间比较温度不高未能引起运行单位重视。2001年6月8日2#主变由于102电流互感器C相二次绕组接地，造成差动保护动作三侧开关跳闸，事故检查发现该CT二次绕组绝缘电阻对地为零，分析认为由于该CT二次接头接触不好导致二次绕组长期发热，破坏了二次绝缘强度，造成了事故的发生。
6经济效益分析
我局自1995年购进日本航空电子公司生产的TVS—2100型红外热像系统，经过理论分析并结合电气设备测试的特点，对全局330KV、220KV、110KV、35KV四个电压等级共53座变电站进行了全面的红外普测工作，在七年的检测工作中共发现各类缺陷2212处，其中重大缺陷357处，紧急缺陷171处，一般缺陷1684处，在大量的检测工作中共发现设备故障2312处、其中外部故障2080处，内部故障232处。
缺陷按内外部故障分类见表7—1
分类
外部故障内部故障总计
年度
1995 626 82 708
1996 297 51 348
1997 407 31 438
1998 348 48 396
1999 204 12 216
2001 198 8 206
缺陷按温度等级分布情况见表7—2
分类
80℃及以下80～100℃100℃及以上总计
年度
1995 548 119 41 708
1996 264 56 28 348
1997 266 47 25 338
1998 292 69 35 396 1999 156 38 22 216 2001 158 28 20 206
作业一红外热像检测技术综述 院（系）名称机械工程及自动化学院科目现代无损检测技术 学生姓名X X 学号XXXXXXXX 2016 年1X 月1X 日
红外热像检测技术综述 XXXX XXXX 目录 1 红外热像检测技术的原理介绍 (1) 2 红外热像检测技术的应用 (2) 2.1材料的内部制造缺陷的红外热像检测 (2) 2.3结构内部损伤及材料强度的检测 (3) 2.4在建筑节能检测中的应用 (3) 2.5建筑外外墙面饰面层粘贴质的检测 (4) 2.6在建筑物渗漏检测中的应用[13] (4) 3 红外热像检测技术国内外发展现状 (5) 3.1红外热像检测技术国外发展现状 (5) 3.2红外热像检测技术国内发展现状 (7) 4 参考文献 (10) I
1 红外热像检测技术的原理介绍 红外热成像检测技术采用主动式控制加热激发被检物内部缺陷，通过快速热图像采集和基于热波理论图像处理技术实现缺陷检测。它通过光学机械扫描系统，将物体发出的红外线辐射汇聚在红外探测器上，形成红外热图像，由此来分辨被测物体的表面温度。该技术具有检测速度快、非接触、范围广、精度高、易于实现自动化和实时观测等诸多优点，适合于裂缝、分层、积水、冲击损伤等问题的诊断。 红外线和可见光及无线电波一样是一种电磁波，红外线的波长比可见光长，比无线波短，为0.78~1000m μ，可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度，都会因为分子的东{转和振动而发出“辐射能量”，红外辐射是其中一种。如果把物体看成是黑体，吸收所有的人射能量，则根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律，在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为: ()40 ,M M T d T λλσ∞==? (1.1) 式中:()()152121,exp 1c M T c W m m T λλμλ---??????=-???? ?????? ??? 为黑体的光谱辐射度;1c ，2c 为辐射常数，8241 3.741810c W m m μ-=???，42=1.438810c m K μ??，σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，8245.6710W m K σ---=???，实际的大部分人工或天然材料都是灰体而不是黑体材料，与黑体不同，灰体材料的发射率1ε≠，灰体表面能反射一部分入射的长波()>3m λμ辐射，因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成，用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和ap M ，但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体，将ap M 称为表观辐 射度，为便于理解，一般将其转换为人们较熟悉的温度单位，称为表观温度ap T ，即: ()()()()04,,ap t l ap ap M M T M T d T λελλρλλλσ=+=? (1.2) 上述的表观温度ap T ，即为红外探测器测量所得温度。在无损检测中测量距离一般较近，可以忽瞬大气的影响，故被测物体的表面发射率。的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。
疫情的爆发，鉴于其特征之一即发热咳嗽这一典型症状，当下在公共区域的疫情监控与防治环节，非接触式人员测温筛查成为关键的防疫手段。相较于传统的接触式体温筛检设备，非接触式设备可以依托红外线强度对目标体进行在线温度监测，实现了有效快速的筛检人群，大幅提升了筛选效率。在本次疫情防控当中，基于红外热成像技术的测温筛查设备红外热像仪装备需求旺盛。 红外热成像仪怎么实现人体测温？ 正常人体的温度分布有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成了不同的热场，当人体某处发生疾病或功能改变时，该处血流量会相应发生变化，导致人体局部温度改变，表现为温度偏高或偏低，通常人体体表的比较高的温度一般处于鼻根部周围及眼窝、口腔内部等部位，该部位的血管较多且表皮较薄，可以很好地反映被测人体的温度状态，故红外热像仪检测人脸部的位置为宜。 根据这一原理，通过热成像系统采集人体红外辐射，并转换为数字信号，形成伪色彩热图，利用专用分析软件，经专业医师对热图分析，判断出人体病灶的部位、疾病的性质和病变的程度，为临床诊断提供了可靠依据。
为什么要用红外热成像仪做体温初筛呢？ 1.提示炎症：鼻炎、副鼻窦炎、口腔炎症、咽喉炎、甲状腺炎、肺炎、胆囊炎、阑尾炎、胃肠炎、前列腺炎、附件炎等全身各部位的炎症。 2.肿瘤的早期预警：鼻咽癌、甲状腺癌、肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌、肠癌、皮肤癌等癌症的预警作用。 3.周围神经疾病的提示：面瘫、面肌痉挛、偏头痛、三叉神经痛的提示。皮肤疾病的提示与研究，烧伤与冻伤面积与深度的测定，植皮疗效的观察。 4.血管疾病的提示：人的肢体温度主要由血液循环状态所决定，当存在血管病变时，血循环发生障碍，皮温降低。如闭塞性脉管炎、动脉栓塞、动脉瘤等，通常表现为病变部位温度异常，用红外热像仪可清楚显示出病变部位及范围。用红外热成像技术，不但能显示出病变的存在，而且能看出各趾病变的程度和范围，通过早期诊断和及时治疗，可避免肢体发生严重损害，如溃疡和坏死。 红外热像仪，契合疫情防控对高效安全测温的要求，最近备受各方关注。
红外测试技术培训试 题
红外测试技术培训试题 一、 单选题 1. 红外成像仪的色标温度量程宜设置在环境温度加 左右的温升范围内。 （ ） （a ） （A ）10K-20K （B ）5K-10K （C ）15K-25K （D ）20K-30K 2. 下图中哪个成像图不符合“确保被测设备不被遮蔽”原则（ ） （d ） 3. 在进行红外测试时，有以下步骤需要遵循，①重点、温度异常点精确测 温，②全面测温，③环境检测；应遵循的正确顺序为：（ ） （c ） （A ） ③①② （B ） ②③① ℃ 51.5℃3540 4550AR01℃51.5℃ 35404550 AR01℃ 51.5℃ 35 40 4550 AR01℃51.5℃ 35 404550 AR01 （A ） （B ） （C ） （D ）
（C）③②① （D）②①③ 4.对变压器进行红外诊断，应开变电站第种工作票。（）（b） (A) 第一种工作票 (B) 第二种工作票 (C) 第三种工作票 5.在红外诊断对环境的要求中，下列说法不恰当的为（）（b） (A) 环境温度一般不宜低于5℃、相对湿度一般不大于85% (B) 最好在阳光充足，天气晴朗的天气进行 (C) 检测电流致热型的设备，最好在高峰负荷下进行。否则，一般应在不低于30%的额定负荷下进行 (D) 在室内或晚上检测应避开灯光的直射，最好闭灯检测 6.在对红外热像仪拍摄的图像进行分析时，采用的是表面温度判别法，下列 解释准确的为( ) （d） (A) 同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行相比较 (B) 与红外测试的历史数据作相比较 (C) 在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随 负载、时间等因素变化的方法。 (D) 将所测得温度、与环境的温差，与设备运行规定值相比较 7.红外检测中，精确检测要求设备通电时间不小于（）（c） (A) 2h (B) 4h (C) 6h (D) 8h
红外检测技术在电气设备热故障预测与处理的应用探讨杨家 贤 摘要：经济的发展和人们生活水平的不断提高，使得电网的供电负荷不断攀升，电气设备因发生热故障而导致安全事故频发，为了可以及时检测出电气设备的热 故障而使用红外检测技术，从而确保设备可以稳定高效安全地运行。 关键词：红外检测技术；电气设备；过热故障；预测和处理 1引言 电气设备在使用电源为动力能源时，会存在发热的情况，而当设备零部件破损、缺少维护或者动力能源质量不合格的时候，集体的发热情况会超出正常的范围，从而引起设备的热故障，造成电气设备无法安全高效运行。而在物理学中， 我们知道物体的温度只要高于绝对零度，则势必会向四周辐射其特有的红外线，，因此科研人员运用此原理发明了红外检测技术，用于观察和分析物体的温度和热 分布情况，以此分析物体过热部位是否存在故障。因此，在本文中简述红外检测 技术的工作原理，并对该技术预测和处理电气设备的热故障进行用探讨，以供参考。 2红外检测技术概述 自然界中，物体的温度都较绝度零度（-273.15℃）高，因此物体就会向外周 放出其热辐射，而热辐射属于红外线，可以通过红外检 3.1电气设备易发热的部位 对设备的长期管理工作中，对其进行深入地分析，可以得知电气设备在运作 时发热较为严重的部位为：设备的电缆接头、出线接头、母排接头、穿墙套管和 隔离开关闸口等部位；其中变压器易过热的部位为套管的接线位置，电抗器的易 过热部位为中性点接地的局铁地，而电力电容器的易过热部位则为母线排连接和 跌落保险处。 2.2导致电气设备出现过热的因素 在对电气设备的各个易发热部位进行观察和分析，可以得知导致设备出现过 热现象的主要因素有两个，以下对两个进行分析。 2.2.1发热部位位于较为封闭的工作环境，这容易导致电气设备在工作时此处 的部件热量无法及时散发出去以降低该部位的温度，从而导致该部位温度异常升高，导致过热故障的发生，具体的原因有：①油浸高压导致漏油的电气设备出现假油位或者缺油的情况；②磁回路设备因漏磁、铁芯质量较差或者片间局部绝缘发生破损等原因无法正常工作；③设备因缺少适当的检修维护，导致长期工作的固体绝缘体材料出现氧化和高压所致的老化现象，降低了固体绝缘材料工作质量，从而减弱了电气设备的绝缘能力；④液体绝缘介质因其性能不佳、长期运作受潮或者化学性质发生变化，导致介质的性能降低。以上的原因，均会导致电气设备 的易热部位处于散热不佳的隔热环境中，影响设备的散热，从而导致设备出现过 热故障，这需要引起工作人员足够的重视。 2.2.2设备致热效应部位发生裸露，导致该部位裸露的导电边接体和接触面之 间的接触电阻的次数增多，从而导致该部位过热，通常引起致热效应部位裸露的 原因有：①设备的零部件在生产制造的时候未达标，导致设备的质量不过关，存在接触表面存在粗糙、氧化和焊接不当等情况而引起接触电阻的增大；②接触面间因局部出现放电现象，导致用于导电的连接体温度升高，而温度过高会导致金
电网设备状态检测技术培训 ---------红外检测技术
安徽省电力科学研究院 王庆军 2011年3月
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
主讲人简介
王庆军,安徽省电力科学研究院高压所副所长，国网 公司技术专家 长期从事红外检测技术研究工作 公司技术专家，长期从事红外检测技术研究工作。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
? ? ? ? ?
一、红外检测基本知识及术语 红外 测基本 及术语 二、红外热像仪的操作使用 三、判断方法 判断 法 四、诊断依据及缺陷类型确定 、诊断依据及缺陷类型确定 五、电气设备红外缺陷典型图谱
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
一、红外检测基本知识及术语 红外检测基本知识及术语
? 1 、红外线是 、红外线是一种电磁波（英国物理学家 种电磁波（英国物理学家 赫胥尔 1800 年发 现） (0.75 ￣1000 微米) ，位于可见光红色光带（0.38￣0.78 微米）之外，普通玻璃能透过可见光，但是却几乎不能透 过红外线。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
? 2 2、热传输的方式 热传输的方式 热传输有三种方式，分别是：传导、对流和辐射。对流通常只发生 在流体介质中。 介质中 ? 3、红外热像仪一般是由三部分组成： 红外探测头、图像处理、监视器。 ? 4、焦平面红外探测器的工作原理： 是依靠探测微型辐射热量的热探测器(Microbolometer)。探测器通过吸 收 射的红外辐射致使自身温度上升，从而引起探测器电阻变化，在 收入射的红外辐射致使自身温度上升，从而引起探测器电阻变化，在 外加电压的情况下进而产生信号电压。 ? 5、黑体： 任何情况下对一切波长的入射辐射的吸收率都等于1的物体。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
带电设备红外诊断技术应用导则 参照中华人民共和国 电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》 《华北电网有限公司红外技术管理制度》 1、从事红外检测与诊断工作的人员应具备以下素质： (1)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉红外检测与诊断技术的基本原理，掌握红外检测仪器的工作原理、主要性能、技术指标以及操作方法，并能熟练操作红外检测仪器。 (2)从事红外检测与诊断工作的人员应了解电气设备的性能、结构、运行状况。 (3)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉掌握中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》和本管理制度，掌握《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分、电力线路部分）（试行）》和现场试验的有关安全规定。 2、红外检测的范围：只要表面发出的红外辐射不受阻挡都属于红外诊断的有效监测设备。例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。 二、红外检测与诊断的基本要求 (一)对检测设备的要求 1、红外测温仪应操作简单，携带方便，测温精确度高，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰，仪器应满足现场带电实测对距离的要求，并应能对表面放射率、大气环境参数、测量距离等进行修正以保证测量结果的真实性。 2、红外热电视应操作简单携带方便，有较好的测温精确度，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰图像清晰，具有图像锁定、记录、输出和简单的分析功能。 3、红外热像仪应图象清晰、稳定，不受测量环境中高压电磁场的干扰，具有较强的图象分析功能，具有较高的热传感分辨率和图象分辨率，空间分辨率应满足实测距离的要求，具有较高的测量精确度和合适的测温范围。 (二)对被检测设备的要求 1、被检测设备应为带电设备。
红外热像检测技术在土木工程中的应用 摘要 经济的快速发展，使得我国的基础设施不断完善，许多已经建成并且投入运营的工程在运行过程中可能会出现各种各样的缺陷和问题，传统故障排查方法存在着低效率、高成本和一定的安全问题，并不能真正满足工程项目的检测需求。尤其是现代钢混结构工程，属于多种材料的复合，不仅结构复杂，在性质方面也存在很大的分散性，使得红外热像检测技术在土木工程中并没有得到非常广泛的应用。基于此，本文从国内外的研究现状出发，对红外热像检测技术进行了全面分析，并就其在土木工程中的应用进行了研究和探讨。 关键词：红外热像检测技术；土木工程；混凝土缺陷；应用 引言：结合大量的工程实践分析，在施工及运行过程中，受材料、工艺、环境等因素的影响，不可能完全不出问题。即使是非常轻微的质量缺陷，如果无法及时发现和处理，经过一段时间的发展后都可能会对结构整体的稳定性和耐久性造成影响，严重的甚至会引发工程事故。现阶段，我国对于桥梁、高架、堤防等土木工程构筑物的常用检测方法包括了雷达法、超声波法、冲击回波法等，这些方法各自都有着自身的优势，同样也存在一定缺陷，限制性较强，检测结果的准确性和可靠性也无法保障。基于此，应该在土木工程领域引入红外热像检测技术。 第 1 章: 国内外研究现状如何在不破坏混凝土结构的情况下，实现对其结构缺陷的准确检测，是国内外一致研究的问题。虽然目前存在许多能够实现混凝土无损检测的方法，但是无论哪种方法都存在一定的缺陷和不足，并不能真正满足土木工程事业发展的实际需求。从国内外的研究现状出发，对几种常见技术进行分析：首先是超声检测，主要是用相应的超声波仪器产生超声波，然后将超声波引导进试件中，通过与试件材料的相互作用，超声波的波长和方向会出现一定的变化，形成反射、透射或者散射等，然后被预先设置好的检测设备接收，检测人员根据接收到的超声波特征信息，对试件的性能进行评估，对其内部是否存在缺陷做出准确判断，具有适用性强、穿透力强、定位准确、灵敏度高、成本低廉等优势，不过其在应用中采用的是穿透测试的方法，需要构建两个相对的测试面，因此难以在路面、墙体、护坡以及衬砌结构中得到有效应用，缺陷的位置和形状会在一定程度上影响检测的结果[1]。 其次是雷达检测，其基本原理是依照雷达波在混凝土中传播的速度受介质介电常数影响，如果遇到缺陷等介电常数变化相对加大的目标，雷达波会出现发射或者散射的情况，依照接收到的反射波形以及传输时间内，能够准确判断混凝土内部状况。雷达检测法采用的是单面检测模式，结果呈现出断面图，检测速度快且成果直观。但是，混凝土雷达仪的雷达虽然具备较高的分辨率，但是穿透能力不足，无法穿透金属，也就无法实现对钢筋结构下混凝土缺陷的有效检测，加上以进口为主的设备来源使得检测成本偏高。 然后是声发射检测，声发射指应力松弛过程中释放的以应力波形式传播的应变能，受荷载影响，混凝土结构会发生形变，若形变超出本身弹性极限，则会引发开裂问题，释放应变能，形式包括光能、声能、热能等。可以在混凝土表面设置发射传感器，通过对不同位置接收声能到达的时间差，可以对声发射源也就是缺陷的位置进行准确判断，帮助技术人员了解混凝土结构的内部状况。不过，声发射信
红外热像仪应用——电机检测 随着红外技术的不断发展，热像仪逐渐被应用于越来越多的民生行业。美国福禄克热像仪作为行业佼佼者，通过多年的推广和开发，已获得各领域工程师的广泛认可，此文将通过真实案例和热图的解说来阐述美国福禄克热像仪是如何应用于点击检测的。 电机是国民经济各部门大量采用的一种动力机械设备，温度是电机工作的重要指标，超过额定温度时每升高10℃，则电机的寿命将缩短一半。电机是企业维持正常生产的重要保证，使用fluke 红外热成像仪对电机进行检测是保证正常生产系统运行的重要措施。 电机温度异常的主要原因 1 电机电气接线接触不良或老化导致电气接线温度异常； 2 电机外壳由于铁心老化、散热不良导致外壳温度过高或温度不均匀； 3 与电机连接的轴承、连轴器由于润滑不良 电机热缺陷的特征描述 1、电机电气接线 根据以往红外热像测试的经验来看，电机电气接线以及线缆接头缺陷所导致的异常发热比较常见。主要原因是： 散热不良导致电机外壳温度异常
1）氧化腐蚀：金属表面严重锈蚀氧化，造成金属接触面的电阻值乘几十倍到几百倍的增加； 2）导线断股、接头松动：导体连接部位长期受到机械振动，使得导体压接部位的螺丝松动、导线断股电阻值增大。 3) 因为结构设计、安装工艺质量所引起的异常发热 2、电机外壳温度分布 电机是按照绕组绝缘的热容量进行分级的，过高的热量会使绕组绝缘迅速老化失效，外部运行温度通常比内部温度低大约 20C 。电机外壳温度过高主要表现在两个方面： 1）外壳部分区域温度过高：导致的原因可能是内部铁芯、绕组因绝缘层老 化或损坏导致短路。 2）外壳整体温度过高：电机的周围的空气流动不充分，或电机散热系统出现问题，电机外壳整体温度异常。 3）与电机连接的轴承、连轴器:1)过度润滑；2)缺乏润滑；3)未对准通常会导致轴承问题。 AR01 AR01 电机控制器过热 电机外壳温度不均匀
红外热成像检测技术的应用和展望 摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势
红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，
红外检测技术在医药学中的应用 1摘要 近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在0.75—2.5 m之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 2现代红外光谱分析技术 现代近红外光谱（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，除一些专业分析工作人员以外，近红外光谱分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注，并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套近红外光谱分析技术（近红外光谱分析仪器、化学计量学软件、应用模型）的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮，国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国，想在第一时间占领中国的近红外光谱分析仪器市场。由此也可以看出近红外光谱分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来，近红外光谱分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。 现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 与常规分析技术不同，近红外光谱是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型（标定模型）来实现对未知样品的定性或定量分析。具体的分析过程主要包括以下几个步骤：一是选择有代表性的样品并测量其近红外光谱；二是采用标准或认可的参考方法测定所关心的组
红外热像仪在电机检测的应用 电机是工业的骨架。据美国能源部估计，仅仅在美国，工业中就运转着4000万台电机，这些电机耗用了整个工业所消耗的电力的70%，这就足以说明电机的重要性。将热成像作为一种电机状况监视技术而融入到您公司的维护计划中以避免高昂的故障，可为您带来极大好处。通过使用红外热像仪，您可以二维图像的方式来捕获电机的红外温度测量值。电机的热图像可揭示出由其表面温度所反映出来的运转状况。这种状况监视是一种用于避免对生产、商业电机是工业的骨架。据美国能源部估计，仅仅在美国，工业中就运转着4000 万台电机，这些电机耗用了整个工业所消耗的电力的70 %，这就足以说明电机的重要性。 将热成像作为一种电机状况监视技术而融入到您公司的维护计划中以避免高昂的故障，可为您带来极大好处。通过使用红外热像仪，您可以二维图像的方式来捕获电机的红外温度测量值。 电机的热图像可揭示出由其表面温度所反映出来的运转状况。这种状况监视是一种用于避免对生产、商业和机构过程至关重要的系统中电机发生故障的一个重要方法。这种预测性措施非常重要，因为在关键系统出现故障时，不可避免地会增加成本，需要重新分配工人和材料，从而使生产效率降低，如 理想情况下，您应该在正常运行条件下对正在运转的电机进行检查。与只在单点采集温度的红外温度不同，热成像仪可以针对所有关键部件，一次捕获成千上万个点的温度：电机、联轴器、电机与轴的轴承和减速器。 每台电机都在一个特定的内部温度下运转。其它部件的温度不应与电机外壳的温度一样高。所有电机的铭牌上都应列出标准运转温度。虽然红外成像仪无法看到电机内部，但外部表面温度足以指示出内部温度高低。随着电机内部温度的升高，其外表面的温度也升高。因此，通晓电机的有经验的成像人员可以通过热成像来识别不正常状况，如空气流量不足、轴承即将失效、联轴器出现问题以及电机的定子或转子的绝缘性能恶化等。 一般来说，设计一条将所有关键电机/驱动器组合包括在内的定期检查路径是一个非常好的做法。检查之后，将每个设备的热图像保存到计算机上，并随时间跟踪测量结果。这样，您就会获得可用于比较的基础图像，可以帮助您确定一个热点是否正常，并帮助您在维修之后确认维修是否有效。 存在安全问题的设备状况应该具有最高的维修优先级。NETA（国际电气测试协会）提供的指南规定，当相似负载下相似部件的温度差超 过15 °C（27 °F）时，应该立即进行维修。该组织还建议，当部件与环境空气的温度差超过40 °C（72 °F）时，也要立即进行维修。
红外探测技术 红外检测技术基本原理 红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。 红外线是波长在0. 76?1000 U m之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射在真空中的传播速度 C=299792458m/s ?3xlO lu cm/s 红外辐射的波长 A = — co 式中：C:速度 2：波长 3 :频率 红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外
线。其中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系，根据普郎克定律： D一GxL （瓦?厘米”"微米"） 式中： P一波长％,热力r AT 学温度为T时，黑体的红外辐射功率。 C一光速度 (axiomcm/s) C—第一辐射常 数二3.7415X104（瓦厘米?微米2） 之一波长（微米），T热力学 温度（K）温度辐射的能量密 度峰值对应的 波长，随物体温度的升高波长变短。 根据维思定律：人理（urn） T 式中： A一峰值波长，单位：um T一物体的绝对温度单位K 物体的红外辐射功率与物体表面绝对温度的四次方成正比，与物体表面的发 射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系，根据斯蒂芬—波尔兹曼定 律：
红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义： 上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。 线列：以60元、120元、180元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA)： 致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720 元阵列也已有了； 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代： 第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像； 第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面； 第三代：凝视型焦平面； 第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。
红外热成像技术用于管道检测 管道是生产的重要设备，利用热像仪检测管道堵塞、减薄、腐蚀、渗漏等故障 ，从而避免 对环境及人员造成伤害；也可以使用热像仪对管道的保温进行检测 和评估，从而减少能耗， 达到节 能效果。 红外热像仪在检测管道中的应用 对管道进行温度检测一般有以下应用： 1管道堵塞，由于堵塞部位和其他部位热容量不同 导致温差，这些温差传递到管线外壳，就可以使用红外热像仪在管 道外部拍摄到故障。2管 道内壁受磨损或是腐蚀导致减薄， 其温度会比正常部位温度偏高， 从而可以检测出故障。3 管道由于局部温度波动较大导致材料热疲劳造成裂纹、 泄漏，故障处会渗漏管道内介质， 如 果管道内介质为低温介 质（如氨气）或是高温介质时，管道渗漏介质与管道外壁温差不同， 可使用红外热像仪拍摄到故障。 4管道保温脱落，其脱落处温度偏大，可在热像图中清晰 显示。热像仪还可检测出管道温度， 作为保温是否达到规定 效果的判断依据。5换热器炉 管堵塞或是内漏，导致换热效率降低，影响正常生产和造成能源浪费， 可以使用热像仪检查 出故障。6加热炉或是反应器炉管在高温高压和腐蚀性强的环境下工作，会造成热斑、龟 裂、渗碳、氧化、热裂、减薄等，严重影响其使用寿命。利用 谱盟光电红外热像仪通过窥视 孔对炉内炉管测试，可得到故障的热图像，为维修炉管的实施方案提 供依据。 典型客户： 石化行业：衢州巨化、独山子石化、扬子石化-巴斯夫等 制药行业：强生制药等 冶金行业：武汉钢铁公司、马鞍山钢铁公司、鞍山钢铁公司等 红外热像仪的优点 1管线的积炭、减薄、裂纹；换热器、反应器等设备炉管内漏、堵塞等故障往往肉眼无法发 现，热像仪可以检测出细微 的温度变化，在此基础上，我们可迅速判断出故障。 2 FLIR 已申请专利的画中画及 MSX 多波段动态成像技术除了拍摄红外图像外， 还同时捕获一幅数字 照片，将其融合在一起，有助于识别和定位故障，从而能够在第一时间正确的修复故障。 3 谱盟光电FLIR T400系列热像仪配备了功能强大的软件， 用于存储和分析热图像并生成专业 报告。通过该软件，可以对存储在从 热像仪下载的图像中发射率、反射温度补偿以及调色 管熾与支按岸按处有 保
红外无损检测技术在工程中的应用 符郁林 （温州大学物理与电子信息工程学院,浙江温州325035） 摘要：无损检测已经成为工程质量检测中的主流。其中红外检测能在不同温度场、广视域的进行快速非接触式的连续扫描测试，成为已有的无损检测技术功能和效果的补充。尤其是在高层建筑的外装饰物以及建筑节能检测中应用广泛，但仍然存在着很多不足需要进一步改进。 关键字：红外无损检测；红外成像仪；工程应用；改进 The application of infrared Non-destructive Testing in engineering Fuyulin ( College of physics and electronic information engineering of Wenzhou University,Wenzhou Zhejiang 325035) Abstract: Non-destructive Testing (NDT) has been widely applied to engineering testing. Infrared Non-destructive Testing (INT) can be used in rapid test continuous Scan Test in every kind of temperature field, it has already been the supplement in the functions and effects of other NDT technology. It is especially popular in the quality testing of high-rise building's outside ornaments and building energy efficiency testing. However there are still several inadequates in the INT technology needed for researchers to further improve. Key words: Infrared Non-destructive Testing; Infrared imager; application in engineering; improvement
光电检测技术与应用 论文 题目：红外测距传感器的工作原理及使用 院系：机电工程学院 班级：测控xxxx 完成日期：2017/5/6 小组：第x组 小组成员：xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要： 利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 关键字：光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术，主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等，具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点，在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用，如光扫描、光跟踪测量，光纤测量，激光测量，红外测量，图像测量，微光、弱光测量等，是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。
二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单，分为信号的处理器，受光器，光源。在实际检测过程中，受光器在获得感知信号后，就会被反映为不同形状、颜色的信号，同时根据这些器件所处在的不同位置，就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光，例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展，光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后，会以不一样的方式触摸这些被检测物中，直到照射到检测系统中的受光器中，同时受光器在此刺激下，会产生一定量的电流，这就是我们常说的光敏性的原件，实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件：红外测距传感器 原理：其输出为电压数值，通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。
红外检测技术及应用 红外基本概念 红外线：白色的太阳光被分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色，位于可见光红光外侧，人眼看不见的光线叫红外线。 红外线是电磁辐射频谱的一部分，电磁频谱中包括无线电波、微波、可见光、紫外线、伽马射线和X光。红外线是一种电磁波，它的电磁波谱图见下： ●按波长红外波段通常又分成四个较小的波段：近红外、中红外、远红外、极远红外。 ●红外线波长通常以微米来表示。红外频谱范围从0.7微米至1000微米。 ●实践中，红外温度测量使用的波段范围为0.7微米至14微米。 ●红外线遵循可见光所遵循的规律：直线传播，反射、折射。 任何大于绝对零度（-273C）的物体都会向外界辐射热能。红外测温仪就是通过接受物体辐射的红外能量而计算出物体的表面温度。 ●黑体：一个吸收所有碰撞它的任何波长红外辐射的物体被定义为黑体。 黑体辐射：实际上的黑体就是一个空腔，上面开有一个小孔，当空腔达到某一温度并处于热平衡时，从小孔射出的红外辐射就具有稳定的特性，称为黑体辐射。 基本热传导理论： 传导模式： ?辐射 ?传导 ?对流 ●传导： 热量传导取决于： ?传导率（k）和厚度（L） ?温差△T（从一侧到另一侧） ?面积A 传导率值 ●常见材料的k值 ●数值越大，传导性越强
温差△T的变化 ?△T增加，热传导也增加 ?△T降低，热传导也降低 ?无△T，也没有传导 ●对流： 对流传导的热能取决于： ?h 值（对流系数） ?温差△T（从表面到该流量的一点） ?面积A 对流系数（h）取决于： ?流速 ?流量方向 ?表面状态 ?几何结构 ?粘度 不能简单地用数量表示 温差： 如传导情况一样 ?△T增加，热传导也增加 ?△T降低，热传导也降低 ?没有△T，也没有传导 ●辐射 一个表面的辐射热能取决于： ?σ = S-B 常数 ?发射率（ε） ?温度（T） 一个热表面要比一个凉爽的表面放射更多热辐射（如果两个是同样材料的话）发射率： ?一种材料性质 ?一种“效率系数” ?校正值= 0-1.0 ?黑体= 1.0 ?实体= <1.0. 高发射率表面 ?油漆（任何颜色），绝缘带或者强氧化物质表面 ?可靠的、可重复的温度测定 低发射率表面 ?低辐射 ?高热反射 ?必须考虑到背景 ?在0.6发射率以下辐射温度难以正确地测定 发射率可以根据以下而变化: ?材料 ?表面
红外热成像技术的应用十分广泛，工业生产、电力、消防、医疗、农业等行业都有红外热像仪的身影。玻璃瓶在生产过程中温度非常高，很多设备都是在高温下工作的，因此对于玻璃生产工厂设备和生产过程中的玻璃温度的检测十分重要，这对于生产出高品质的玻璃有着重要的意义。而红外热成像技术对于非接触式温度检测方面有着非常有效且实用的价值。 一、红外热像仪的工作原理 任何物体只要温度高于绝对零度（-273℃）就会向外发射出红外辐射，物体温度不同，辐射能大小也不相同。红外热像仪是一种能够捕捉到物体表面红外辐射能量，并将其转变为人眼可见的热量分布图像的一种仪器设备。 二、红外热像仪在玻璃制造工厂的应用 凝固的玻璃离开锡浴后，会被送往玻璃退火窑，让其逐渐冷却以除去内应力。冷却速度对于确保玻璃在不会在切割阶段破裂非常重要。因此频繁、精确的温度测量对于此应用至关重要。 因为温度下降的范围较广，在退火窑中进行温度测量会有一定的困难。需要确保在玻璃冷却到环境温度的整个过程中精确测量其温度。严密控制温度可确保完全消除内应力。使用红外热像仪可以获取玻璃离开退火窑时高分辨率的玻璃热图像，有助确保产品质量一致，并及早发现任何工艺问题。同时，进行玻璃的表面测量还有助监测其横向温度分布的均匀性。
1.玻璃瓶罐成型过程中的应用 1）初模 初模温度分布不均匀时，会导致很多瓶身缺陷，如厚薄不均等。若操作工不能及时了解初模的温度，产品的质量会无法提升上去，因此，可以利用红外热像仪检测初模的温度高低，再进行生产调整。 2）芯子 芯子过热或过冷会导致瓶口部裂纹或芯子粘料，在双滴料与三滴料制瓶机上，由于各模腔工况不相同，其芯子冷却风的调整也各不相同。需要利用红外热像仪进行温度测定，再根据工况进行一些微调，以免产生瓶口部裂纹或芯子粘料。 3）闷头 闷头是初型模的模底，它接触玻璃料时间很短，不工作时会上升或摆出，散热情况较好，若闷头的温度与初模的温度温差过大，瓶底将会产生闷头印深、闷头印歪斜、瓶底厚薄不均等缺陷。因此需用红外热像仪检测闷头的温度，若与初模温度差别太大，需要进行一定调整。 2.红外热像仪在玻璃生产厂变压器的温度监测应用 变压器等电气设备是和生产紧密相关的设备，一旦发生异常情况，会直接造成工厂生产设备停止运行，甚至会造成灾难性的故障。但是变压器等电气设备在