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
ωλc
=
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
151?= （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=4107415.3?（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
?J/K）
.1-
10
380662
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
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
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
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
缺陷按温度等级分布情况见表7—2
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
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。
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，
红外检测方法 红外线的划分 1672年英国著名科学家牛顿首次用三棱镜将太阳光分解为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色，开始了可见光光谱学的研究.英国著名天文学家赫胥尔在研究太阳光谱中各单色光的热效应时，发现最大的热效应是出现在红色光谱以外，从而发现了红外线的存在。英国著名物理学家马克斯威尔在研究电磁理论时，证实了可见光及看不见的红外线，紫外线等均属于电磁波段的一部分，从而把人们的认识统一到电磁波理论中。从波长为数千米的无线电波， 到波长为10-8A ～10-10A(1A=10-4 μm )的宇宙射线均属于电磁波的范围，而可见光谱的波长从0.4～0.76μm 仅占电磁波中极窄的一部波段。红外光谱的波段为0.76～1000μm ，要比可见光波段宽得多。为了研究和应用的方便。根据红外辐射与物质作用时各波长的响应特性和在大气中传输吸收的特性，可把红外线按波长划分为四部分： ①近红外线——波长为0.76～3 μm ； ②中红外线——波长为3～6 μm ； ③远红外线——波长为6～15 μm ； ④超远红外线——波长为15～1000 μm 目前，600 ℃以上的高温红外线仪表多利用近红外波段。600℃以下的中、低温测温仪表面热成像系统多利用中、远红外线波段，而红外线加热装置则主要利用远红外线波段。超远红外线的利用尚在开发研究中。 红外线辐射的基本定理 ①辐射能 Q ——辐射源以电磁波形式所辐射的能量(J)。 ②辐射功率 P ——辐射源在单位时间内向整个半球空间所发射的能量 (w ／s)。 ③辐射度M ——辐射源单位面积所发射的功率， ( W/m -2 )。一般，源的表面积A 越大，发射的功率也越多。因此辐射度M 是描述辐射功率P 沿源表面分布的特性。辐射度在某些文献上又称为辐出度或辐射出射度等。 ④光谱辐射度M λ——表示在波长λ处单位波长间隔内，辐射源单位面积所发射的功率。即 单位波长的辐射度， ( W/m 2·μm )，通常辐射源所发出的红外电磁波都是由多种波长成分所组成(全波辐射)。前述的辐射度M 是描述全波辐射的，因此又称为全辐射 度。而光谱辐射度则是描述某一特定波长成分的辐射度。而光谱辐射度则是描述某一特定波长成分的辐射度。 ⑤黑体的概念——黑体是为了研究方便而引入的一种理想物体。它定义为能在任何温度下将辐射到它表面上的任何波长的热辐射能全部吸收；并与其它任何物体相比，在相同温度和相同表面积的情况下其辐射功率为最大的一种物体。黑体辐射可用黑体炉来模拟。对 此，19世纪末叶的物理学家们曾做了大量实验工作，为非黑体辐射的研究奠定了基础。 ⑥比辐射率 ——定义为在相同温度及相同的条件下，实际物体(非黑体)与黑体的辐射度的比值，即： 黑体的辐射度实际物体的辐射度==b M M ε 有的文献还定义了光谱比辐射率 黑体的光谱辐射度实际物体的光谱辐射度== b λλεM M Q P t ?=?P M A ?=?M M λλ?=?
红外检测技术
红外技术的基本概念 红外线是一种电磁波。因此具有电磁辐射的 特点： 波动性 传输不需要介质 红外辐射就是热辐射 红外线也是一种光线。但是人眼看不见的光 线，具有粒子性，对红外线的研究也属于光学 范畴。
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红外的历史
1800年，赫胥耳利用太阳光谱色散实 验发现了红外光。 验发现了红外光。 1835年，安培宣告了光和热射线的同 一性。 一性。 1870年，兰利制成了面积只有针孔那 样大小的探测器， 样大小的探测器，并用凹面反射光栅、 并用凹面反射光栅、 岩盐及氟化物棱镜来提高测量色散的能 力，这为红外应用的重要方面——航空 摄影奠定了基础
通常取可见光谱中红光末端为780 通常取可见光谱中红光末端为780nm， 780 ，比它长的光 就是红外光， 就是红外光，或称为热射线。 或称为热射线。
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红外的历史
1880年，“红外”一词出现在阿贝尼的文章中（ 一词出现在阿贝尼的文章中（最 早）。 1888年，麦洛尼用比较灵敏的热电堆改进了赫胥耳的 探测和测量方法， 探测和测量方法，为红外技术奠定了基础。 为红外技术奠定了基础。 1904年，开始采用近红外进行摄影。 开始采用近红外进行摄影。 1929年，科勒发明了银氧铯（ 科勒发明了银氧铯（Ag-o-Cs）光阴极， 光阴极，开 创了红外成像器件的先河。 创了红外成像器件的先河。 二十世纪30年代中期， 年代中期，荷兰、 荷兰、德国、 德国、美国各自独立研制 成红外变像管， 成红外变像管，红外夜视系统应用于实战。 红外夜视系统应用于实战。 1952年，美国陆军制成第一台热像记录仪
热电堆：由两个或多个热电偶串接组成，各热电偶输出 的热电势是互相叠加的。
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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
近红外光谱技术在医药领域应用的新进展 摘要 近红外光谱技术是20世纪90年代以来发展最快、最近引入注目的光谱分析技之一,该技术在许多领域有着广泛的应用,尤其在医药领域.本文简要介绍了近红外光谱技术的特点,综述了近几年该技术在药物和临床分析中新的应用,初步探讨了该技术在医药领域应用中存在的局限性和今后发展的方向,并对该技术在医药领域中的应用前景进行了展望. 关键词:近红外光谱, 药物分析, 临床应用, 局限性, 综述 . 引言 近红外光( NIR)是介于可见光( Vis) 和中红外(MIR)之间的电磁辐射波, 美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为 780~ 2 526 nm 的区域, 是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区 [ 1].近红外光谱区与有机分子中含氢基团( OH、NH、CH) 振动的合频和各级倍频的收区一致,通过扫描样品的近红外光谱, 可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息,而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低, 不破坏样品, 不消耗化学试剂, 不污染环境等优点, 因此该技术受到越来越多人的青睐. 近红外光谱技术量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使其具有典型的时代特征, 20 世纪 90 年代以来, 近红外光谱技术已成为发展最快, 最引人注目的光谱分析技术,在许多领域( 农业和食品等) 检测中已作
为官方认证的检测技术, 同时在纺织、聚合物、药物、石油化工、生化和环保等领域也得到了广泛的 应用 [ 2~ 9]. 除了早期的应用外, 近几年人们又利用该技术检测物质的纯度, 解释物质的结构, 预测、评价生物的某些生理现象及变化, 监测一些天体的变化等 [10, 11]. 本文主要介绍了近红外光谱技术的特点; 综述了近几年该技术在医药分析中新的应用; 探讨了其在医药应用中存在的局限性和今后发展的方向; 并对其在医药领域应用的前景进行了展望. 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 ωλc = 式中：C:速度 λ：波长
以后改动策划类的文档可以用批注简单、明了 中药材红外光谱鉴别技术操作规程 一、红外光谱分析原理 分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱（产生红外光谱的基本条是：要有偶矩的变化）。 1 红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为 0.75 - 1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75 -2.5μm ），中红外光区（2.5- 25μm ），远红外光区（25-1000μm ）。 1.1 近红外光区（0.75- 2.5μm ） 近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。 1.2 中红外光区（ 2.5-25μm ） 绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数
据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。 1.3 远红外光区（25-1000μm ） 该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。 曲线或T-λ红外吸收光谱一般用T-1（单位为μm ），或波数（单位为cm-1）。λ波数曲线表示。纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长 中红外区的波数范围是4000-400 cm-1 。 二、红外光谱法的特点 紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。因此，红外光
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
红外热成像检测技术的应用与展望 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。 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，当检测厚度较高的构件时，难以显示缺陷结果。 2.2锁相红外热成像检测技术
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
红外无损检测是一种非接触式在线监测的高科技技术，它集光电成像、计算机、图像处理等技术于一体，通过接收物体发射的红外线，将其温度分布以图像的方式显示于屏幕，从而使检测者能够准确判断物体表面的温度分布状况。它能够检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内、外部的发热情况，对发现设备的早期缺陷及隐患非常有效。 一、红外热像仪构成及原理 红外无损检测所使用的设备叫红外热像仪，是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上。在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换为电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 二、红外无损检测技术特点 红外无损检测技术与其他检测技术相比有以下特点： 1）能实现非接触测量，检测距离可近可远 2）精度比较高
3）空间分辨率较高 4）反应快 5）检测时操作简单、安全可靠，易于实现自动化和实时观察6）采用周期性加热源加热时，加热频率不同可探测不同深度的缺陷。当频率高时，有利于探测表面微裂纹；频率低时，可探测较深缺陷，但灵敏度降低 7）采用热像仪检测能显示缺陷的大小、形状和缺陷深度 三、红外无损检测技术应用 现阶段，我国红外无损检测技术已经得到了广泛应用，主要应用于电力工业、钢铁工业、电子工业、石油化工、建筑、航空航天和医疗等领域。 1）电力方面：主要用于检测发电机组装置、输电线接头、绝缘部件等； 2）在钢铁工业方面：红外检测技术可用于冶炼到轧钢的各个生产环节，例如热风炉的破损诊断、钢锭温度的测定、高炉残缺口位置的确定等； 3）在电子工业方面：实现了印刷板电路的电动检测； 4）在石油化工方面：对高温高压状况下的设备进行在线检测，为设备的维修和养护提供支持； 5）在建筑方面：主要用于建筑节能监测和建筑物饰面层粘贴质量的检测，在建筑物渗漏和建筑结构混凝土火灾受损、受冻融等检测方面也有研究；
红外检测技术复习题 1. 从事红外光谱研究、红在红外技术中,为便于对不同波长的红外光进行研究,一般将红外辐射分为哪四个区域？ 近红外(波长λ=0.76～3um),中红外(λ=3～6um),中远红外(λ=6～2Oum),远红外(λ=20～1000um)。所谓远或近,是指红外辐射在电磁波谱中距离可见光的远、近,靠近可见光的为近红外区。 2. 外技术应用和研究中经常用到的，在大气中红外辐射透过率相对较高的3个“大气窗口”是？ 这3个对太阳光谱吸收较弱的区段,即2～2.6um,3～5um,8～14um,大气相对说来是比较透明的,常称为“大气窗口” 3. 根据哪两个条件将红外辐射源分为电源和面源？ 根据辐射源几何尺寸的大小及相距探测器的远近,可分为点源和面源。 4. 简述漫辐射的点光源辐射能传播的逆二次方定律。 作为漫辐射的点光源,它辐射出的能量是以球状向空间扩展的,距离辐射源S 为R 的球面上的辐射强度与R2成反比,这就是辐射能传播的逆二次方定律。 图1.7画出了在与点光源S 距离为R 和2R 的两个球面上,置有单位面积(如1cm 2)的检测器D 1,D 2。设点光源S 辐射于半球面内的全部红外线能量为Q,则检测器D 1,D 2接收到的辐射能分别为H l ,H 2, 212R Q H π= 2228)2(2R Q R Q H ππ== 二者之比为 2122 1=H H （1.11） 曲式(1.11)可见,单位面积上所接收到的辐射能是随距离的平方而衰减的。 该衰减特性表明,对于一定辐射能的红外光源,它的有效作用距离(当检测器灵敏度给定条件下)是有限的。为提高作用距离,或加大辐射能力度,或通过反射器(或透镜)将射线汇聚集中辐射出去。
红外诊断技术在电气设备状态检测中的研究与应用 摘要：红外诊断技术可以及时、快速的诊断出电气设备中的故障，有效的防治 由于电气设备发生故障而导致停电和停产的事故。所以，目前，大多数企业开始 加大对于红外诊断技术的应用，在电气设备检修和保障电气设备安全运行的过程中，起到了十分重要的作用。本文就介绍了电气设备红外诊断技术的意义和特点，分析了常见的电气故障，并提出了优化措施。 关键词：红外诊断；电气设备；检修；应用 电气设备的状态检修是利用设备诊断技术,在带电状态下对电气设备进行诊断、发现缺陷所进行的预知性检修。状态检修是国内外正在大力开展的科学的检修方式,它克服了定期计划检修的盲目性、具有很高的安全性和经济价值。开展电气设 备的状态检修必须进行设备诊断,设备诊断是实施状态检修的前提。诸如绝缘在线 监测、变压器色谱在线监测、变压器局部放电在线监测、瓷瓶盐密在线或离线监测、断路器性能在线监测、直流接地微机选检、红外诊断技术等,都是当前带电电 气设备的诊断应用技术。带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。它是利用 带电设备的致热效应,采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息,进而判 断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。 1、红外诊断技术概述 1.1红外诊断技术的引入及对状态检修的意义 红外诊断技术是输变电设备典型的带电诊断手段，它是利用带电设备的致热 效应，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和 缺陷性质的综合技术，在一定程度上弥补了电气设备年检预试中所不易或无法发 现设备缺陷的不足，并填补了许多高压设备缺少在线监测的空白。变电站的设备 巡视一般是通过目测、手摸和耳听设备的运行情况，其中又以目测为主。但目测 的方法有着很大的局限性，对一些有发展性的缺陷较难准确发现，特别是一些在 运行中逐渐发热的设备缺陷，要到设备发热到一定的程度后（一般都已造成运行 设备不同程度的损坏）才能被发现，这样就使设备缺陷的及时发现和处理造成延误。用示温蜡片对设备的发热缺陷检测，有时不能发现业已存在的故障，有时则 误判为出线接头发热，致使一些开关本体内的故障得不到及时处理。在设备巡视 中利用红外成像测温技术既能解决上述问题，亦能在很大程度上提高运行人员发 现设备缺陷的能力。状态检修是国内外正在大力开展和推广的设备检修方式，它 增强了设备检修的针对性和有效性，提高了设备可用率、供电可靠率及企业综合 效益。开展电气设备的状态检修必须进行设备诊断，红外诊断技术就是典型的带 电诊断手段，并且已经成为电气设备从定期检修向状态检修转变中一个不可缺少 的技术手段。 1.2红外诊断技术的特点 （1）实时监测，安全可靠电气设备的红外诊断，通常是在设备运行状态下进行的，通过红外诊断技术，获取设备所释放的红外辐射信息来实现，因此，可以 实现不停电、不停产的原则，实时获取电气设备在运行时的真实状态信息，保证 企业的正常生产。（2）采取被动检测方式，操作方便红外诊断技术，主要是监 测电气设备特定部位自身所释放的红外辐射能量，并不需要其他辅助工具和监测 设备，因此，该诊断技术设备单一，操作简单，易用性好。（3）可对大型设备 进行检测，能够快速对体积较大电气设备扫描成像，且信息显示清晰、具体、直观，监测效率高，有效降低工人劳动强度。（4）适用范围广，在当前电气预防