紅外熱像儀,顧名思義就是一種利用紅外熱成像技術(shù),通過對(duì)標(biāo)的物的紅外輻射探測(cè),并加以信號(hào)處理、光電轉(zhuǎn)換等手段,將標(biāo)的物的溫度分布的圖像轉(zhuǎn)換成可視圖像的設(shè)備,也是探測(cè)那種物體表面輻射的不為人眼所見的紅外線的設(shè)備,它反映物體表面的紅外輻射場(chǎng),也就是溫度場(chǎng)。并根據(jù)物體表面的溫度場(chǎng),定量的測(cè)量物體的某一部分的平均溫度,一般常用的紅外熱像儀分別工作在中紅外(3~5um)或遠(yuǎn)紅外(8~14um)波段。中紅外(3-5um)的紅外熱像儀主要用于冶金、化工等高溫領(lǐng)域,電力系統(tǒng)也有應(yīng)用;遠(yuǎn)紅外(8-14um)波段主要用于工業(yè)狀態(tài)檢測(cè)。
通俗地講熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。通過查看熱圖像,可以觀察到被測(cè)目標(biāo)的整體溫度分布狀況,研究目標(biāo)的發(fā)熱情況,從而進(jìn)行下一步工作的判斷。 現(xiàn)代熱像儀的工作原理是使用光電設(shè)備來檢測(cè)和測(cè)量輻射,并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系。所有高于零度(-273℃)的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射。熱像儀利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。
紅外熱像儀利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)(目前先進(jìn)的焦平面技術(shù)則省去了光機(jī)掃描系統(tǒng))接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元上,在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器之間,有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)(焦平面熱像儀無此機(jī)構(gòu))對(duì)被測(cè)物體的紅外熱像進(jìn)行掃描,并聚焦在單元或分光探測(cè)器上,由探測(cè)器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過電視屏或監(jiān)測(cè)器顯示紅外熱像圖。
目前,在電力系統(tǒng)、土木工程、汽車、化石、冶金等諸多領(lǐng)域都廣泛存在紅外熱像儀的應(yīng)用,其發(fā)展前景十分廣闊。紅外熱像儀原理的核心是波爾茲曼定律,這位在熱學(xué)領(lǐng)域貢獻(xiàn)頗多的科學(xué)家將普朗克的理論進(jìn)行了延伸,他發(fā)現(xiàn)紅外線總能量與絕對(duì)溫度的四次方成正比。
這一關(guān)系建立后,通過光敏元件對(duì)不同波長(zhǎng)紅外線的反應(yīng)值進(jìn)行數(shù)字化處理,可以反演出溫度值,就能夠得到完整的熱像圖,圖像中顏色的不同就代表了溫度的不同。紅外熱像儀經(jīng)常用于工業(yè)設(shè)備的檢測(cè),比如鍋爐、電機(jī)、變電站等等設(shè)備,如果有故障發(fā)生,其各部分的溫度會(huì)出現(xiàn)異常,可以通過熱像儀很明顯地找到故障位置。雖然熱像儀可以通過遙感的方式很方便地對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量,但是畢竟屬于間接測(cè)量方式,精度并沒有一般溫度儀那么高,當(dāng)儀器量程比較大時(shí),比如在冶金行業(yè)使用的紅外熱像儀,其量程達(dá)到幾千度,其測(cè)溫精度的差別會(huì)有±2℃。但就使用的實(shí)際需要而言,這個(gè)誤差完全在可以接受的范圍內(nèi)。如果將量程縮小,應(yīng)用一般工業(yè)領(lǐng)域中,所測(cè)量的溫度范圍只有幾百度左右,那么精度就會(huì)上升,測(cè)量的誤差將減小。紅外熱像儀屬于便攜式設(shè)備,單手操作即可,屏幕分辨率通常為240*320。然而不同的品牌在使用起來差別很大。比如其使用的光敏元件不同,熱靈敏度和分辨率也就不同。以Fluke的紅外熱像儀為例,其熱靈敏度能達(dá)到0.045℃。再比如對(duì)焦是否快速準(zhǔn)確,能否錄制測(cè)量過程,人機(jī)界面是否友好等等。
應(yīng)用途徑:
(1)對(duì)于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的不平衡負(fù)載,軸承溫度過高,碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱,繞組短路或開路,冷卻管路堵塞,過載過熱等問題進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
(2)可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行維修檢查。而對(duì)于安全防盜,屋頂查漏,環(huán)保檢查,節(jié)能檢測(cè),無損探傷,森林防火,醫(yī)療檢查,質(zhì)量控制等也比較有幫助。
(3)可以監(jiān)控像火山爆發(fā)、山體滑坡等突發(fā)的自然環(huán)境變化。
(4)對(duì)于變壓器的套管過熱,過載,接頭松動(dòng),冷卻管堵塞不暢,接觸不良,三相負(fù)載不平衡等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
(5)對(duì)于電氣裝置的接觸不良,過載,接頭松動(dòng)或,過熱,不平衡負(fù)荷等隱患進(jìn)行監(jiān)測(cè)。