紅外熱像儀使用注意事項(xiàng)
1、確定測(cè)溫范圍：
測(cè)溫范圍是熱像儀重要的一個(gè)性能指標(biāo)。每種型號(hào)的熱像儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因此，用戶的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，用戶只需要購買在自己測(cè)量溫度內(nèi)的紅外熱像儀。
2、確定目標(biāo)尺寸：
紅外熱像儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀（輻射比色測(cè)溫儀）。對(duì)于單色測(cè)溫儀，在進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿熱像儀視場(chǎng)。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過視場(chǎng)大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng)，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入熱像儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于熱像儀的視場(chǎng)，熱像儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響。
3、確定光學(xué)分辨率（距離系靈敏）:
光學(xué)分辨率由D與S之比確定，是熱像儀到目標(biāo)之間的距離D與測(cè)量光斑直徑S之比。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測(cè)量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的熱像儀。光學(xué)分辨率越高，即增大D：S比值，熱像儀的成本也越高。確定波長(zhǎng)范圍：目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定熱像儀的光譜響應(yīng)或波長(zhǎng)。對(duì)于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū)，測(cè)量金屬材料的較佳波長(zhǎng)是近紅外，可選用0.18-1.0μm波長(zhǎng)。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長(zhǎng)。由于有些材料在一定波長(zhǎng)是透明的，紅外能量會(huì)穿透這些材料，對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長(zhǎng)。如測(cè)量玻璃內(nèi)部溫度選用1.0μm、2.2μm和3.9μm（被測(cè)玻璃要很厚，否則會(huì)透過）波長(zhǎng)；測(cè)量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長(zhǎng)；測(cè)低溫區(qū)選用8-14μm波長(zhǎng)為宜；再如測(cè)量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長(zhǎng)，聚酯類選用4.3μm或7.9μm波長(zhǎng)。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長(zhǎng)；又如測(cè)火焰中的CO2用窄帶4.24-4.3μm波長(zhǎng)，測(cè)火焰中的CO用窄帶4.64μm波長(zhǎng)，測(cè)量火焰中的NO2用4.47μm波長(zhǎng)。
4、確定響應(yīng)時(shí)間：
響應(yīng)時(shí)間表示紅外熱像儀對(duì)被測(cè)溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間，它與光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。如今紅外熱像儀的反映速度都很快。這要比接觸式測(cè)溫方法快得多。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外熱像儀，否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng)，會(huì)降低測(cè)量精度。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外熱像儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，紅外熱像儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此，紅外熱像儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
電力設(shè)備的故障有多種多樣，但大多數(shù)都伴有發(fā)熱的現(xiàn)象。從紅外診斷的角度看，通常分為外部故障和內(nèi)部故障。眾所周知，電力系統(tǒng)運(yùn)行中，載流導(dǎo)體會(huì)因?yàn)殡娏餍?yīng)產(chǎn)生電阻損耗，而在電能輸送的整個(gè)回路上存在數(shù)量繁多的連接件、接頭或觸頭。在理想情況下，輸電回路中的各種連接件、接頭或觸頭接觸電阻低于相連導(dǎo)體部分的電阻，那么，連接部位的損耗發(fā)熱不會(huì)高于相鄰載流導(dǎo)體的發(fā)熱，然而一旦某些連接件、接頭或觸頭因連接不良，造成接觸電阻增大，該部位就會(huì)有更多的電阻損耗和更高的溫升，從而造成局部過熱。此類通常屬外部故障。
外部故障的特點(diǎn)是：局部溫升高，易用紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)，如不能及時(shí)處理，情況惡化快，易形成事故，造成損失。外部故障占故障比例較大。
所謂高電壓電器設(shè)備的內(nèi)部故障，主要是指封閉在固體絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化引起的各種故障。由于這類故障出現(xiàn)在電氣設(shè)備的內(nèi)部，因此反映的設(shè)備外表的溫升很小，通常只有幾K。檢測(cè)這種故障對(duì)檢測(cè)設(shè)備的靈敏度要求較高。
內(nèi)部故障的特點(diǎn)是：故障比例小，溫升小，危害大，對(duì)紅外檢測(cè)設(shè)備要求高。
根據(jù)相關(guān)單位提供的長(zhǎng)期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及大量案例的綜合統(tǒng)計(jì)，電力設(shè)備外部熱缺陷一般占設(shè)備缺陷總指數(shù)的90％～93%，內(nèi)部熱缺陷僅占7%～10%左右。
在電力行業(yè)，很早就將熱像儀運(yùn)用于設(shè)備的安全檢修上，通過其對(duì)電氣設(shè)備和線路的熱缺陷進(jìn)行探測(cè)，如變壓器、套管、斷路器、刀閘、互感器、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、組合電器、絕緣子串、低壓電器以及具有電流、電壓致熱效應(yīng)或其他致熱效應(yīng)的設(shè)備的二次回路等，這對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生可以起到非常關(guān)鍵而有效的作用。
所謂電氣設(shè)備熱缺陷，通常是指通過一定手段檢測(cè)得到，由于其內(nèi)在或外在原因所造成的的發(fā)熱現(xiàn)象。
根據(jù)缺陷所產(chǎn)生的原因不同，我們通常歸納為3種：一種是長(zhǎng)期暴露在空氣中的部件，由于溫度濕度的影響，或表面結(jié)垢而引起的接觸不良，或由于外力作用所引起的部件損傷，因而使得的導(dǎo)電截面積減少而產(chǎn)生的發(fā)熱。如接頭連接不良，螺栓，墊圈未壓緊；長(zhǎng)期運(yùn)行腐蝕氧化；大氣中的活性氣體、灰塵引起的腐蝕；元器件材質(zhì)不良，加工安裝工藝不好造成導(dǎo)體損傷；機(jī)械振動(dòng)等各種原因所造成的導(dǎo)體實(shí)際截面降低；負(fù)荷電流不穩(wěn)或超標(biāo)等。
另一類是由于電器內(nèi)部本身故障，如內(nèi)部連接部件接觸不良導(dǎo)致的電阻過大；絕緣材料老化、開裂、脫落；內(nèi)部元件受潮，元?dú)饧p耗增大；冷卻介質(zhì)管路阻塞等等。
對(duì)于那些可以直接觀察到的設(shè)備及元?dú)饧?，紅外熱像儀都能夠發(fā)現(xiàn)所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)于那些由于被遮擋而無法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳遞到外面部件上的情況加以分析，從而得出結(jié)論。由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況千變?nèi)f化，即便你通過熱像儀得到了一張有熱點(diǎn)的圖片，要想作出一個(gè)精確的判斷，可能會(huì)受許多因素的影響。如當(dāng)前的溫度，風(fēng)量，負(fù)荷等情況。我們可以根據(jù)不同的特點(diǎn)，作相關(guān)的分析，作出相應(yīng)的判斷如：
為保證電力生產(chǎn)安全高效運(yùn)行，對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)檢修提出了更高的要求。由于狀態(tài)檢修主要依賴于對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)以及在線監(jiān)測(cè)手段，所以，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)在電力安全生產(chǎn)中始終起著重要的作用。紅外成像技術(shù)作為一門新技術(shù)，在電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)中有著無比的優(yōu)越性。紅外成像是以設(shè)備的熱狀態(tài)分布為依據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好與否進(jìn)行診斷，它具有不停運(yùn)、不接觸、遠(yuǎn)距離、快速、直觀地對(duì)備的熱狀態(tài)進(jìn)行成像。由于設(shè)備的熱像圖是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下熱狀態(tài)及其溫度分布的真實(shí)描寫，而電力設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的熱分布正常與否是判斷設(shè)備狀態(tài)良好與否的一個(gè)重要特征，因而。采用紅外成像技術(shù)可以通過對(duì)設(shè)備熱像圖的分析來診斷設(shè)備的狀態(tài)及其隱患缺陷。
采用紅外成像技術(shù)可開展以下電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷工作。高壓電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與內(nèi)、外中心故障診斷：
各類導(dǎo)電接頭、線夾、接線樁頭氧化腐蝕以及連接不良缺陷；
各類高壓開關(guān)內(nèi)中心觸頭接觸不良缺陷；
隔離刀閘刀口與觸片以及轉(zhuǎn)動(dòng)帽與球頭結(jié)合不良缺陷；
各類CT一次內(nèi)中心及外中心連接不良缺陷、本體及油絕緣不良缺陷以及內(nèi)中心鐵芯、線圈異常不良過熱陷；
各類PT絕緣不良缺陷、缺油以及內(nèi)中心鐵芯、線圈異常不良過熱缺陷；
各類電容器過熱、耦合電容器油絕緣不良和缺油（低油位）缺陷；
各類避雷器內(nèi)中心受潮缺陷、內(nèi)中心元件老化或非線性特性異變?nèi)毕荩?/p>
各類絕緣瓷瓶表面污穢缺陷，零值絕緣子檢測(cè)，劣化瓷瓶檢測(cè)；
發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、電刷與集電環(huán)接觸狀態(tài)檢測(cè)、內(nèi)中心過熱檢測(cè)；
電力變壓器箱體異常過熱，渦流過熱，高、低壓套管上、下兩端連接不良以及充油套管缺油（低油位）缺陷；
各類電動(dòng)機(jī)軸瓦接觸不良以及本體內(nèi)、外中心異常過熱。
熱像儀科技在軍民兩方面都有應(yīng)用，最開始起源于軍用，逐漸轉(zhuǎn)為民用。在民用中一般叫熱像儀，主要用于研發(fā)或工業(yè)檢測(cè)與設(shè)備維護(hù)中，在防火、夜視以及安防中也有廣泛應(yīng)用。
熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量，并將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)。
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。
熱像儀的工作原理
紅外熱像儀是一門使用光電設(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)系的科學(xué)。
輻射是指輻射能(電磁波)在沒有直接傳導(dǎo)媒體的情況下移動(dòng)時(shí)發(fā)生的熱量移動(dòng)?，F(xiàn)代紅外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。
所有高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射。
紅外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)。
通俗地講紅外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。
人類一直都能夠檢測(cè)到紅外輻射。人體皮膚內(nèi)的神經(jīng)末梢能夠?qū)Φ瓦_(dá)±0.009°C (0.005°F) 的溫差作出反應(yīng)。雖然人體神經(jīng)末梢極其敏感，但其構(gòu)造不適用于無損熱分析。
例如，盡管人類可以憑借動(dòng)物的熱感知能力在黑暗中發(fā)現(xiàn)溫血獵物，但仍可能需要使用更佳的熱檢測(cè)工具。
由于人類在檢測(cè)熱能方面存在物理結(jié)構(gòu)的限制，因此開發(fā)了對(duì)熱能非常敏感的機(jī)械和電子設(shè)備。這些設(shè)備是在眾多應(yīng)用中檢查熱能的標(biāo)準(zhǔn)工具。
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