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熱像儀在電源穩(wěn)定性設計中的應用 熱像儀技術指標

時間:2020-07-30    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
電源是所有電器中都必須具備的重要部分,在電子設備行業(yè)中,人們把電源模塊比喻為電子設備和電子系統(tǒng)的“心臟”,而且電源也是電器系統(tǒng)中承載功率最大的環(huán)節(jié)。

電源分析

近年來電源設備日趨復雜,元器件的品種和數(shù)量增加很快,使用環(huán)境也變得惡劣多樣,而所服務的電子系統(tǒng)又越來越重要和昂貴,特別是軍用裝備,尤其是航空、航天上的元器件及系統(tǒng)可靠性的要求就更高了。

電器系統(tǒng)中的電源其任務就是為電器系統(tǒng)中的各種電路提供電能,由于電路的類型各自功能有別,因此對電源按照供給方式的不同,可以分為:UPS電源、EPS電源、穩(wěn)壓電源、變頻電源、凈化電源 、特種電源、發(fā)電機組、開關電源(AC/DC) 、逆變電源(DC/AC)、模塊電源(DC/DC)以及其他電源等。

熱像儀在電源中有哪些應用?

電源的溫度控制,是提高電源模塊及系統(tǒng)可靠性及使用壽命的重要途徑。在電源的設計和應用中,選擇合適的元器件,即減少電路損耗,提高模塊轉換效率,與選擇合理的冷卻方式是保證電源可靠穩(wěn)定工作的關鍵技術,將二者有機結合,會使得電源具有對環(huán)境適應性更強、壽命長、成本低、維護方便等技術優(yōu)勢。


熱像儀能提供清晰的電源電路及其整個電源系統(tǒng)溫度場分布的圖像和準確的溫度測量

1)電子元器件

電源是一種電能轉換設備,在轉換過程中本身需要消耗掉一些電能,而這些電能則被轉化為熱量釋出。電子元件工作的穩(wěn)定性與老化速度是和環(huán)境溫度息息相關的。每當環(huán)境溫度升高10℃時,主要功率元件的壽命減少50%,這就要求電子元器件應該工作在相對穩(wěn)定和較低的溫度范圍內(nèi)。

熱像儀可以提供給工程師電路中各元器件的工作時發(fā)熱情況熱圖,幫助工程師分析元器件對整個電源電路溫度的影響,同時也能夠幫助工程師選擇合適負載能力的轉換模塊。

2)變壓器

變壓器是電源工作得主要部件,其發(fā)熱溫度有限制的,目前國內(nèi)的3C認證將變壓器溫度限制在120℃內(nèi),歐洲UL認證將變壓器溫度限制在115℃內(nèi)。電源的主要發(fā)熱源也是變壓為器,而鐵芯損耗和銅線損耗變壓器工作產(chǎn)生溫升的主要原因。 另外,由于變壓器工作溫度升高,必然造成鐵芯負載減弱,和線圈老化,當其絕緣性能下降后,導致抗市電的沖擊能力減弱。這時若有雷擊或市電浪涌出現(xiàn)時,在變壓器的初級出現(xiàn)的高反壓會將變壓器擊穿,使電源失效,同時還有高壓串入主設備,造成主設備損壞的危險。

熱像儀可以通過迅速、簡便的操作,提供準確的變壓器溫度。

3)電路熱分布

同一塊電路板的器件應盡可能的按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列,采用合理的器件排列方式,可以有效的降低印制電路的溫升,從而使器件及設備的故障率明顯下降。

熱像儀可以通過提供的紅外熱圖,幫助工程師分析出整塊線路板的溫度分布,完善工程師的設計和應用。

4)電源冷卻

電源冷卻技術是滿足行業(yè)各項技術性能要求的基本手段。目前各個電源模塊常用的冷卻方式有自然冷卻、純風扇冷卻、自然冷卻和風扇冷卻相結合三種。

電源產(chǎn)品中有很大的一個變壓器,還有些大的電容,這些都是大熱源,這些熱源可能會給您的產(chǎn)品內(nèi)部一些其它電路及其元器件的穩(wěn)定性、使用壽命都會帶來很大影響。利用紅外熱像儀,可以非常直接的測量出三種情況下的發(fā)熱和散熱情況,工程師改善設計,在實際應用使用合理的冷卻手段,提高電源的可靠穩(wěn)定性,減少設備的故障率。

5)工藝改進

電源設備在加工時,容易在接頭處以及壓線處出現(xiàn)工藝問題,利用熱象儀可以較為簡便、直觀、安全地發(fā)現(xiàn)故障點,幫助生產(chǎn)人員、質(zhì)檢人員更好的發(fā)現(xiàn)并解決問題,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

熱像儀在電源企業(yè)的應用部門,除研發(fā)部門,還主要有:品管部門、售后服務部及設備維護等部門。

紅外熱像儀的獨特應用

1、現(xiàn)有的溫度分析工具

對于電源在研發(fā)和應用中,由于其特殊性,許多工程師都會抱怨現(xiàn)有的手段難以支持他們進行一個細致而全面的溫度場描繪,同時操作不方便、而且可能改變原溫度場分布,如:目前在電源開發(fā)和應用中,溫度分析的工具是數(shù)據(jù)采集器,但使用數(shù)據(jù)采集器可能會遇到如下問題:電路板斷電,貼片熱電偶不夠多,操作不方便,反應時間較慢(30秒至1分鐘),使用數(shù)據(jù)采集器還將改變所測器件的散熱狀況,同時也無法分析整個電源的溫度場分布及散熱分析等。

2、熱像儀溫度分析優(yōu)點

紅外熱像儀和數(shù)據(jù)采集器、紅外點溫儀相比較,有自身的優(yōu)點:

a)通過紅外線熱像儀檢測目標電路時,不需要斷電,操作方便,同時非接觸測量使原有的溫度場不受干擾;

b)反應速度較快,小于1毫秒;

c)利用配套的紅外分析軟件,用戶可以不需要在現(xiàn)場,對所獲得的電源溫度數(shù)據(jù)進行詳細而全面的分析,同時生成一個完備的溫度報表。

本文小結

熱像儀在電源行業(yè)可以發(fā)揮其優(yōu)越性,由于它所具有獨特的優(yōu)點,能補充傳統(tǒng)檢測手段的不足。但是還有很多工作需要在今后的實踐中進一步改進和提高,使得紅外熱像技術在電源行業(yè)中的應用更加廣泛和科學,有效地提升電源產(chǎn)品質(zhì)量,提高電能轉換效率、以及提高系統(tǒng)性能水平。 紅外熱成像技術是一項前途廣闊的高新技術。比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外,稱為紅外線或稱紅外輻射,是指波長為0.78~1000微米的電磁波,其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外,波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。自然界中,一切物體都可以輻射紅外線,因此利用探測儀測量目標本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像。

目標的熱圖像和目標的可見光圖像不同,它不是人眼所能看到的可見光圖像,而是表面溫度分布圖像。紅外熱成像使人眼不能直接看到表面溫度分布,變成可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像。所有溫度在絕對零度(-273℃)以上的物體,都會不停地發(fā)出熱紅外線。紅外線(或熱輻射)是自然界中存在較為廣泛的輻射,它還具有兩個重要的特性:

(1)物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相關。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無需接觸的溫度測量和熱狀態(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,保護環(huán)境等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。

(2)大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線,但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此,這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口” 。利用這兩個窗口,使人們在完全無光的夜晚,或是在煙云密布的戰(zhàn)場,清晰地觀察到前方的情況。由于這個特點,熱紅外成像技術在軍事上提供了先進的夜視裝備,并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮了非常重要的作用。

紅外熱像儀應用的范圍隨著人們對其認識的加深而愈來愈廣泛:用紅外熱像儀可以十分快捷,探測電氣設備的不良接觸,以及過熱的機械部件,以免引起嚴重短路和火災。對于所有可以直接看見的設備,紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對于那些由于屏蔽而無法直接看到的部分,則可以根據(jù)其熱量傳導到外面的部件上的情況,來發(fā)現(xiàn)其熱隱患,這種情況對傳統(tǒng)的方法來說,除了解體檢查和清潔接頭外,是沒有其它的辦法。斷路器、導體、母線及其它部件的運行測試,紅外熱成像產(chǎn)品是無法取代的。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測到回路過載或三相負載的不平衡。

在紅外熱像預知維護領域,采用紅外熱像儀對所有電氣設備、配電系統(tǒng),包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器、以及所有的配電線、電動機、變壓器等等,進行紅外熱成像檢查,以保證所有運行的電氣設備不存在潛伏性的熱隱患,有效防止火災、停機等事故發(fā)生。下面是需要進行紅外熱成像產(chǎn)品檢查的部分設施:

1. 各種電氣裝置:可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良,不平衡負荷,過載,過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

2. 變壓器:可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動,套管過熱,接觸不良(抽頭變換器),過載,三相負載不平衡,冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

3. 電動機、發(fā)電機:可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高,不平衡負載,繞組短路或開路,碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱,過載過熱,冷卻管路堵塞。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞;有毛病的碳刷可以損壞滑環(huán)和集流環(huán),進而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動目標的損壞。

4. 電氣設備維修檢查,屋頂查漏,節(jié)能檢測,環(huán)保檢查,安全防盜,森林防火,無損探傷,質(zhì)量控制,醫(yī)療檢查等等也很有效益。

在科研領域主要應用包括:汽車研究發(fā)展-射出成型、模溫控制、剎車盤、引擎活塞、電子電路設計、烤漆;電機、電子業(yè)-印制電路板熱分布設計、產(chǎn)品可靠性測試、電子零組件溫度測試、筆記本電腦散熱測試、微小零組件測試;引擎燃燒試驗風洞實驗;目標物特征分析;復合材料檢測; 建筑物隔熱、受潮檢測;熱傳導研究; 動植物生態(tài)研究;模具鑄造溫度測量;金屬熔焊研究;地表/海洋熱分布研究等。

紅外熱成像儀已廣泛應用于安全防范系統(tǒng)中,并成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。由于具有隱蔽探測功能,不需要可見光,可以使犯罪份子不知其工作地點和存在,進而產(chǎn)生錯誤判斷,導致犯罪行為被發(fā)現(xiàn)。在某些重要單位,例如:重要的行政中心、銀行金庫、機要室、檔案室、軍事要地、監(jiān)獄等,用紅外熱成像儀24小時監(jiān)控,并隨時對背景資料進行分析,一旦發(fā)現(xiàn)變化,可以及時發(fā)出警報,并可以通過智能設備的處理,對有關情況進行自動處理,并隨時將情況上報,取得進一步的處理意見。
紅外熱像儀的功能介紹

    紅外熱像儀一般分光機掃描成像系統(tǒng)和非掃描成像系統(tǒng)。

    光機掃描成像系統(tǒng)采用單元或多元(元數(shù)有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光電導或光伏紅外探測器,用單元探測器時速度慢;

    主要是幀幅響應的時間不夠快,多元陣列探測器可做成高速實時熱像儀。

    非掃描成像的熱像儀,如近幾年推出的陣列式凝視成像的焦平面熱像儀;

    屬新一代的熱成像裝置,在性能上大大優(yōu)于光機掃描式熱像儀,有逐步取代光機掃描式熱像儀的趨勢。

    其關鍵技術是探測器由單片集成電路組成,被測目標的整個視野都聚焦在上面,并且圖像更加清晰,使用更加方便;

    儀器非常小巧輕便,同時具有自動調(diào)焦圖像凍結,連續(xù)放大,點溫、線溫、等溫和語音注釋圖像等功能,儀器采用PC卡,存儲容量可高達500幅圖像。

    紅外熱電視是紅外熱像儀的一種。

    紅外熱電視是通過熱釋電攝像管(PEV)接受被測目標物體的表面紅外輻射,并把目標內(nèi)熱輻射分布的不可見熱圖像轉變成視頻信號;

    因此,熱釋電攝像管是紅外熱電視的光鍵器件,它是一種實時成像,寬譜成像(對3~5μm及8~14μm有較好的頻率響應)具有中等分辨率的熱成像器件,主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。

    其技術功能是將被測目標的紅外輻射線通過透鏡聚焦成像到熱釋電攝像管,采用常溫熱電視探測器和電子束掃描及靶面成像技術來實現(xiàn)的。

    熱像儀的主要參數(shù)有:

    1工作波段;工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應波長區(qū)域,一般是3~5μm或8~12μm。

    2探測器類型;探測器類型是指使用的一種紅外器件。

    是采用單元或多元(元數(shù)8、10、16、23、48、55、60、120、180等)光電導或光伏紅外探測器;

    其采用的元素有硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PnSe)、碲化銦(InSb)、碲鎘汞(HgCdTe)、碲錫鉛(PbSnTe)、鍺摻雜(Ge:X)和硅摻雜(Si:X)等。

    3掃描制式;一般為我國標準電視制式,PAL制式。

    4顯示方式;指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。

    5溫度測定范圍;指測定溫度的*低限與*高限的溫度值的范圍。

    6測溫準確度;指紅外熱像儀測溫的*大誤差與儀器量程之比的百分數(shù)。

    7*大工作時間;紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時間。

 

標簽: 紅外熱像儀
紅外熱像儀 紅外熱像儀的功能介紹_紅外熱像儀

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