紅外檢測與故障診斷

1、紅外檢測與故障診斷紅外原理：任何物體只要它的溫度高于絕對零度（-273），就有熱輻射向外部發(fā)射，物體溫度不同，其輻射出的能量也不同，且輻射波的波長也不同，但總是包含著紅外輻射在內(nèi)，千攝氏度以下的物體，其熱輻射中最強的電磁波是紅外波，所以對物體自身紅外輻射的測量，便能準(zhǔn)確測定它的表面溫度，這就是紅外測溫儀測溫依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。工作原理：非接觸紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)是將目標(biāo)物體輻射出的紅外能量匯聚起來，聚焦在光電探測器上，并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，再經(jīng)過電路運算處理電路后，換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的線性的溫信號值，以便實現(xiàn)進一步的信號處理及控制。目

2、前的紅外檢測儀器：紅外點溫儀紅外熱電視紅外熱像儀紅外檢測儀器的主要組成部分：紅外光學(xué)系統(tǒng)：收集紅外輻射能量并使其會聚在探測器的敏感元件上紅外檢測器：接收紅外輻射，并轉(zhuǎn)變成電信號信號處理系統(tǒng)顯示系統(tǒng)：屏幕顯示、數(shù)字顯示、熱圖顯示，照相記錄等紅外點溫儀一、分類按工作原理分為：輻射測溫儀、比色測溫儀和單色測溫儀按測溫范圍分：高溫（900以上）、中溫（300900）和低溫（300以下）二、工作原理1、全輻射測溫是通過測量波長從零到無窮大整個光譜范圍內(nèi)的輻射功率來確定溫度物體表面的發(fā)射率會影響物體真實溫度2、單色測溫通過測量某一波長范圍內(nèi)的輻射功率來確定溫度波長越短由發(fā)射率引起的誤差越小。一般工作于短波

3、區(qū)。由于輻射的峰值隨溫度上升而向短波移動，所以此法適用于高溫測量。3、比色測溫通過測量兩組或以上的波段的輻射功率的比值來確定溫度。選擇合適的兩個波段可使兩波段的發(fā)射率相差不大從而減小由于發(fā)射率引起的誤差三、技術(shù)參數(shù)和使用要求1、測溫范圍為減小測溫誤差，不宜選擇過寬的測溫范圍如監(jiān)測電氣設(shè)備熱故障，選用長波814微米的單色測溫儀2、距離系數(shù)距離系數(shù)待測目標(biāo)距離與光學(xué)目標(biāo)直徑之比或用監(jiān)測角反映目標(biāo)距離和光學(xué)目標(biāo)直徑之比關(guān)系紅外熱電視相對于紅外熱像儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修困難，紅外熱電視具有無高速運動的精密光機掃描裝置、制造和維修相對簡單、不需制冷等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用一、基本原理電子束掃描成像（可參考顯

4、像管技術(shù)）核心器件：紅外熱釋電攝像管（透鏡、靶面和電子槍組成） 顯現(xiàn)管技術(shù)顯像管技術(shù)顯像管是一種電子(陰極)射線管，是電視接收機、監(jiān)視器重現(xiàn)圖像的關(guān)鍵器件。它的主要作用是將發(fā)送端(電視臺)攝像機攝取轉(zhuǎn)換的電信號(圖像信號)在接收端以亮度變化的形式重現(xiàn)在熒光屏上。為了高質(zhì)量地重現(xiàn)圖像，要求顯像管屏幕尺寸要大，圖像清晰度要高，熒光屏有足夠的發(fā)光亮度。此外對不同用途的顯像管有各種具體要求。紅外熱電視成像基本原理 紅外熱電視基本結(jié)構(gòu)二、紅外熱電視的調(diào)制1、平移調(diào)制型2、斬波調(diào)制型3、回轉(zhuǎn)跟蹤型平移調(diào)制型紅外熱像儀熱像儀能把物體自身輻射的紅外輻射變成可見圖像。通過可見圖像的觀察可知物體表面或近表面層的熱

5、狀態(tài)。熱成像技術(shù)分為兩類：光機掃描熱像儀和非機械式掃描熱像儀（如一般照相機樣，免除機械掃描）一、光機掃描紅外熱像儀1、工作原理利用光學(xué)精密機械的適當(dāng)運動，完成對目標(biāo)的二維掃描并攝取目標(biāo)紅外輻射而成像的裝置為光機掃描式紅外熱成像系統(tǒng)。探測器輸出的信號是與二維分布的輻射通量成正比的一維時序電信號，再轉(zhuǎn)換為視頻信號形成物體表面熱圖像（灰色不等或顏色不同的像素組成）光機掃描光機掃描系統(tǒng)系統(tǒng)制冷紅外制冷紅外探測器探測器前置前置放大放大信號信號處理處理顯示顯示記錄記錄光學(xué)光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)二、紅外熱像儀圖像處理系統(tǒng)增加測量和分析顯示功能、提高測溫精度，熱像儀都有圖像處理系統(tǒng)以微處理機的形式構(gòu)成熱像儀的組成部分作

6、為獨立系統(tǒng)形成熱像儀的外圍輔助設(shè)備微處理機系統(tǒng)熱像儀分類紅外熱像儀的分類基本上是可以分為兩種的：手持式紅外熱像儀、望遠鏡式紅外熱像儀。這兩種紅外熱像儀在紅外熱像儀銷售市場中可謂是平分秋色，對于使用者來說這兩種不同類型的產(chǎn)品在工作中都有著不可或缺的地位。但是這兩種紅外熱像儀在使用上還是有所區(qū)別的：手持式紅外熱像儀在使用過程中更加靈活，使用者可以根據(jù)需要進行移動，并且便于攜帶，適合戶外作業(yè)。而且手持式紅外熱像儀還配有電池，設(shè)計與使用非常的科學(xué)合理。當(dāng)然，望遠鏡式紅外熱像儀的使用也是有它的特別之處，望遠鏡式紅外熱像儀一般是用來夜間觀察遠距離的目標(biāo)，凡是被望遠鏡式紅外熱像儀監(jiān)測的區(qū)域都能保證工作的進行

7、，以便更好的偵察周圍環(huán)境。這兩種不同款式的紅外熱像儀也是目前市場上最常見的紅外熱像儀常見的故障 一、圖像質(zhì)量不清晰或錯位。在紅外熱像儀的整體運作過程中，涉及到主機、監(jiān)視器及傳輸設(shè)備等多個環(huán)節(jié)的聯(lián)動作用，如果出現(xiàn)這種情況，就需要對每一個環(huán)節(jié)逐一排查，找出問題的關(guān)鍵所在。比如，檢查儀器的參數(shù)設(shè)置是否正確規(guī)范，主機運作是否在正常，監(jiān)視器是否有線路連接問題，傳輸設(shè)備是否完好無損等。二、監(jiān)視器畫面抖動，無法穩(wěn)定成像。這種情況多數(shù)由傳輸信號受到干擾或傳輸線纜信號傳遞受損而引起。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，在人們生活的空間范圍內(nèi)，單位密度中幾乎充斥著不同傳輸頻段的信號，相互之間必然產(chǎn)生干擾，影響設(shè)備的穩(wěn)定和安全

8、。而傳輸線纜作為整個系統(tǒng)中相當(dāng)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不同的介質(zhì)和設(shè)備其傳遞可靠性也呈現(xiàn)差異，如果現(xiàn)場環(huán)境惡劣，將會受到不同程度的影響。建議用戶在紅外熱像儀操作過程中采用相應(yīng)措施盡量排除周圍信號的干擾，同時根據(jù)實際情況選擇想適應(yīng)的配置，避免影響成像質(zhì)量。三、紅外熱像儀時而工作時而停止，測量過程不穩(wěn)定。這可能是由于儀器線路連接不當(dāng)或接觸不良而造成。隨著使用時間和次數(shù)的增加，線路連接處可能沉積灰塵等異物，金屬也可能在長時間暴露于空氣中的情況下發(fā)生氧化反應(yīng)，這些都會對線路連接形成障礙，從而出現(xiàn)短路等狀況。如果出現(xiàn)這種情況，一定不能掉以輕心，因為如果處理不當(dāng)，不但會嚴(yán)重影響設(shè)備的使用性能，甚至可能造成不可逆轉(zhuǎn)

9、的損害，給用戶帶來損失和不便。紅外熱像儀實際產(chǎn)品舉例RNO非常知名的HC系列紅外熱像儀，該系列產(chǎn)品與2002年為美 軍定制，目前美 軍采購量超過10萬臺，前期美國海豹突擊隊人手配備一臺HC640. 2010年，RNO與美 軍共同研發(fā)的TC系列超高清望遠鏡式紅外熱像儀成功，RNO HC系列才得以成功轉(zhuǎn)為民用，也讓很多打獵愛好者有機會使用這款傳奇的望遠鏡式紅外熱像儀。RNO HC640 雙筒紅外夜視熱像儀 熱成像儀 4-16倍 75mm 2015年款1. 640 x480探測器分辨率2. 內(nèi)置超高分辨率，超大屏幕，比普通熱像儀具有更清晰的觀測效果3. 顏色模式：白熱/黑熱/彩虹/各種色彩模式4.

10、4倍物理放大比率，最大4倍數(shù)碼放大倍率，最高可以達到16倍放大5. 75mm超大鏡頭6. 獨特的雙筒設(shè)計，觀測更方便7. 內(nèi)置圖像調(diào)整菜單，可以隨意調(diào)整圖像的亮度等參數(shù)，適合各種環(huán)境使用8. 可輸出視屏 產(chǎn)品參數(shù)：型號：RNO HC640類型：非制冷傳感器（微測輻射熱計）：640 x480像素材料：氧化礬圖像尺寸：800 x600像素顯示屏：彩色OLED矩陣靈敏度：50 MK視野：H8.3xV6.2出瞳距離：15mm出瞳直徑：7mm光學(xué)放大倍數(shù)：4X數(shù)碼放大：1x/2x/4x物鏡直徑：75mm 度調(diào)節(jié)：手動清晰度調(diào)整：自動人體探測距離：1400m人體識別距離：600m人體鑒別距離：350m啟動

11、時間：5秒低電池指示：是視頻輸出：有極性控制：白色熱/黑色熱/多種顏色模式環(huán)保等級：防水/防塵電池類型：CR123電池類型x2節(jié)凈重：1.3kg保修：2年熱像儀的設(shè)備保養(yǎng)工作 1.為了避免損壞紅外熱像儀，首先要確保工作環(huán)境不超出熱像儀設(shè)備的工作承受界限。 2.輕輕使用略微沾濕標(biāo)明用于清潔鏡頭的非腐蝕性溶液或是溫和的稀釋肥皂溶液或是溫和的稀釋肥皂溶液，絕對不要使用溶的軟棉布擦拭鏡頭的軟棉布擦拭鏡頭，使用干凈的清潔布輕輕擦拭顯示屏。 3.使用干凈略濕的布輕輕擦拭熱像儀機身，如有需可用水加少量溫和肥皂配成的溶液將布浸濕。 4.當(dāng)使用完成后，請盡快將紅外熱像儀蓋上鏡頭蓋，并放當(dāng)使用完成后，請盡快將熱像

12、儀蓋上鏡頭蓋，入攜帶箱內(nèi)保存。 望遠鏡式紅外熱像儀的生產(chǎn)情況及價值目前能夠生產(chǎn)望遠鏡式紅外熱像儀的廠家不多，國內(nèi)有不少廠家試圖在生產(chǎn)，但是產(chǎn)品僅僅在實驗階段。目前在國內(nèi)能夠見到的品牌中最知名的就是美國RNO品牌。而且在市面我們能夠見到的更多的頂級望遠鏡式紅外熱像儀，是RNO品牌，其產(chǎn)品大多是美國軍轉(zhuǎn)民的產(chǎn)品，所以性能上非常卓越。RNO的主力產(chǎn)品是雙筒望遠鏡式紅外熱像儀，效果確實非常好，價格也不菲。在國內(nèi)我們能見到的是RNO的HC系列雙筒望遠鏡式紅外熱像儀，包括HC-336和HC-640. 其中HC-336又分為HC336-3和HC336-5兩個型號，價格大約在10-20萬元人民幣。紅外熱像儀在

13、電氣設(shè)備檢測中的幾點應(yīng)用1.帶電設(shè)備的紅外診斷技術(shù)是一門新興的學(xué)科。它是利用帶電設(shè)備的致熱效應(yīng)，采用專用儀器獲取從設(shè)備表面發(fā)出的紅外輻射信息，進而判斷設(shè)備狀況和缺陷性質(zhì)的一門綜合技術(shù)。紅外檢測技術(shù)具有不需停電、遠距離、準(zhǔn)確高效等優(yōu)點，克服了定期計劃檢修的盲目性，具有很高的安全性和經(jīng)濟價值。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

14、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?；各類絕緣瓷瓶表面污穢缺陷，零值絕緣子檢測，劣化瓷瓶檢測；發(fā)電機運行狀態(tài)檢測、電刷與集電環(huán)接觸狀態(tài)檢測、內(nèi)中心過熱檢測；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；各類電動機軸瓦接觸不良以及本體內(nèi)、外中心異常過熱。紅外熱像儀電力設(shè)備檢測攻略為保證電力生產(chǎn)安全高效運行，對電力設(shè)備狀態(tài)檢修提出了更高的要求。由于狀態(tài)檢修主要依賴于對運行中設(shè)備的狀態(tài)檢測以及在線監(jiān)測手段，所以，電力設(shè)備運行狀態(tài)檢測和在線監(jiān)測在電力安全生產(chǎn)中始終起著重要的作用。紅

15、外成像技術(shù)作為一門新技術(shù)，在電力設(shè)備運行狀態(tài)檢測中有著無比的優(yōu)越性。紅外成像是以設(shè)備的熱狀態(tài)分布為依據(jù)對設(shè)備運行狀態(tài)良好與否進行診斷，它具有不停運、不接觸、遠距離、快速、直觀地對備的熱狀態(tài)進行成像。由于設(shè)備的熱像圖是設(shè)備運行狀態(tài)下熱狀態(tài)及其溫度分布的真實描寫，而電力設(shè)備在運行狀態(tài)下的熱分布正常與否是判斷設(shè)備狀態(tài)良好與否的一個重要特征，因而。采用紅外成像技術(shù)可以通過對設(shè)備熱像圖的分析來診斷設(shè)備的狀態(tài)及其隱患缺陷。電氣設(shè)備的紅外檢測與診斷技術(shù)一、油斷路器內(nèi)部故障得診斷內(nèi)部載流回路接觸不良造成過熱不同故障熱像特征不同如：動靜觸頭接觸不良，特征為：頂帽下部溫度最高，下法蘭的溫度次之，瓷套溫度最低中間觸

16、頭接觸不良時，其下法蘭溫度最高，頂帽溫度次之，瓷套溫度最低二、互感器內(nèi)部故障的診斷鐵心絕緣缺陷、繞組絕緣缺陷引起的匝間短路及絕緣介質(zhì)缺陷相間溫差法正常情況下相間溫升、溫差均小，有冷卻作用的話，更小三、電容器內(nèi)部故障診斷受潮、絕緣老化、放電等介損增大，整體和局部發(fā)熱兩者相互聯(lián)系瓷殼電容器（一般為耦合電容器）：介損小，溫升不高，其最熱溫度接近頂部，串接后的溫度分布是上節(jié)低，下節(jié)高鐵殼電容器（一般為移相電容器或串聯(lián)電容器）：介損較大，表面溫升較高，最高溫度分布在大側(cè)面的2/3高度處。四、電纜內(nèi)部故障診斷絕緣不良和導(dǎo)體連接接觸不良熱像特征：缺陷的相應(yīng)外表面部位過熱或是整體過熱或是局部過熱紅外熱像儀實際

17、產(chǎn)品舉例紅外熱像儀實際產(chǎn)品舉例成像性能視場角（FOV）/ 最近對焦距離 45x 34/ 0.5m波長范圍 7.5 13m圖像幀率 9 Hz調(diào)焦 免調(diào)焦焦平面陣列（FPA） 非制冷微量熱型探測器 圖像顯示顯示屏 3” 320 x 240彩色液晶屏圖像調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié) / 鎖定圖像測量對象溫度范圍 -20至+250精度 2或讀數(shù)的2%，環(huán)境溫度10-35，對象溫度+0以上 測量分析 點測溫 中心點測溫發(fā)射率校正 0.1-1.0可調(diào)發(fā)射率表 預(yù)定義材料的發(fā)射率表反射表象溫度校正 自動，基于反射溫度輸入值醫(yī)用紅外熱像儀消防紅外熱像儀FLIR K系列紅外熱像儀（K45/K55）消防用手持式紅外熱像儀火災(zāi)撲救,搜索和救援,態(tài)勢感知,熱點識別經(jīng)濟實惠的K系列紅外熱像儀可顯示大而明亮的紅外圖像，在漆黑或濃煙密布的環(huán)境中更清晰地看清周圍的事物，便于更明確地制定行動計劃，更準(zhǔn)確地定位方向，更快速地發(fā)現(xiàn)受困人員。借助FLIR K系列產(chǎn)品強大的態(tài)勢感知力，取得成