徐素江

摘要：介紹紅外熱成像儀的原理、特性、應(yīng)用及測試程序。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像儀；BME40；故障檢測；發(fā)熱

1概述

工業(yè)檢測型非制冷焦平面紅外熱像儀MBE40，集成先進(jìn)的探測器技術(shù)、紅外圖像處理技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，是當(dāng)今世界領(lǐng)先水平的便攜式工業(yè)檢測型紅外熱像儀之一，為電氣設(shè)備定期的預(yù)防性維護(hù)發(fā)揮重要作用。

2紅外熱成像技術(shù)原理及特性

2.1紅外線波段選擇

紅外線是電磁輻射頻譜的一部分，遵循可見光所遵循的規(guī)律：

直線傳播，反射、折射；紅外線波長范圍從0.7微米至1000微米；實(shí)踐中紅外測溫使用的波段范圍為0.7微米至14微米；用于紅外測溫的波長段在大氣中會(huì)受到干擾，形成衰減。有三個(gè)可透射大氣的紅外波段，1-2.5um，3-5um，8-13um，稱為紅外線的“大氣窗口”，紅外測溫系統(tǒng)大都是在這三個(gè)窗口內(nèi)選擇輻射波長的。

2.2紅外熱成像技術(shù)原理

從待測物體發(fā)出的紅外能量通過熱像儀的光學(xué)系統(tǒng)，被傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，該信號再顯示為溫度讀數(shù)及熱像。利用陣列式紅外探測元件接收紅外線，將溫度值轉(zhuǎn)換成顏色與亮度，從而形成圖像。

2.3紅外熱成像技術(shù)特性

◎采用160x120非制冷微熱量焦平面陣列探測器，并配合先進(jìn)的圖像降噪技術(shù)，從而獲得高清晰度的圖像。

◎一體化設(shè)計(jì)，簡便的操作。其內(nèi)置調(diào)焦鏡頭，大大地方便了使用者的操作，使用效率高。

◎采用數(shù)碼存儲技術(shù)，快速、準(zhǔn)確記錄熱圖，溫度細(xì)節(jié)直接存儲在熱圖上，并可迅速回放。

◎針對熱圖畫面，并可對其進(jìn)行逐一分析，提供更加直觀的分析比較手段。

◎強(qiáng)大的現(xiàn)場分析處理功能，方便對熱圖進(jìn)行各種分析，如自動(dòng)高低溫捕捉、高溫報(bào)警、多點(diǎn)測溫，在設(shè)備的使用現(xiàn)場即可得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

◎熱圖分析處理軟件，可以對熱像圖進(jìn)行點(diǎn)、線、面實(shí)時(shí)的分析，提供了有力的影像分析和報(bào)告生成工具。

◎內(nèi)置300萬像素的可見光數(shù)碼相機(jī)，可見光圖片與紅外圖片參照對比，明確記錄設(shè)備狀態(tài)。

3紅外相對溫度測試

3.1電氣接點(diǎn)發(fā)熱評判

熱量Q=I2R

輻射熱量QT≈I2R/2≈K·ΔT（K：傳導(dǎo)率）

溫升ΔT≈I2/2K·R

評定標(biāo)準(zhǔn)詳見下表（1）：

3.2遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)

詳見下表（2）：

注釋：溫升△T是標(biāo)志接點(diǎn)熱量，即接點(diǎn)接觸性能的最佳參數(shù)。

4紅外熱成像儀BME40應(yīng)用

4.1電氣系統(tǒng)故障檢測與維護(hù)

由于電流流過可使電氣設(shè)備產(chǎn)生熱量，所以進(jìn)行溫度監(jiān)測已經(jīng)成為預(yù)測電氣設(shè)備潛在故障的一種有效方法。

用于探測熱點(diǎn)、預(yù)防電弧產(chǎn)生和絕緣、探測電路的接地點(diǎn)、探測所有類型的開關(guān)及襯套、檢測變電站電氣接頭、電容器、過載保護(hù)、檢測電氣設(shè)備內(nèi)部和外部連接、保護(hù)電機(jī)、檢查變壓器等。例如：斷路器在失效前檢查熱點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)斷路器潛在故障；運(yùn)行的變壓器查找開裂的線圈和接線端子的連接情況；檢查輸電線路難以接近的地方進(jìn)行測試，檢驗(yàn)馬達(dá)控制中心凸片連接以及可能是內(nèi)部連接或連接到總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；檢查運(yùn)行的配電盤負(fù)載，正常的不均衡量亮。

4.2電氣系統(tǒng)故障檢測與維護(hù)

汽車發(fā)生故障時(shí)通常產(chǎn)生溫度的變化，正確地檢測和分析這些變化可以節(jié)省大量的檢測時(shí)間并保證行車安全。

主要應(yīng)用車內(nèi)溫度控制、冷卻系統(tǒng)檢測、制動(dòng)系統(tǒng)檢測、發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測、溫度變化圖像顯示、輪胎位置檢測監(jiān)控。例如檢測加熱器的進(jìn)/出口管、發(fā)動(dòng)機(jī)的故障檢測、檢測空調(diào)的出風(fēng)口溫度、檢測散熱器管道和恒溫器外殼。

5紅外熱成像儀的使用程序

5.1參數(shù)設(shè)置

首先建立被測試電氣設(shè)備臺賬，其次設(shè)定合適的發(fā)射率，物體不同，發(fā)射率也不同，詳見下表（3）。

再次距離的選擇：目標(biāo)尺寸一定要大于儀器所偵測的面積（圓面）。目標(biāo)越小，應(yīng)離的越近。如圖所示（4）：

5.2測試數(shù)據(jù)上裝至電腦軟件

將所有的測試數(shù)據(jù)測試完畢后，使用數(shù)據(jù)線與安裝有熱成像儀的電腦進(jìn)行通訊，將熱像儀數(shù)據(jù)導(dǎo)入至電腦軟件中。

5.3編輯軟件生成報(bào)告

由于熱成像儀測試會(huì)自動(dòng)生成兩幅圖像，一副彩色照片，一副熱像照片，在軟件中編輯標(biāo)定關(guān)注部位的溫度，可自行標(biāo)注多個(gè)關(guān)注點(diǎn)，并與彩色照片部位一一對應(yīng)，每個(gè)關(guān)注點(diǎn)都有不同溫度的顯示的具體數(shù)值。另外報(bào)告自動(dòng)生成本次測試的基本參數(shù)。在本頁的下面編輯本次所測設(shè)備位號、名稱、測試人、結(jié)論及儀器型號等信息。

6結(jié)束語

紅外熱相儀的應(yīng)用，極大的提高了現(xiàn)場對電氣設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)管理水平，對盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在風(fēng)險(xiǎn)避免故障發(fā)生發(fā)揮重要作用。

（作者單位：林德大化（大連）氣體有限公司）