電力紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用

1、電力紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用電力紅外診斷技術(shù)概況電力紅外診斷技術(shù)與維修方式的轉(zhuǎn)變1預(yù)知維修方式設(shè)備維修方式一般可分為事后維修和預(yù)防維修兩類。預(yù)防維修中又可嚴(yán)格地區(qū)分為以時間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修和以狀態(tài)為基礎(chǔ)的預(yù)防維修兩種方式。對于以狀態(tài)為基礎(chǔ)的維修方式，又稱為“預(yù)知維修”或"狀態(tài)維修”。在歐洲，它被叫做“狀態(tài)基礎(chǔ)的維修”，即 Condition Based Maintenance（簡稱 CBM），在美國它被稱為“預(yù)知維修”， 即Predictive Maintenance（簡稱PRM），從而可看出預(yù)知維修不僅具有“預(yù)知”機能，而且還包括“按設(shè)備狀態(tài)維修”的含義。人們以往說的預(yù)防維修，實質(zhì)是以時

2、間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修，這是在20世紀(jì)5070年代盛行采用的維修方式。這種維修方式存在很多問題，往往是透行了預(yù)防維修，還會發(fā)生不同程度的故障，或在某一時間出現(xiàn)故障率上升的現(xiàn)象，而且過剩維修的情況較多，尤其是定期的預(yù)防維修，對提高生產(chǎn)率有影響。在70年代，世界上隨著設(shè)備診斷技術(shù)的開發(fā)引人，人們觀測設(shè)備的劣化狀態(tài)，根據(jù)觀測結(jié)果決定維修工作的進(jìn)行，這就是預(yù)知維修方式。英國標(biāo)準(zhǔn)British Standard（簡稱BS）中對預(yù)知維修有明確的定義，它規(guī)定“監(jiān)測反映設(shè)備內(nèi)部主要劣化的參數(shù)變化，針對監(jiān)測到的劣化狀態(tài)實施維修”。以往的預(yù)防維修是每隔一定時間實施一次預(yù)防維修，而預(yù)知維修（或叫狀態(tài)維修）是每隔一定時間

3、實施一次設(shè)備診斷，測定設(shè)備狀態(tài)，根據(jù)劣化狀態(tài)來確定維修的必要時刻、方法及備件的定購。根據(jù)研究結(jié)果可知，電力設(shè)備采用預(yù)知維修具有如下優(yōu)越性：（1）對絕大多數(shù)（約占90）的電力設(shè)備都適用。（2）對電力設(shè)備這樣復(fù)雜的系統(tǒng)維修效果大。（3）比機械設(shè)備更經(jīng)濟(jì)、正確地診斷；（4）對突發(fā)故障造成損害越大的設(shè)備，預(yù)知維修的效果越好。2紅外診斷技術(shù)是預(yù)知維修的有效手段實現(xiàn)預(yù)知維修的前題是采用科學(xué)的手段監(jiān)測，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)和正確地診斷。紅外診斷技術(shù)在電力設(shè)備異常診斷中的成功應(yīng)用，恰恰為維修方式的轉(zhuǎn)變提供了極良好的手段。1990年國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）論文論述了設(shè)備維修、預(yù)知維修、狀態(tài)監(jiān)測、診斷試驗和紅外熱成像技

4、術(shù)，它明確指出維修對電力設(shè)備的安全有效運行，有著重要的作用，而狀態(tài)監(jiān)測和診斷試驗是維修工作必不可少的輔助措施；近年來電力設(shè)備的維修正向預(yù)知性維修變化，依據(jù)每個設(shè)備的工作狀況進(jìn)行定期的監(jiān)測，根據(jù)其劣化和損害程度來計劃維修；實現(xiàn)了這種預(yù)知維修，設(shè)備才會獲得更高的可靠性，并能減少維修的人力物力；論文還明確指出“由于紅外熱像檢測取得了良好的效果，有效地發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的弱點，因此，現(xiàn)在熱成像檢測已成為維修工作的一大特點”。·紅外技術(shù)特別適用于電力設(shè)備故障診斷工業(yè)中的電力設(shè)備故障，其25%是由于連接松動引起的。因為大量的電氣接頭和連接件由于磨損、腐蝕、勝污、氧化、材料不合格、工藝設(shè)計等方面的問題都可

5、造成過熱。任何電力設(shè)備很少事先沒有征兆就發(fā)生故障的，任何電力設(shè)備，不管維護(hù)得多么好，都會在每次檢查時發(fā)現(xiàn)些新問題。一旦設(shè)備有一處開始發(fā)熱，若不予以維修，那它發(fā)生故障僅僅是個時間早晚的問題。設(shè)備運行中，紅外檢測往往可找到一些看似無關(guān)大局的小問題，允許在正常停機檢修過程中分別給予解決，當(dāng)我們逐個解決了這些小問題后，也就避免了大多數(shù)嚴(yán)重問題的發(fā)生，改善了電力設(shè)備的運行狀況。所有的電力設(shè)備都必須花錢修理并更換那些由于過熱故障損壞的設(shè)備。如將同樣的花費或通常是少得多的花費，用在更合理的紅外檢測方面，就可以預(yù)防這樣的過熱故障，且同時增加了系統(tǒng)的安全性、可靠性和用戶的滿意。紅外診斷技術(shù)對運行中的舊設(shè)備，對剛

6、投運的新設(shè)備以及完成修理的設(shè)備都一樣行之有效。對運行中的舊設(shè)備，它可以找出其失效部件，最大限度地減少它對整個系統(tǒng)造成的損害，設(shè)備的壽命得以延長，災(zāi)難性故障可以避免，同時可以確定修理的具體部位，避免了整個系統(tǒng)的關(guān)閉；對剛投運的新設(shè)備，雖然并不一定能找出任何嚴(yán)重的問題，但可為運行人員提供有價值的原始數(shù)據(jù)資料；對那些已完成修理的設(shè)備，它的檢測可以確信它們工作的正常，從而進(jìn)一步增加設(shè)備的工作效率。總之，通過紅外檢測診斷，可預(yù)防設(shè)備的電氣和機械事故及災(zāi)難性火災(zāi)，改變維修管理體制，使其從預(yù)防性的，甚至是緊急狀態(tài)下的搶修變成為預(yù)知性維修。紅外診斷技術(shù)可稱為設(shè)備管理工作的眼睛，它使電氣維修走出了盲目的時代。紅

7、外檢測的效益概括如下：（1）在設(shè)備發(fā)生故障和失去控制前發(fā)現(xiàn)問題，從而可降低貴重設(shè)備的損壞程度，延長了設(shè)備的使用壽命。（2）減少了因故障導(dǎo)致的非計劃停機。（3）監(jiān)測那些不要立即停機采取措施的問題，并預(yù)先作好維修計劃。（4）有效管理能耗，節(jié)約能源。（5）節(jié)約維修時間，大大降低維修費用。（6）增加系統(tǒng)的安全性和可靠性，用戶滿意。（7）可快速、有效地收回投資。·電力紅外診斷技術(shù)應(yīng)用概況社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，對供電可靠性的要求越來越高。電力生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)運行電壓不斷增高；隨著電網(wǎng)增大，機組容量增大，輸電距離更長了；而且設(shè)備的密封性和組合性也在不斷加強。目前，設(shè)備事故在全部事故中占的比率最

8、高，有的高達(dá)92%。而電力工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，如鍋爐、發(fā)電機、輸變電各部分，都分別在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、高電壓、大電流的狀態(tài)下運行，都與熱有著極其密切的關(guān)系。在眾多的停電事故中，因設(shè)備局部過熱引起的停電檢修時有發(fā)生，某電廠在1987年由于某臺隔離刀閘的一個引線接頭過熱燒斷，斷線在不平衡力的作用下，向其兩側(cè)抽動，連續(xù)造成相間短路，致使大面積停電。這樣一個小小的過熱接頭造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，足見過熱的危險性。因此，對電力設(shè)備溫度的監(jiān)測管理是國內(nèi)外一直進(jìn)行的工作，而監(jiān)測溫度的老辦法不外乎是“接觸式”的，不論應(yīng)用水銀溫度計、熱電偶或臘片，都要與被測設(shè)備良好接觸方可進(jìn)行測量，當(dāng)然帶電的、高速轉(zhuǎn)動的和處在高

9、空部位的設(shè)備，除有預(yù)埋測溫元件外，都必須進(jìn)行停電、停機或登高爬上設(shè)備方可進(jìn)行測量，這為經(jīng)濟(jì)、安全發(fā)供電帶來極大的困難。眾所周知，電力系統(tǒng)的設(shè)備接頭數(shù)量驚人，為保證其質(zhì)量，過去通常采用兩種方法檢測，即“測在阻法”和“貼溫度標(biāo)簽法”。測直阻法是使用電橋或數(shù)字微歐表測量接頭電阻，工作量大，耗時費力，尚須停電才能進(jìn)行。如英國某部門采用數(shù)字微歐表測線路直阻時，僅測試本身的工作量需要的費用就很大，在不許因停電造成的損耗時，不同線路的每個接點測量費用為255英磅。貼溫度標(biāo)簽的辦法各國均有采用，如日本溫度標(biāo)簽可分為10種，溫度范圍為50125，壽命為23年。我國不少供電部門也采用臘片貼附測溫，這些測溫片顯然比

10、較簡單，但都需要停電后安放，費時間不經(jīng)濟(jì)，且測溫范圍狹窄，結(jié)果不準(zhǔn)確，操作不方便、不安全，隨著電壓等級的提高，設(shè)備絕緣距離加大，在更高電壓、更遠(yuǎn)距離的設(shè)備上，根本無法使用溫度標(biāo)簽的方法測溫。基于以上所述，電力設(shè)備的溫度監(jiān)測必須改變測溫的接觸方式，尋找新途徑，開展遙感遙測技術(shù)，在不接觸運行設(shè)備的前提下，進(jìn)行不停電、不停機的測溫。而發(fā)展到目前的非接觸紅外測溫技術(shù)，恰好滿足了電力系統(tǒng)的要求，紅外測溫正在世界很多國家的電力生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。60年代以來，世界上不少先進(jìn)工業(yè)國電力工業(yè)先后采用熱成像儀來檢測設(shè)備，我國電力熱成像檢測始于助年代初，紅外檢測在發(fā)、輸、變電的各個方面應(yīng)用都很有成效，越來越引

11、起更多同行的關(guān)注，除試驗研究部門外，生產(chǎn)運行部門也積極投入到紅外檢測的行列當(dāng)中。在發(fā)電方面，熱成像儀用于檢測鍋爐和汽機的絕熱狀況，檢測發(fā)電機走子鐵芯的絕緣、定子線棒的焊接質(zhì)量及滑環(huán)、碳刷等。除使用熱像儀外，有的國家還備有檢測大型走子鐵芯的專用裝置。過去定于鐵芯絕緣采用手摸的辦法檢查短路過熱點，用熱成像監(jiān)測與手摸相比，其準(zhǔn)確迅速的程度是不能相提并論的，對于在高速旋轉(zhuǎn)中且通過上千安培電流的滑環(huán)與碳刷，紅外測溫更是提供了方便安全的監(jiān)測。我國正在開展發(fā)電設(shè)備紅外檢測診斷的試驗研究，同時進(jìn)行大量現(xiàn)場檢測，均取得十分顯著的成效。在變電方面，應(yīng)用紅外檢測最廣泛，不少國家已形成常規(guī)的檢測制度，設(shè)置熱成像儀專用

12、監(jiān)測車進(jìn)行變電站巡檢。檢出的過熱通知檢修部門，如有必要可在檢修后再測電阻等其他參數(shù)來進(jìn)行對比，對顯示特殊熱像的設(shè)備，要加強監(jiān)測。對檢測周期，有的規(guī)定每兩年對主要變電站檢一次，有的每年對所有變電站全部檢測，有的對主要目標(biāo)采用紅外連續(xù)監(jiān)測。由于熱像檢測效果明顯，超溫的部件數(shù)量逐年下降，有的從1975年的山下降為1978年的05%，有的故障率從1971年的235%下降到1977年的024%。對于紅外檢測電力設(shè)備的作用，最早在1968年就被有的國家完全確認(rèn)，有的已確定電力熱像檢測為標(biāo)準(zhǔn)方法。我國電力試驗研究單位和生產(chǎn)運行部門也都進(jìn)行了大量的紅外檢測，診斷出不少故障，社會經(jīng)濟(jì)效益明顯，與此同時，他們正在

13、探索一套對電力生產(chǎn)行之有效的紅外診斷技術(shù)。已編制出電力紅外診斷技術(shù)導(dǎo)則。在輸電方面，由于電力生產(chǎn)的發(fā)展，越來越長的線路往往跨越高山大川，地形復(fù)雜，采用通常的地面巡線已達(dá)不到要求，在有條件的國家已采用直升機載熱像儀巡線。有的已列為常規(guī)巡線方式，有的配置雙引擎專機巡線。飛機載熱像儀巡線的試驗研究工作最早的開始約在70年代初期，在不斷改進(jìn)后，每個被檢出的故障耗資逐年遞減，到1987年時耗資已為初始的一半還略低。對接頭檢出結(jié)果分為四種情況，有微溫、溫、熱和異常熱，報告維修工程師，根據(jù)天氣、負(fù)荷來確定檢修的先后順序。我國的湖北、河南、東北、華北、廣東及西北各地電力系統(tǒng)，都進(jìn)行了紅外航測線路的試驗研究，探

14、索出不少經(jīng)驗，已取得一定成果。根據(jù)國情而進(jìn)行的地面檢測研究，也正在有效地推進(jìn)中。·國外電力紅外診斷技術(shù)應(yīng)用實況 1美國在工業(yè)上長期得到運用的紅外熱成像技術(shù)現(xiàn)已在制造業(yè)以外有了越來越多的用武之地，美國紅外診斷服務(wù)公司遍布全國，對各行業(yè)的設(shè)備進(jìn)行故障診斷，節(jié)能檢測、無損探傷，核電站安全檢測及建筑物的保溫、檢漏等工作，其應(yīng)用起步是始自電力設(shè)備診斷，下面用一實例說明應(yīng)用現(xiàn)狀。馬里蘭州的巴爾的摩煤氣電力公司使用一套車載的紅外檢測系統(tǒng)，監(jiān)視馬里蘭公用事業(yè)公司大約64103km供電線線路和175個變電站，它的用戶超過一百多萬家。紅外熱像檢測系統(tǒng)裝在一輛卡車上，車蓬上裝掃描系統(tǒng)，監(jiān)視器裝于車內(nèi)，通過

15、儀表盤遙控。檢測時，使用兩組不同的透鏡取遠(yuǎn)近兩處的目標(biāo)圖像，操作者發(fā)現(xiàn)異常情況需立即修理或有必要進(jìn)一步檢查時，則立即捕捉該圖像，直接在卡車上打??；為確定疑點的位置，將熱圖像和一張一次成像照片由專人送往該公司的主管人員，當(dāng)有緊急情況時，通過電話或無線電聯(lián)系?？ㄜ噦溆须娫匆则?qū)動操作系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機、這根蓬和汽車企，使大部分操作都在卡車上進(jìn)行，對于只能步行才能到達(dá)的目標(biāo)，才到卡車外面操作。他們利用該裝置除了車載巡檢輸電線路和每兩年檢查一次變電設(shè)備外，還要裝到直升機上尋找輸煤管道上的過熱部位，以便及時采取措施，節(jié)省大量煤炭。該公司采用紅外檢測技術(shù)，允許廠家進(jìn)行在線檢測，由于能及早發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取

16、相應(yīng)措施，每年大約為用戶節(jié)省15萬h停機時間。熱像巡檢每年要送交400500份報告，包括要求修理和深入調(diào)查兩種情況。2意大利意大利米蘭區(qū)自引入紅外熱像檢測后，每兩年對主要變電站檢測一次所有的元部件，使過熱部件的數(shù)量是顯著下降趨勢，如從19701975年共檢237000個，其中有2500個比正常溫度高30或30以上，約占出的設(shè)備在故障狀態(tài)下，而到19751978年間，該故障率已下降為05% 。3比利時比利時首都設(shè)紅外檢測總部，下設(shè)6個地方部門，檢測內(nèi)容包括各個方面，但80%的工作量在電力設(shè)備方面，其最主要的目標(biāo)之一就是減少運行費用，他們認(rèn)為一天熱像檢測可代替兩周的維修量。該國三個電力公司定期由紅

17、外檢測服務(wù)部門對變電站檢測，效果明顯，其設(shè)備故障率從1971年的235%下降到1977年的024%，如圖121所示。圖121 設(shè)備故障率下降曲線4瑞典 瑞典電力部用熱像檢測變電站最早始自1965年，每年對所有變電站檢測一次，為避免停電，對主要目標(biāo)采用紅外連續(xù)監(jiān)測的方式。5英國英國中央電力公司（CEGB）用車載和機載熱像設(shè)備進(jìn)行電力設(shè)備的檢測，取得顯著成效，有關(guān)技術(shù)人員說：“我們的目標(biāo)是以最可能低的費用生產(chǎn)電力，而熱像幫助我們達(dá)到這個目標(biāo)”，“掃尋潛在問題并在實際故障發(fā)生前進(jìn)行維修，對電力公司是最寶貴的”。6其他世界其他各國情況簡介如下：法國于1976年開始采用熱像診斷，認(rèn)為它是一個有效的故障診

18、斷武器，它成立一個專門機構(gòu)以保證工業(yè)生產(chǎn)的安全與經(jīng)濟(jì)，其主要的檢測手段是紅外測溫；巴西在1979年已有25臺熱像儀用于變電設(shè)備的檢測。各國對紅外檢測的論述很多，如“電力紅外檢測可以從發(fā)電廠到用戶這一整個的系統(tǒng)進(jìn)行”?！敖裉斓臒嵯駡D可以顯示明天的電氣問題”。“今天熱像顯示定位一個小故障，明天就能變成一個大災(zāi)難。“在不重要的、小的缺陷故障轉(zhuǎn)變成大規(guī)模維修問題以前很長時間，熱圖就可迅速地、顯而易見地、準(zhǔn)確地指出問題所在”?！盁嵯駲z測提供了一個預(yù)防潛在電氣故障有效而安全的方法”?！盁嵯駲z測給使用者一種靈活性，熱像可幫助他安排電力設(shè)備現(xiàn)在與將來維修計劃的日程”。紅外基礎(chǔ)知識及紅外測溫·紅外波譜

19、電磁波包含著寬廣的波譜范圍，從波長小于數(shù)pm的宇宙射線到電力傳輸用的波長達(dá)105km以上的長波。其中可見光在電磁波譜中所占的范圍是0.400.76Pm波段，紅外線與可見的紅光毗鄰，占有相當(dāng)寬的波港區(qū)，即是0761000m。紅外線通常又分為四個較小的波段：近紅外（0763m）中紅外（36m）、遠(yuǎn)紅外（615m）、甚遠(yuǎn)紅外（151000Pm）。紅外線在電磁波譜中的位置如圖122所示。圖122 紅外線在電磁波譜中的位置·紅外基本術(shù)語（ l）光輻射：光學(xué)波段（波長范圍 0 01Pm 1mm）的電磁輻射，包括 X光、紫外、可見光和紅外輻射。（2）紅外輻射：波長范圍由076Pm1mm的光輻射。（

20、3）熱輻射：由輻射源的熱能產(chǎn)生的光輻射。（4）點輻射源：源的尺寸與到探測器的距離相比可忽略的一種輻射源。（5）單色輻射：以某一振蕩頻率為特征的光輻射。（6）光譜：所有單色輻射集合形成的輻射。（7）輻射通量：光輻射在遠(yuǎn)大于振蕩周期時間內(nèi)的平均功率。（8）輻射能：光輻射的輻射通量和輻射作用時間的乘積。（9）輻射強度：輻射通量的空間密度，為輻射通量與其輻射均勻分布的立體角之比，即單位立體角內(nèi)的輻射通量。（10）輻亮度：給定方向的輻射強度之表面密度。（11）絕對黑體：吸收系數(shù)等于1（輻射系數(shù)也等于1），并與人射輻射的波長和偏振方向、傳播方向無關(guān)的物體。（12）灰體：又稱無選擇性輻射作，它的光譜能量的相

21、對分布與同一溫度下絕對黑體光譜能量的相對分布相同。頻譜能量分布見圖123。（13）選擇性輻射作：其光譜中能量的相對分布不同于同一溫度不絕對黑體的能量相對分布。（14）輻射系數(shù)：一輻射源與絕對黑體在相同溫度下的亮度之比，符號神，又稱“輻射率”。常用材料輻射系數(shù)推薦值如表12l所示。·紅外輻射特性1紅外輻射的普遍性任何物體只要它的溫度高于絕對零度（一27315），就有熱能轉(zhuǎn)變的輻射能，物體溫度不同。輻射能大小不同，輻射波的波長組成也不同，但總要包括紅外輻射。物體的溫度在千度以下的，其熱輻射中最強的波為紅外輻射；當(dāng)物體溫度為300時，其熱輻射最強彼的波長為5m；到5：00 左右時物體才會出

22、現(xiàn)暗紅色的輝光，當(dāng)溫度到800時，輻射已有明顯的可見光成份，但其絕大部分的輻射能量仍是屬紅外范圍；只有當(dāng)達(dá)3000時，物體的輻射能才包含足夠多的可見光能量。圖123 頻譜能量分布在生產(chǎn)實踐中無處不在的紅外輻射，就是從可見光細(xì)端到毫米波這寬廣范圍中的電磁波輻射。從光子角度看，它是低能量光子流。紅外輻射像其他電磁波一樣遵循一些相同的物理定律，和光輻射之間存在著相似性，紅外輻射還具有自己特殊的規(guī)律，遵循的定律除基爾霍夫定律外，還有普朗克定律、斯蒂芬·玻爾茲曼定律和維恩位移定律等。表121 常用材料輻射系數(shù)推薦值材料名稱 性狀 溫度（） 輻射系數(shù) 鋼 電波的、粉料氧化的氧化到黑色 常溫505

23、 0760607088 鐵 紅色鐵銹覆蓋用金剛砂加工光充氧化氧化熱軋熱軋 202010012552520130 061085024074078082077060 鋼 氧化的強氧化的強氧化的粗糙平板表面紅鏡板材、軋制的 20060050500SO2050 080088098095098069056 鑄鐵 鑄造光亮的 50200 081021 木 （樹、草叢、冰、霜、永） 098 皮膚 098099 石棉 板狀 20 096 橡皮 黑、硬 常溫 0.89 油煙 20400 095097 紙 黑色 常溫 090 紙 暗 談色綠色紅色白色首色 常溫20常溫 0940850760709072 玻璃 （混

24、凝土、磚） 20-100 0.80 油化 0.80 涂料 080 2普朗克定律普朗克利用光量子理論，推導(dǎo)出紅外輻射能與其溫度和波長的定量關(guān)系，奠定了紅外測溫的基礎(chǔ)。普朗克定律指出黑體在單位面積上、在波長為人的單位光譜間隔內(nèi)輻射通量（即光譜輻射出度）與其波長久和絕對溫度T呈如下關(guān)系Mb=C1-5（ec2/-1）-1，W/m3式中 C1-第一輻射常數(shù)374×10-16，W·m2；C2-第二輻射常數(shù) 144×10-2， m·K;-波長，m；T-黑體絕對溫度，K。3斯蒂芬-玻爾茲曼定律用普朗克公式對波長積分，得出黑體總光譜輻射出針度與它絕對溫度四次方成正比的關(guān)系

25、，這即是斯蒂芬-玻爾茲曼定律。式中-輻射系數(shù)567×10-8，Wm×10-2·K-4幾種溫度下黑體Mb的數(shù)值如表122所示。表122 幾種溫度黑體Mb數(shù)值T（K） 1000 1500 2000 2500 3000 Mb(W/m2) 568×104 287×105 909×105 222×106 460×106 對于灰體輻射體，斯蒂芬-玻爾茲曼公式為M=T4（Wm2）4維恩位移定律將普朗克公式對波長微分后，可導(dǎo)出黑體的峰值輻射波長隨溫度變化的關(guān)系式max=b/T,m其中b=2898m·K。位移定律表聽了黑體

26、對應(yīng)的最大輻射出度的波長地x與其絕對溫度T成反比，當(dāng)溫度增高時，輻射最大值對應(yīng)的波長變短，即向曲線左方移動，如圖124所示?？梢宰C明，在波長=0到max之間的輻出度為全部輻射的25%。圖12-4 維恩位移定律5紅外輻射與介質(zhì)的作用當(dāng)紅外線投射到物體表面時，要產(chǎn)生透射、吸收、反射三種現(xiàn)象，如圖125所示。設(shè)人射功率為只，透射功率為Pi，吸收功率Pr，反射功率Pp，則Pi=Pr+Pa+PpPi/Pi=Pr/Pi+Pa/Pi+Pp/pi定義Pr/Pi為“透射比”r，Pa/Pi為“吸收比”a，Pp/pi為“反射比”P，那么r+a+p=1對于不透明體，透射比r =0，則a十p=1，由此式可見，非透明物體

27、吸收與反射是呈相反的關(guān)系，即吸收好的物體其反射能力差，反之亦然。根據(jù)基爾霍夫定律可知：善于吸收的物體必善于輻射。那么善于輻射的物體，它的反射能力必差?；鶢柣舴蚨蛇€指出：物體的輻射系數(shù)和吸收系數(shù)之比值與物體性質(zhì)無關(guān)，均是波長和溫度的普適函數(shù)，但吸收和輻射系數(shù)隨物體的不同而異。當(dāng)透射比r0，反射比P=0時，該物體即不透明，又無反射能力，它的吸收比a=l，即是吸收能力最強的，也是輻射能力最強的物體，稱為“黑體”。理想的黑體是沒有的，人造的“空腔”，由于腔內(nèi)壁多次反射與吸收的結(jié)果，實際上很少有輻射能再透出去，因而人射的輻射幾乎為膠體完全吸收，使其吸收比接近于1，如圖126所示。圖12-5 紅外輻射與

28、介質(zhì)物體圖12-6 “空腔”黑體實際中的輻射體，本身即有輻射能量，也還有周圍輻射源人射的反射能量，這在應(yīng)用中要引起注意，一般檢測時應(yīng)盡量減少周圍輻射源的影響。自然界中無處不在的大氣對紅外輻射也有著顯著的影響，主要指大氣中的水氣、二氧化碳?xì)怏w、臭氧、甲烷對紅外輻射的選擇吸收及懸浮微粒的散射。大氣中的紅外輻射吸收隨波長變化，水氣。二氧化碳和臭氧均有較多條吸收帶，而一氧化碳、氧化亞氮和甲烷的吸收帶，在大多數(shù)的實際使用過程中這些氣體對紅外輻射的吸收可以不加注意。在低層大氣中應(yīng)主要考慮水氣的吸收。大氣吸收帶把紅外輻射大致分為三個主要波段，即125m、35m、813m，可作為透過紅外輻射的“大氣窗口”。該

29、窗口對紅外測溫至關(guān)重要，紅外探測器的接收波段應(yīng)選在大氣窗口內(nèi)，如圖128所示。（a） （b）（c）圖127 實體、黑體與灰體（a）一般實體，（b）黑體；（c）灰體 透過波圖128大氣對紅外輻射的傳輸  除吸收外，紅外輻射還受大氣中懸浮微粒等的散射。大氣中呈液態(tài)或固態(tài)的粒子很多，灰塵、煙霧、雨、雪等都使紅外輻射的傳輸方向偏離，導(dǎo)致該方向紅外輻射變?nèi)酰渲徐F和云對輻射有極強的散射作用，而雨的影響則較小，在實際應(yīng)用時可通過縮短測試距離進(jìn)行雨中工作。·紅外測溫和輻射系數(shù)。1紅外測溫和紅外診斷的基本原理紅外測溫是利用紅外輻射原理，采用非接觸方式，對被測物體表面的溫度進(jìn)行觀測

30、和記錄。根據(jù)紅外輻射的基本定律可知：一個被測物體的表面輻射系數(shù)一定時，它的輻射功率與其絕對溫度T的四次方成正比。因此，對物體表面溫度的檢測就變成為對其輻射功率的檢測。物體的輻射功率是與它的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀、表面性質(zhì)、加熱條件及周圍的環(huán)境和其內(nèi)部是否有故障、缺陷等諸因素是密切相關(guān)的。當(dāng)被測物體其他條件不變的情況下，僅僅是產(chǎn)生了故障和缺陷，那么它的表面溫度場分布將會發(fā)生相應(yīng)變化；若被測物體的材料特性發(fā)生異常，其表面的溫度也相應(yīng)改變，因而應(yīng)用紅外進(jìn)行溫度的檢測，可以為分析被測目標(biāo)的現(xiàn)有狀態(tài)提供極好的信息。這就是紅外測溫和紅外診斷的基本原理。2輻射系數(shù)在紅外測溫中的重要性紅外測溫中的一個重要參數(shù)

31、是輻射率。它直接影響測溫結(jié)果，也稱“發(fā)射率”或輻射系數(shù)。物體的輻射率是表征物體表面輻射能力強弱的一個參數(shù)，是物體在一定溫度下輻射的熱能與黑體在同溫度下輻射能量的比值。在紅外測溫中，只有確定了物體在所測定溫度范圍內(nèi)的輻射率后，才能用光學(xué)或電子方法進(jìn)行補償，得出被測物的表面溫度。如果測溫時對c值一無所知，則無法確定測溫結(jié)果與真實溫度相差多少，若設(shè)置的輻射系數(shù)有誤差，則將對測溫結(jié)果引起誤差，分析如下：設(shè)一被測物表面的溫度為T0，真實輻射系數(shù)為0，測出溫度為T1，設(shè)定輻射系數(shù)為1，則輻射能 W=06T04=1T14溫度測量誤差 T=|T1-T0|輻射系數(shù)設(shè)定誤差: =|1-0|則 T=T01-(1-/

32、1)1/4T/T0=1-(1-/1)1/4結(jié)果表明溫度測量相對誤差與輻射相對誤差的關(guān)系，計算結(jié)果列于表123中。表123 相對誤差計算結(jié)果輻射率設(shè)定相對誤差（%）05101520253035404550測定溫度的相對誤差（%）013204.08.5578510.2121416有關(guān)文獻(xiàn)還推導(dǎo)出如下結(jié)論：全輻射高溫計所測輻射能為W=1/T14=1/T24 式中 T1-儀表指示溫度，K; T2-目標(biāo)實際溫度， K。由上式可得T1T2=1/4可見儀表讀數(shù)與實際溫度之比和發(fā)射率的四次方根成正比值越接近1，則T2與T1越接近，即測溫誤差越小，反之誤差將越大。對于光譜輻射高溫計，取出單一波長進(jìn)行分

33、析，可得dT/(-1/n)(d/0)式中的n1/T，該式表明在發(fā)射率誤差設(shè)置相同的情況下，若要減少測溫誤差就只有增大”值，即選用短波段的探測器，并在檢測溫度較低的情況下，可以得到較高的測溫精度。3輻射系數(shù)。的特性及其測定任何一個物體的輻射率取決于其材料的性質(zhì)，即因材料而異；而同一材料的輻射率又與其表面狀態(tài)有關(guān)，如光潔度、氧化程度及其覆蓋層等還隨被測物的溫度變化而有所變化。一般情況下，材料的輻射率很多已由實驗測出列表，但實際應(yīng)用時，由于工業(yè)設(shè)備所處環(huán)境均比較惡劣，其表面受灰塵和長期腐蝕的影響，單靠文獻(xiàn)資料給出的。值是不能滿足測量精度要求的，往往帶來不同的誤差，下面介紹一些消除輻射率設(shè)置誤差的方法

34、。模擬黑體法-在被測物體上鉆小孔模擬黑體條件，然后將被測物視為黑體進(jìn)行紅外測溫。該法難于在生產(chǎn)現(xiàn)場使用，是實驗室中的測試方法。參考黑體法-根據(jù)克?；舴蚨?，當(dāng)被測物體與黑體的溫度相同時，黑體的輻射能與被測物體的輻射和反射能之和應(yīng)相等。因此只要改變黑體溫度，使其與被測物體輻射能及反射能之和相等，被測溫度即與黑體溫度相同，很多紅外測溫儀器中均采用參考黑體作測溫用。涂料法-用于生產(chǎn)現(xiàn)場。先由溫度初測選定被測設(shè)備溫度相同的區(qū)域，在某局部涂上已知的涂料后，再行溫度測定；對于未涂涂料的相同溫度部位，通過調(diào)整。的設(shè)定達(dá)到指示溫度與真實溫度一致，此時的設(shè)定值就是該設(shè)備的輻射率。接觸測溫法當(dāng)被測設(shè)備有部分可被觸

35、摸時，可用面接觸式溫度計測定該處真實溫度，并用紅外測溫，當(dāng)調(diào)整值達(dá)到測溫結(jié)果與真實溫度相同時，此時的。值即為該設(shè)各類似表面的輻射率。直接測定法-應(yīng)用輻射率測定儀進(jìn)行直接測定。4紅外測溫特點（1）測溫范圍廣：-1703200（2）測溫精度高：可分辨001K或更小。（3）測溫反應(yīng)速度快：可在幾毫秒內(nèi)測出物體的溫度。（4）可測小目標(biāo)：最小可測出直徑為人7.5m的目標(biāo)溫度。（5）測溫不接觸被測物體，不會破壞其溫度場。（6）測距可遠(yuǎn)可近。表124列出了紅外測溫與接觸測溫性能的比較供參考。表12一4 紅外測溫與接觸測溫性能比較項目 紅外測溫 接觸測溫 測溫要求 （1）知道被測物的發(fā)射年（2）被測物的輻射能

36、充分抵達(dá)紅外探測器（3）消除背景噪聲 （1）測溫設(shè)備與被惻物間良好接觸（2）接觸測溫時，被測物溫度不應(yīng)有顯著變化 優(yōu)點 （1）非接觸，對被測物體無影響（2）可測運動中的物體（3）可測瞬態(tài)溫度（4）可對點、線、面測溫（5）可測絕對溫度，也可測相對溫度 （1）可測物體內(nèi)部溫度（2）要求精度高時，測溫要求較簡單 紅外檢測儀器及檢測基本方法紅外檢測儀器紅外檢測儀器多種多樣，目前在我國電力行業(yè)中普遍應(yīng)用的有三類，即最簡便的紅外測溫儀，又稱紅外點溫儀;中檔水平的有紅外熱電視；性能和價格都偏高的是紅外熱像儀，熱像儀中又包括光機掃描型以及更先進(jìn)的凝視型的焦平面熱像儀兩種。組成紅外檢測儀器的核心部分是紅外探測器

37、。紅外探測器的作用是把人射的不可見的紅外輻射能量轉(zhuǎn)變?yōu)槭棺訖z測的電能，或其它可見的能量型式。紅外探測器因?qū)椛漤憫?yīng)的不同方式，可分為兩大類：即光電探測器和熱敏探測器，其框圖見圖 129，其性能如表 125所示。常用紅外探測器及其技術(shù)性能列于表 126和表127中。表125 光電與熱敏探測器性能比較性能 靈敏度 響應(yīng)速度 致冷 使用 其他 光電探測器 高 快 需要 不大方便 靈敏度隨波長變化 熱敏探測器 低 慢 不需 方便 耐用、價低，對波長響應(yīng)變化微小 表12-6 常用紅外探測器光電探測器 銻化相InSb，呼鋼汞HgCdTe，硫化鉛PbS，曬化鉛PbSe 熱敏探測器 熱敏電阻測輻射熱器，熱釋電

38、探測器，輻射熱電偶 紅外測溫儀器的另一重要部分是紅外光學(xué)系統(tǒng)，紅外光學(xué)系統(tǒng)用于匯聚被測目標(biāo)的輻射通量，并傳輸?shù)郊t外探測器上，它與探測器一起決定該儀器的視場和空間分辨率，可根據(jù)象質(zhì)要求選用不同類型的光學(xué)系統(tǒng)。圖129表127 常用紅外探測器技術(shù)性能舉例探測器及代號 工作方式 工作溫度（K） 工作波長（m） 峰值波長時探測年（cm· ZH12· W1） 時間常數(shù)（s） 錦化煙 InSb錦化煙InSb呼鋼汞 HgCdTe硫化鉛PbS硫化鉛 PbS硒化鉛 PbSe熱敏電阻洲輻射熱器硫酸二甘鈦 TGS惜鈦區(qū)鉛PZT輻射熱電偶 光伏光伏光伏光導(dǎo)光導(dǎo)光導(dǎo)測輻射熱器熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)熱電

39、效應(yīng) 7729577295195256295295295295 15317561507330735074500l300l150 1×10111.4×10715×10111.0×10101.5×10113×101224×10102×10857×1071.4×109 1×10-62×10-73×10-82.5×10-410-43×10-610-210-310-210-43.6×10-2 由于大多數(shù)優(yōu)選的紅外光學(xué)材料折射率相當(dāng)高，使大部分人射

40、的輻射通量從表面反射而損失掉了，為了減少反射，采用真空鍍膜制成“增透膜”。若想得到任意所需要的較小光譜區(qū)間，可在探測器前放一適當(dāng)?shù)摹盀V光片”，該濾光片可以改變投射到探測器上的輻射通量值和光譜組成。對濾光片的要求是：對所要通過的波段，光能損失?。粺岱€(wěn)定好；抗潮性和機械性好。1紅外測溫儀紅外測溫儀是紅外測溫設(shè)備中最簡單的，品種繁多，用途廣泛，價格低廉，用于測量物體“點”的溫度。紅外測溫儀是以普朗克輻射定律為依據(jù)，通過對被測目標(biāo)紅外輻射能量進(jìn)行測量，經(jīng)黑體標(biāo)定，從而確定被測目標(biāo)溫度，與接觸式測溫相比，紅外測溫儀具有非接觸式測量、不擾動被測物溫度場分布，速度快、靈敏度高、使用方便的優(yōu)點。對于那些不能用

41、接觸方式測量的目標(biāo)，加微小的、活動的、帶有污染的、瞬態(tài)變化的目標(biāo)溫度，提供了現(xiàn)代化的測量手段。它按測溫范圍可分為三類：100以下，低溫測溫度100700中溫測溫儀7003200C高溫測溫儀紅外測溫儀原理圖如圖1210所示。圖1210 紅外測溫儀一般原理紅外測溫儀在標(biāo)定時雖能滿足精度要求，但在現(xiàn)場使用時往往難于保證測溫精度，為此應(yīng)對影響測溫精度的因素加以分析。測溫儀的紅外探測器除了接收來自被測目標(biāo)的輻射能量外，還接收其周圍環(huán)境的紅外輻射和這些輻射經(jīng)目標(biāo)表面反射的能量等三部分，故紅外探測器輸出的信號隊?wèi)?yīng)包括這三個分量：目標(biāo)自身輻射分量U（T），目標(biāo)反射周圍的輻射分量U（T1），周圍環(huán)境的輻射分量U

42、（T0）Us=U（T）十U（T1）一U（T0）式中T-目標(biāo)溫度；T1-目標(biāo)周圍環(huán)境溫度；T0-紅外測溫儀所在環(huán)境溫度；-目標(biāo)輻射率；-目標(biāo)表面反射率。由上式可得U（T）=Us+U（T0）一U（T1）/結(jié)果可見：U（T0）是所要補償?shù)男盘?，U（T1）是測量中帶來的干擾信號。為保證測量精度，首先要使輻射率。值調(diào)整準(zhǔn)確，同時盡量消除周圍的熱源干擾，或減小目標(biāo)表面反射率P，并對測溫儀所在環(huán)溫進(jìn)行補償。在現(xiàn)場條件不具備的情況下，盡量使。值準(zhǔn)確和減少周圍干擾是保證測量比較準(zhǔn)確的先決條件。2紅外熱電視紅外熱電視是一種不需致冷而能熱成像的紅外檢測儀器，其原理圖如圖1211所示。它的基本工作原理是：利用熱釋電攝

43、像管（簡稱PEV）接收被測物體的紅外輻射能量，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號后，再經(jīng)過放大等一系列變換，最后轉(zhuǎn)換成全電視信號輸出、存貯和顯示物體的熱像。圖1211 熱電視原理圖熱釋電攝像管為熱電視的關(guān)鍵器件，它由物鏡、靶面和電子槍組成，其熱釋電靶面完成熱電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)電子槍掃描而形成被測物體的熱像。熱電視因用途不同，可分為兩種：一種是可以測量溫度的；另一種是只顯示熱像而不能測量溫度的，前一種多被電力系統(tǒng)采用。熱電視一般還分為“平移式”和“斬波式”兩種型式。平移式結(jié)構(gòu)較簡單，價格也較便宜，使用時儀器相對目標(biāo)應(yīng)呈平移運動狀態(tài)；而斬波式的在儀器的靶面前又附加一“斬波器”，以便于物體成像，故結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。為診斷應(yīng)

44、用方便，國產(chǎn)熱電視在近年又采用單片機數(shù)據(jù)處理，設(shè)置為彩信號電路生成彩色熱像圖，大大提高了它的應(yīng)用價值。紅外熱電視的特點：（1）與紅外測溫儀相比，熱電視可以生成二維熱像。（2）與光機掃描熱像儀比，熱電視不需致冷，不需高速旋轉(zhuǎn)機械掃描裝置。（3）可與普通電視兼容。（4）熱電視性能適中，價格適中。（5）對檢測運動的目標(biāo)更靈敏。3光機掃描熱像儀顧名思義，光機掃描熱像儀的關(guān)鍵部件要有光學(xué)系統(tǒng)和機械掃描系統(tǒng)，如圖1212所示。它的基本工作原理是：將被測目標(biāo)的紅外輻射，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯聚、濾波、聚焦后，再通過機械掃描系統(tǒng)將聚焦后的紅外輻射按時間先后順序排列，達(dá)到紅外探測器上轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，再經(jīng)視頻信號處理后

45、送至顯示器上顯示或貯存器中存貯。圖1212 光機掃描熱像儀原理關(guān)于掃描系統(tǒng)，其工作原理如下：紅外探測器在任意瞬間只能探視目標(biāo)的一小部分，稱之為“瞬時視場”，即接收該瞬時視場所輻射的紅外能量，并相應(yīng)輸出一個與之成正比的電信號。瞬時機場一般只有零點幾毫弧度或幾個毫弧度，為使一個被測目標(biāo)物體成像，則需對整個目標(biāo)進(jìn)行掃描，即對被測物體表面進(jìn)行從左至右、從上到下按行順序連續(xù)掃過。掃描過程中，紅外探測器投射到被側(cè)面上的像又稱為“像素”，一幅熱圖像就是由若干像素組成，像親大小取決于光學(xué)系統(tǒng)和探測器的性能，掃描行數(shù)取決于掃描速度和探測器個數(shù)及其排列方式。一幅熱像的清晰度與像素多少及掃描行數(shù)多少緊密相關(guān)。紅外探

46、測器在工作時需要致冷，這是因為熱像儀用的光電探測元件需要致冷到很低的溫度才能降低熱噪聲，屏蔽背景噪聲，提高光電探測器的信噪比和探測率，得到較短的響應(yīng)時間。因此，要想得到高性能的探測器就必須把敏感元件放在低溫下，該元件可以是一小片半導(dǎo)體材料，也可以是在薄弱基片上的化學(xué)沉淀膜，為保證有效的熱傳導(dǎo)，元件粘接在致冷劑定（即絕熱容器或杜瓦瓶）的末端進(jìn)行冷卻。杜瓦瓶與“保溫瓶膽”類似，雙層容器中間抽為真空，然后采用制冷劑制冷，制冷劑及其特性加表128所示。表128 制冷劑的特性制冷劑 氣化溫度（K） 制冷能力（W·h/L） 比重 制冷劑 氣化溫度（K） 制冷能力（W·h/L） 比重（g

47、/cm3） 冰干冰（CO2）甲烷（CH4）液氧液氬 273.2194.2111.790.287.7 -67.663.5 -1.510.4251.141.39 液氮液氖液氫液氦 77.327.120.44.2 44.428.98.790.71 1. 808 1.20.0710.125 制冷器按工作原理分為如下幾種，如表129所示。光機掃描熱像儀是熱成像技術(shù)中發(fā)展最成熟的，為進(jìn)一步提高性能，采用了多元探測器，為降低成本而采用組件化和標(biāo)準(zhǔn)化。但由于機械掃描的方式不便使用，故在力求革除機械掃描和制冷器，但還沒有哪一種器件性能具有最完美的組合，如在相同的探測元件數(shù)目的前提下非制冷的熱電探測器的熱靈敏度，

48、比制冷到77K的光子探測器的靈敏度要差100倍。其間最引人注目的是凝視型焦平面熱像儀，其效果最佳，已在90年代由國外研制成功并早已商品化。4焦平面（FPA）熱像儀焦平面熱像儀是面陣凝視型。它的突出特點是紅外探測器呈列陣平面狀，具有自動掃描特性，不需要光機掃描或電子掃描裝置的參與，就可以固定不動凝視形成被測物的熱像。表129 制冷器的工作原理、特點及用途 名稱 原理 特點及用途 液化氣體傳輸制冷器 由非統(tǒng)熱管道將制冷劑傳輸?shù)街评淦鳎秒p相傳輸機理，冷波通過熱管道時，有些液體氣化，則液體與管墨可很好分開 方法簡單，使用方便，用于熱成像儀及輻射計中 電制冷器 根據(jù)財耳帖效應(yīng)，當(dāng)兩種不同半導(dǎo)體相連

49、接并與一電動勢連成回路時，其結(jié)點可產(chǎn)生冷端，又可稱“半導(dǎo)體制冷” 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，重量輕，體積小，制冷溫度不能太低，多使用于小型紅外儀器或液化氣體制冷不便處 固體制冷器 當(dāng)固態(tài)冷劑升華時吸熱可制冷 多用于宇宙空間 機械式微型制冷機 多用于軍事，現(xiàn)已應(yīng)用于工業(yè) 輻射制冷器 用于宇宙空間 焦平面熱像儀的紅外探測器性能好，響應(yīng)率的均勻性好，功耗很低，加上現(xiàn)在智能化程度的極大提高，使得焦平面熱像儀的總體性能水平有了令人矚目的提高，具體表現(xiàn)為體積小巧，使用極其方便。盡管產(chǎn)品不同，其性能不同，但其中姣姣者的空間分辨率和溫度分辨率都較光機掃描熱像儀有了顯著提高，故其成像質(zhì)量高在進(jìn)行精密紅外檢測時，就可發(fā)

50、揮更大的作用，在其推行到我國后，已開始受到電力用戶的歡迎。紅外檢測基本方法對設(shè)備等被測目標(biāo)進(jìn)行紅外檢測的方法，可分為兩大類，即被動式和主動式，對于主動式的檢測又可分為單面法和雙面法；進(jìn)行檢測時，被測目標(biāo)被加熱的過程也可分成為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種，分述如下：1被動式當(dāng)被測目標(biāo)的溫度不同于周圍環(huán)境的溫度時，在被測目標(biāo)與環(huán)境的熱交換過程中進(jìn)行紅外測溫，溫度的變化會顯示其熱特性改變或內(nèi)部的缺陷，被動式紅外測溫被大量應(yīng)用于運行中設(shè)備、元器件、科研試品的檢測，它不需附加熱源，在生產(chǎn)現(xiàn)場基本都采用這種方法。2主動式對被測目標(biāo)進(jìn)行加熱，加熱方式可分穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種，在加熱過程中或加熱后有一定時延進(jìn)行紅外測溫。3.

51、單面法對被測目標(biāo)的加熱和紅外測溫在被測物的同一側(cè)面進(jìn)行。4雙面法對被測目標(biāo)的加熱和紅外測溫在其正、反兩個表面進(jìn)行。5穩(wěn)態(tài)加熱將被測目標(biāo)加熱到內(nèi)部溫度均勻恒定狀態(tài)，把它再放到一個低于（或高于）該恒定溫度的環(huán)境中進(jìn)行紅外測溫。若被測物內(nèi)部有裂紋、孔洞、脫粘等缺陷，則內(nèi)外部進(jìn)行熱交換的熱流將受到缺陷阻礙，其相應(yīng)表面就會產(chǎn)生溫度的變化，與無缺陷相應(yīng)的表面相比則形成溫度梯度。6非穩(wěn)態(tài)加熱對被測物進(jìn)行加熱，在其內(nèi)部溫度不均有熱傳導(dǎo)的過程中進(jìn)行紅外測溫。如將一熱量均勻地注人被測表面時，其進(jìn)入內(nèi)部的速度要由其內(nèi)部性質(zhì)決定，如內(nèi)部有缺陷，則會成為阻擋熱流的熱阻，經(jīng)一定時間就會產(chǎn)生熱量堆積，在其相應(yīng)表面就會產(chǎn)生過

52、熱的異常，由缺陷產(chǎn)生的熱流變化取決于缺陷的位置、走向、幾何尺寸和材料的性能。紅外檢測須知（1）對于紅外熱像儀，為使檢測結(jié)果更準(zhǔn)確可靠，先來看看其紅外探測器的輸出信號幅度主要與哪些因素相關(guān)：紅外探測器輸出視頻信號幅度為Us式中12-熱像儀工作波長范圍；-熱像儀瞬時機場角；-輻射常數(shù)；T-被測目標(biāo)溫度；（T）-被測目標(biāo)光譜輻射率；（）-大氣造過率；R（）-熱像儀總光譜響應(yīng)。用熱像儀測溫所得結(jié)果正是利用探測器輸出的視頻信號進(jìn)行處理后得出的。由上式可知，測溫結(jié)果與目標(biāo)特性（溫度、輻射率）及熱像儀性能（瞬時機場角、工作波段及光譜響應(yīng)）有關(guān)外，還與測量距離有很大的關(guān)系，如圖1213所示。圖12-13 測距

53、對測溫的影響測量距離對測溫的影響，一方面是由于測距變化時影響大氣造過率的改變，另一方面是隨測距增加時，目標(biāo)尺寸相對于瞬時機場角的倍數(shù)將減少，當(dāng)小于510個瞬時機場角時。Us值將隨之而降低，測溫就產(chǎn)生誤差。（2）對于紅外測溫儀，被測目標(biāo)的直徑 D和測距L之間的關(guān)系表示為LD，稱為“距離系數(shù)”。對于被測目標(biāo)小或測距遠(yuǎn)的情況，要求距離系數(shù)應(yīng)該大，如輸電線的接頭就屬此類，在使用紅外測溫儀時，必須注意符合該指標(biāo)要求；對于同一臺測溫儀，即當(dāng)其視場角一定時，測距遠(yuǎn)時只能測試大尺寸目標(biāo)，如需測小尺寸目標(biāo)時，其測試距離必須減小。如圖1214所示。圖1214 視場角與距離的關(guān)系在紅外檢測中，應(yīng)保持檢測儀器與被測點

54、距離盡量最小，且各次測距應(yīng)保持一致，力求與被測物表面垂直，各次方位不變。（3）檢測時要正確選擇被測目標(biāo)的輻射系數(shù)。（4）檢測時要力求有最佳的大氣透過率。（5）檢測時，要將外界的熱干擾降至最小，如天空、背景等。電力設(shè)備紅外檢測方法1被檢設(shè)備分類（l）設(shè)備普測-普遍面全面的紅外檢測。（2）新投運設(shè)備的檢測-檢查基建安裝質(zhì)量和做出“基礎(chǔ)熱像圖譜”。（3）運行工況不良的設(shè)備；（4）停電試驗中發(fā)現(xiàn)的不良設(shè)備或與歷年試驗數(shù)據(jù)有較大偏差的設(shè)備。（5）檢修后的設(shè)備。2注意事項（1）檢測時應(yīng)力求避開雨、雪、霧、大風(fēng)和強光（陽光和燈光）的干擾，以使檢測結(jié)果準(zhǔn)確。（2）檢測地點應(yīng)選在與被檢設(shè)備面盡量垂直相對處，距離

55、盡量近，固定不變，即歷次檢測應(yīng)定方向、定距離、定高度，且力求背景熱輻射均勻，減少熱源干擾。（3）檢測時，應(yīng)選擇適宜的溫度范圍和溫度分辨率，使設(shè)備的熱異常信息不丟失和分辨力最佳，以便于診斷。（4）記錄檢測時設(shè)備的電壓、負(fù)荷、環(huán)溫及風(fēng)力情況；除記錄熱異常的設(shè)備熱像或溫度值外，還應(yīng)記錄相同工況正常設(shè)備的熱像或溫度值（如三相中的它相，或同一口路的同型設(shè)備）。電力設(shè)備故障的紅外診斷技術(shù)原理及方法·電力設(shè)備故障的紅外診斷基本原理1電力設(shè)備與發(fā)熱升溫有密不可分的關(guān)系電力設(shè)備在正常運行時，與發(fā)熱升溫有著密不可分的關(guān)系，在其故障發(fā)展和形成過程中，絕大多數(shù)都與發(fā)熱升溫緊密相連。對于電力設(shè)備到處可見的導(dǎo)線和連接件，電力設(shè)備的很多裸露工作部件，由于在成年累月的運行中，受環(huán)境溫度變化、污穢覆蓋、有害氣體腐蝕、風(fēng)雨雪霧等自然力的作用，再加上人為設(shè)計、施工不當(dāng)?shù)纫蛩?，均會造成設(shè)備老化、損壞和接觸不良，必將導(dǎo)致介質(zhì)損耗增大，漏電流增大和接觸電阻的增大，從而引起相應(yīng)的局部發(fā)熱而溫度升高，若未能及時發(fā)現(xiàn)而不能及時制止這些隱患的發(fā)展，其結(jié)局會是因惡性循環(huán)而引發(fā)連接點熔焊、導(dǎo)線斷裂、甚至設(shè)備爆炸起火等事故。對于處在設(shè)備外殼內(nèi)部的各種部件，如導(dǎo)電回路、絕緣介質(zhì)和鐵芯等，當(dāng)它們故障時也會產(chǎn)生不同的