紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)詳解演示文稿

紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共25頁。（優(yōu)選）紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)當(dāng)前2頁，總共25頁。紅外輻射的基本規(guī)律黑體輻射的基本規(guī)律：絕對溫度為T(K)的黑體，單位表面積在波長附近單位波長間隔內(nèi)向整個半球空間發(fā)射的輻射功率與波長、溫度的關(guān)系：C1:第一輻射常熟。C2:第二輻射常熟。實際物體的紅外輻射規(guī)律

實際物體的總輻射功率與絕對溫度4次方成正比，還與實際物體的發(fā)射率ε有關(guān)。當(dāng)前3頁，總共25頁。第一節(jié)紅外測溫儀1、基本原理光學(xué)系統(tǒng)收集被測目標(biāo)的幅射能量，使之匯聚在紅外探測器的接收光敏面上。紅外檢測器將接收到的紅外幅射能量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。信號處理提高信號的信噪比和進(jìn)行線性化輸出、輻射率調(diào)整等的處理。溫度指示、存貯和紀(jì)錄有多種方式，可根據(jù)應(yīng)用場合選用不同的紀(jì)錄和存貯方式。當(dāng)前4頁，總共25頁。第一節(jié)紅外測溫儀2、光電檢測器的選擇光電檢測器典型的有硅光電二極管、硫化鋁、銻化銦，靈敏度高響應(yīng)快。適用于制作掃描、高速、高溫度分辨率的測溫儀。由于對光譜有選擇吸收的特性，只能在特定的紅外光譜波段使用，有的使用條件苛刻。給使用帶來不便。熱檢測器對紅外光譜無選擇性，使用方便而價廉，響應(yīng)慢靈敏度低。適用對準(zhǔn)確度要求不太高的測溫儀。其中熱釋電探測器靈敏度較高，是對中低溫較合適的紅外探測器。當(dāng)前5頁，總共25頁。第一節(jié)紅外測溫儀3、適用范圍紅外測溫儀的測溫范圍一般分為高、中、低三類，往往中、低溫(約700℃以下)在一起。紅外測溫儀的局限性是只能測量“點”溫度，若干個“瞄準(zhǔn)點”的溫度常不足以反映整個設(shè)備的表面溫度分布，特別是有些不容易被注意到的地方，往往又是散熱相當(dāng)多的部位。紅外測溫儀的局限性是無法對大型和遠(yuǎn)距離的電氣設(shè)備進(jìn)行檢測。目前多數(shù)產(chǎn)品的視場角大而距離系數(shù)小，例如10視場角，其距離系數(shù)(距離／目標(biāo)尺寸)為60，即當(dāng)距離60米時，目標(biāo)直徑尺寸為l米才行，若目標(biāo)面積過小，則測溫結(jié)果不準(zhǔn)。故多數(shù)紅外測溫儀適合于近距離(例如戶內(nèi)電氣設(shè)備)測溫，對于遠(yuǎn)距離小目標(biāo)的測溫需選用遠(yuǎn)距離測溫儀。對大型設(shè)備的監(jiān)測應(yīng)配備紅外熱象儀或紅外熱電視。當(dāng)前6頁，總共25頁。美國FLIR公司的TPT2-8系列重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便。測試時，只要瞄準(zhǔn)目標(biāo)，扳動扳機，即可在背面的LCD顯示屏上的溫度值。具有激光瞄準(zhǔn)精確定位所測目標(biāo)、高低溫報警，溫度最大、最小、平均值、溫差顯示等功能。測溫范圍：TPT2,3型:

-32℃--400℃

TPT6,8型:

-32℃--500℃

距離系數(shù)比:TPT2,3,6型:

8:1

TPT8型：

30：1

分辨率：

0.1℃精度：

±1%第一節(jié)紅外測溫儀4、典型產(chǎn)品當(dāng)前7頁，總共25頁。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理熱像儀是一個紅外熱成像系統(tǒng)，它利用紅外線傳感器接收被測目標(biāo)的紅外線信號，經(jīng)放大和處理后送至顯示器上，形成該目標(biāo)溫度分布二維可視圖像，從而將目標(biāo)的不可見熱圖像轉(zhuǎn)換為可見圖像。當(dāng)前8頁，總共25頁。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理紅外攝像機由光學(xué)系統(tǒng)、掃描機構(gòu)、致冷紅外探測器、控制電路和前置放大器所組成。光機掃描機構(gòu)可掃描被測目標(biāo)的全部外表面，以達(dá)到測定整個目標(biāo)溫度分布的目的。有兩種組成，一種是由垂直、水平兩掃描棱鏡及同步系統(tǒng)組成；另一種是只由一個旋轉(zhuǎn)掃描棱鏡構(gòu)成。紅外檢測器一般選用光敏器件如銻化銦，碲鎘汞。為降低熱噪聲，提高光電檢測器的信噪比和靈敏度以及較短的響應(yīng)時間，要求將這種光敏元件粘貼在致冷劑室(即絕熱容器或杜瓦瓶內(nèi))的末端進(jìn)行冷卻，致冷器的工作溫度由致冷劑決定，例如液氮為77K。檢測器的主要技術(shù)性能探測度D*即表示檢測器冷卻在77K時的檢測能力。紅外檢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”，看到任何瞬時視場時，只要檢測器的響應(yīng)時間足夠快，就立即輸出一個與接收的輻射通量成正比的信號。瞬時視場一般只有零點幾個毫弧度或幾個毫弧度，故為使一個幾十度乘幾十度的目標(biāo)成像，需要對整個被測目標(biāo)進(jìn)行掃描。當(dāng)前9頁，總共25頁。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理監(jiān)視器對經(jīng)前置放大輸出的信號分析處理后，進(jìn)行實時紀(jì)錄、存貯或顯示。顯示方式主要采用偽彩式圖像顯示二維溫度場，以不同顏式代表不同溫度，一般為16個等級色彩或黑白灰度來區(qū)分。設(shè)有等溫區(qū)顯示及各溫度段的顯示等等。先進(jìn)的熱像儀都要求達(dá)到電視兼容圖像顯示。當(dāng)前10頁，總共25頁。第二節(jié)紅外熱像儀2、特點紅外熱像儀的視場角從幾度到數(shù)十度，聚焦范圍從零點幾米到數(shù)百米或更遠(yuǎn)，空間分辨率為：0.1～10毫弧度（即在1米距離分辨0.1～10毫米的目標(biāo))。測溫范圍為攝氏零下數(shù)十度到零上數(shù)千度。溫度分辨率一般在0.1一0.2℃。光譜范圍決定于所選用的探測器，例如銻化銦為3～5μm，碲鎘汞為8～13μm。測量誤差因素很多，有的如目標(biāo)的幅射特性、目標(biāo)尺寸、測距等和使用有關(guān)。當(dāng)前11頁，總共25頁。第二節(jié)紅外熱像儀3、典型實例當(dāng)前12頁，總共25頁。IR913A型非制冷焦平面紅外熱像儀

成像類型非制冷焦平面

工作范圍8～14μm

溫度分辨率0.06℃

像素320×240像素

數(shù)字化圖像16Bit空間分辨率1mRad

精度±1℃±1%

測溫范圍-20℃～400℃（可擴展到1500℃）

幀頻50幅/秒

視頻輸出PAL/NTSC聚焦范圍0.5m～∞鏡頭50mm

存儲通用CF卡（1000幅）

體積164×90×98mm重量1.5㎏

外接電源7.2V工作環(huán)境-20～+50℃第二節(jié)紅外熱像儀當(dāng)前13頁，總共25頁。第三節(jié)紅外熱電視1、基本原理熱電視是由攝像機，電源和監(jiān)視器三部分組成，以熱釋電材料為靶面和標(biāo)準(zhǔn)電視掃描方式相結(jié)合的熱釋電攝像管為關(guān)鍵部件而制成的二維實時成像的紅外測溫儀器。當(dāng)前14頁，總共25頁。第三節(jié)紅外熱電視2、典型實例當(dāng)前15頁，總共25頁。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用1、應(yīng)用范圍及機理紅外監(jiān)測已用于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變電的各個方面，特別是變電設(shè)備方面應(yīng)用更廣泛，它可掃描全變電站及每個設(shè)備的全部外表面，包括變壓器、電抗器、電容器、避雷器、互感器、斷路器、隔離開關(guān)及母線、進(jìn)出線絕緣子等均可形成清晰的熱圖像。在發(fā)電廠則可檢測封閉母線的過熱故障、定子鐵芯的絕緣缺陷、定子線棒的焊接質(zhì)量等等，尤其對高速旋轉(zhuǎn)且通過上千安培電流的滑環(huán)和碳刷，更是提供了安全可靠的溫度監(jiān)測手段。輸電線路方面可對上百個接頭和節(jié)點接觸狀況和大量絕緣子串進(jìn)行監(jiān)測?？捎密囕d或機載熱像儀對線路進(jìn)行巡視。當(dāng)前16頁，總共25頁。1、應(yīng)用范圍及機理接觸性故障：P=R*I^2。介質(zhì)性故障：絕緣表面臟污、受潮。具有磁回路的電氣設(shè)備，由于磁回路漏磁、磁飽和或鐵心片間絕緣局部短路造成鐵損增大，引起局部環(huán)流或渦流發(fā)熱。某些電氣設(shè)備因故障改變電壓分布狀況或增大泄漏電流。當(dāng)前17頁，總共25頁。紅外線成像檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T664-1999帶電設(shè)備紅外線診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》進(jìn)行判斷。對缺陷性質(zhì)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為1)相對溫差;2)設(shè)備在空氣中的最高允許溫度。缺陷性質(zhì)說明:一般缺陷:指對近期安全運行影響不大,可列入年、季度檢修計劃中消除。20%

相對溫差

80%。重大缺陷:指比較重大,但設(shè)備仍可在短期內(nèi)繼續(xù)運行的缺陷，應(yīng)在短期內(nèi)消除,消除前應(yīng)加強監(jiān)視。80%

相對溫差

95%。緊急缺陷:指嚴(yán)重程度已使設(shè)備不能安全運行,隨時可能導(dǎo)致發(fā)生事故或危及人身安全的缺陷。必須盡快消除或采取必要的安全技術(shù)措施進(jìn)行處理。95%

相對溫差。當(dāng)前18頁，總共25頁。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用2、應(yīng)用實效不少國家已形成常規(guī)的檢測制度，設(shè)有熱成像儀專用監(jiān)測車進(jìn)行變電站的巡檢，英美等國還用直升飛機載熱像儀進(jìn)行輸電線路的巡檢。還規(guī)定了檢測周期，有的對主要目標(biāo)還采用連續(xù)監(jiān)測。應(yīng)用熱像檢測的效果明顯，超溫的部件數(shù)量和故障率逐年下降。意大利米蘭地區(qū)設(shè)備的過熱部件在1970～1975年間為l％，而1975～1978年間下降為0.5％；比利時三個電力公司的故障率從1971年的2.35％下降到1977年的0.24％；我國某供電公司采用熱像檢測后，故障次數(shù)逐年速減，88年為27次，89年19次，90年6次，91年僅為2次。當(dāng)前19頁，總共25頁。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用3、故障類型用紅外監(jiān)測出的故障類型按性質(zhì)可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類。外部熱故障主要是各種裸露接頭的熱故障，以局部過熱的狀態(tài)向其周圍輻射紅外線，其紅外熱圖像顯示出以該故障為中心的熱場圖，故從設(shè)備熱圖像中可直觀地判斷是否存在熱故障，根據(jù)溫度分布場可準(zhǔn)確地確定故障的部位。內(nèi)部熱故障是指設(shè)備內(nèi)部故障而引起外部相關(guān)部件的溫度變化，即其表現(xiàn)形式是外部件的熱變化。其發(fā)熱過程一般都較長，且為穩(wěn)定發(fā)熱。與故障點接觸的固體、液體和氣體．都將發(fā)生傳導(dǎo)和對流熱。因此從外部對其相關(guān)部件進(jìn)行紅外熱成像監(jiān)測分析，是可以診斷出內(nèi)部熱故障的。通過熱像圖也可發(fā)現(xiàn)其它潛伏性或早期故障，特別是電容型設(shè)備、電磁式電壓互感器和避雷器等。當(dāng)前20頁，總共25頁。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用4、檢測步驟先測定全部設(shè)備的溫度分布，依據(jù)熱圖象調(diào)整出各設(shè)備的溫度顯示，判斷有無溫度異常，若有異常設(shè)備則要進(jìn)行詳細(xì)的溫度測定，對異常部位則進(jìn)行分解檢測。還可用其它判斷方法，對是否異常進(jìn)行確認(rèn)。熱像是否異常的判別方法：一是和本設(shè)備正常狀態(tài)的圖像作比較，這里要考慮負(fù)荷電流、環(huán)境溫度對熱像的影響；二是和處于相同條件下的另兩相設(shè)備的圖像作比較。當(dāng)前21頁，總共2