紅外測(cè)溫培訓(xùn)-課件

紅外測(cè)溫培訓(xùn)紅外測(cè)溫技術(shù)講解

紅外測(cè)溫培訓(xùn)一、紅外技術(shù)原理3紅外測(cè)溫培訓(xùn)什么是紅外線?

紅外線是1800年英國(guó)物理學(xué)家赫胥爾發(fā)現(xiàn)的，任何溫度高于絕對(duì)零度（-273oC）的物體都會(huì)發(fā)出紅外線,又稱紅外輻射.

紅外線是從物質(zhì)內(nèi)部發(fā)射出來(lái)的；反映物體表面的溫度場(chǎng)。

4紅外測(cè)溫培訓(xùn)紅外光譜在電磁波中的位置5紅外測(cè)溫培訓(xùn)大氣傳輸大多數(shù)紅外成像系統(tǒng)采用的響應(yīng)光譜范圍為大氣吸收較小的波長(zhǎng)。大氣傳輸率的光譜范圍稱為“大氣窗口”。6紅外測(cè)溫培訓(xùn)黑體和發(fā)射率黑體是指吸收所有入射光線而不反射或透射的物體即黑體所吸收的紅外線能量與發(fā)射紅外線能量相等。輻射率又稱發(fā)射率：是實(shí)際物體與同溫度的黑體，在相同條件下輻出度的比值。影響輻射率的因素：材料、粗糙度、溫度等。7紅外測(cè)溫培訓(xùn)二、紅外熱像儀器成像理論8紅外測(cè)溫培訓(xùn)1、紅外熱像儀成像原理它的探測(cè)目標(biāo)物體自身發(fā)射的“熱輻射”，將紅外能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)電子處理，最終轉(zhuǎn)化為人眼可見的紅外圖象。9紅外測(cè)溫培訓(xùn)二、紅外熱像儀器成像理論溫度升高紅外輻射E傳感器采用由紅外電磁能產(chǎn)生的熱效應(yīng)引起的材料性能改變?cè)?。電阻降低加熱V=R?I

V:電壓變化

R:由于紅外吸收引起的電阻變化

I:通過(guò)輻射測(cè)熱儀的恒定電流1.紅外輻射以電磁波的形式進(jìn)入傳感器，傳感器吸收紅外輻射，傳感器溫度升高。

2.傳感器電阻改變。

3.電阻改變以電信號(hào)的形式被探測(cè)。

4.不需要冷卻，因?yàn)椴捎弥苯蛹訜岬男?yīng)。10紅外測(cè)溫培訓(xùn)2、非制冷焦平面探測(cè)器采用微型輻射熱量探測(cè)器工作原理：類似熱敏電阻，即探測(cè)器吸收入射的紅外輻射，致使自身的溫度升高，從而導(dǎo)致探測(cè)器阻值發(fā)生變化，在外加電流的作用下可以產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出。11紅外測(cè)溫培訓(xùn)3、紅外鏡頭能夠?qū)⒓t外輻射能量聚焦到探測(cè)器上的特殊鏡頭。材料是鍺單晶，表面鍍金鋼石。Ge是紅外長(zhǎng)波儀器鏡頭最好的材料，但價(jià)格昂貴。12紅外測(cè)溫培訓(xùn)4、紅外熱像儀的基本參數(shù)幀頻：反映探測(cè)器變化快慢的量。如HY6800幀頻是50Hz,即1/50秒。13紅外測(cè)溫培訓(xùn)空間分辨率空間分辨率：紅外熱像儀分辨物體的能力，單位mrad?？衫斫鉃闇y(cè)量距離和目標(biāo)大小的關(guān)系?？臻g分辨率為1.3mrad的熱像儀,：如果被測(cè)目標(biāo)與熱像儀之間距離為100m，那么0.13M大小的物體在熱像儀的鏡頭聚焦,并投影到探測(cè)器上,正好充滿1個(gè)探測(cè)器單元像數(shù).0.26M大小的物體在熱像儀的鏡頭聚焦,并投影到探測(cè)器上,正好充滿四個(gè)探測(cè)器單元像數(shù),并能確保必然充滿其中一個(gè)像數(shù).14紅外測(cè)溫培訓(xùn)瞬時(shí)視場(chǎng)和分辨率的關(guān)系單元數(shù)量空間分辨率FOV（ｒａｄ）θ180XFOV角空間分辨率有以下公式計(jì)算FOV單元數(shù)量=15紅外測(cè)溫培訓(xùn)空間分辨率24°標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的視場(chǎng)角為24°×18°，空間分辨率為1.3mrad。

計(jì)算方式如下：空間分辨率(FOV)=×=0.0013rad

=1.3mrad24°320（像素?cái)?shù)）18016紅外測(cè)溫培訓(xùn)空間分辨率為了保障紅外圖片細(xì)節(jié)的清晰和測(cè)溫準(zhǔn)確性，對(duì)不同類型電氣設(shè)備拍攝需要采用不同的鏡頭。變電站內(nèi)設(shè)備拍攝時(shí)一般采用24°標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（高壓套管、避雷器，獨(dú)立CT等）。近距離線路設(shè)備拍攝采用12°鏡頭（如35kV戶外線路電纜頭等）遠(yuǎn)距離線路設(shè)備拍攝采用7°三倍鏡頭（如500kV線路耐張線夾等）。17紅外測(cè)溫培訓(xùn)NETDNETD又稱溫度分辨率是評(píng)價(jià)熱成像系統(tǒng)探測(cè)靈敏度的一個(gè)客觀參數(shù).18紅外測(cè)溫培訓(xùn)三、影響紅外測(cè)溫的因素1.觀測(cè)角度的影響朗伯余弦定律所謂朗伯余弦定律,就是黑體在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測(cè)方向相對(duì)于輻射表面法線夾角的余弦成正比。此定律表明，黑體在輻射表面法線方向的輻射最強(qiáng)。因此，實(shí)際做紅外檢測(cè)時(shí)，應(yīng)盡可能選擇在被測(cè)目標(biāo)表面法線方向進(jìn)行。19紅外測(cè)溫培訓(xùn)2、不同材料的影響不同性質(zhì)的材料因?qū)椛涞奈栈蚍瓷湫阅芨鳟?，因此它們的發(fā)射性能也應(yīng)不同。一般當(dāng)溫度低于300k時(shí)，金屬氧化物的發(fā)射率一般大于0.8。20紅外測(cè)溫培訓(xùn)3、表面狀態(tài)的影響任何實(shí)際物體表面都不是絕對(duì)光滑的，總會(huì)表現(xiàn)為不同的表面粗糙度。因此，這種不同的表面形態(tài)，將對(duì)反射率造成影響，從而影響發(fā)射率的數(shù)值。這種影響的大小同時(shí)取決于材料的種類。例如，對(duì)于非金屬電介質(zhì)材料，發(fā)射率受表面粗糙度影響較小或無(wú)關(guān)。但是，對(duì)于金屬材料而言，表面粗糙度將對(duì)發(fā)射率產(chǎn)生較大影響。另外，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，除了表面粗糙度以外，一些人為因素，如施加潤(rùn)滑油及其他沉積物(如涂料等)，都會(huì)明顯地影響物體的發(fā)射率。21紅外測(cè)溫培訓(xùn)4、物體之間的輻射傳遞的影響物體對(duì)于給定的入射輻射必然存在著吸收、反射，而當(dāng)達(dá)到熱平衡后，其吸收的輻射能必然轉(zhuǎn)化為向外發(fā)射的輻射能。因此，當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)變電站中，檢測(cè)任意一個(gè)目標(biāo)時(shí)，所檢測(cè)出來(lái)的溫度，必然還存在著附近其它物體的影響。因此，我們?cè)跈z測(cè)時(shí)，要注意檢測(cè)的方向和時(shí)間，使其它物體的影響降到最小。22紅外測(cè)溫培訓(xùn)5、大氣衰減的影響大氣對(duì)紅外輻射有吸收、散射、折射等物理過(guò)程，對(duì)物體的紅外輻射強(qiáng)度會(huì)有衰減作用，我們稱之為消光。大氣的消光作用與波長(zhǎng)相關(guān)，有明顯的選擇性。紅外在大氣中有三個(gè)波段區(qū)間能基本完全透過(guò)，我們稱之為大氣窗口，分為近紅外（0.76~1.1um），中紅外（3~5um），遠(yuǎn)紅外（8~14um）。不過(guò)，請(qǐng)注意，即使工作在大氣窗口內(nèi)，大氣對(duì)紅外輻射還是有消光作用。尤其，水蒸氣對(duì)紅外輻射的影響最大。因此，在檢測(cè)時(shí)，最好在濕度小于85%以下，距離則越近越好。23紅外測(cè)溫培訓(xùn)四、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)3.1、溫升：被測(cè)設(shè)備表面溫度和環(huán)境溫度參照體表面溫度之差。3.2、溫差：不同被測(cè)設(shè)備或同一被測(cè)設(shè)備不同部位之間的溫度差。24紅外測(cè)溫培訓(xùn)四、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)3.3、相對(duì)溫差：兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)之間的溫差與其中較熱點(diǎn)的溫升之比的百分?jǐn)?shù)。相對(duì)溫差δt可用下式求出：式中：τ1和T1——發(fā)熱點(diǎn)的溫升和溫度；

τ2和T2——正常相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的溫升和溫度；

T0——環(huán)境參照體的溫度。25紅外測(cè)溫培訓(xùn)四、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)3.4、環(huán)境溫度參照體：用來(lái)采集環(huán)境溫度的物體。它不一定具有當(dāng)時(shí)的真實(shí)環(huán)境溫度，但具有與被檢測(cè)設(shè)備相似的物理屬性，并與被測(cè)檢測(cè)設(shè)備處于相似的環(huán)境之中。26紅外測(cè)溫培訓(xùn)四、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)3.5、一般檢測(cè)：適用于用紅外熱像儀對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行大面積檢測(cè)。3.6、精確檢測(cè)：主要用于檢測(cè)電壓致熱型和部分電流致熱型設(shè)備的內(nèi)部缺陷，以便對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行精確判斷。27紅外測(cè)溫培訓(xùn)四、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)3.7、電壓致熱型設(shè)備：由于電壓效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。3.8、電流致熱型設(shè)備：由于電流效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。3.9、綜合致熱型設(shè)備：即有電壓效應(yīng)，又有電流效應(yīng)，或者電磁效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。28紅外測(cè)溫培訓(xùn)四、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)3.10、噪聲等效溫差（NETD）：用熱像儀觀察一個(gè)低空間頻率的靶標(biāo)時(shí)，當(dāng)其視頻信號(hào)的信噪比（S/N）為1時(shí)，觀察者可以分辨的最小目標(biāo)與背景之間的等效溫差。NETD是評(píng)價(jià)熱像儀探測(cè)目標(biāo)靈敏度和噪聲大小的一個(gè)客觀參數(shù)。3.11、準(zhǔn)確度：在最大測(cè)量范圍內(nèi)，允許的最大溫度誤差，以絕對(duì)誤差或誤差百分?jǐn)?shù)表示。29紅外測(cè)溫培訓(xùn)五、檢測(cè)環(huán)境條件要求4.3.1、一般檢測(cè)的要求a)被檢設(shè)備是帶電運(yùn)行設(shè)備，應(yīng)盡量避開視線中的封閉遮擋物，如門或蓋板；b)環(huán)境溫度一般不低于5℃，相對(duì)濕度一般不大于85%；天氣以陰天、多云為宜，夜間圖像質(zhì)量為佳；不應(yīng)在雷、雨、霧、雪等氣象條件下進(jìn)行，檢測(cè)時(shí)風(fēng)速一般不大于5m/s，現(xiàn)場(chǎng)觀察可參照附錄D;30紅外測(cè)溫培訓(xùn)五、檢測(cè)環(huán)境條件要求4.3.1、一般檢測(cè)的要求C)戶外晴天要避開陽(yáng)光直接照射或反射進(jìn)入儀器鏡頭，在室內(nèi)或晚上檢測(cè)應(yīng)避開燈光的直射，宜閉燈檢測(cè)。

D)檢測(cè)電流致熱型設(shè)備，最好在高峰負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行。否則，一般應(yīng)在不低于30%的額定負(fù)荷下進(jìn)行,同時(shí)應(yīng)充分考慮小負(fù)荷電流對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。31紅外測(cè)溫培訓(xùn)4.3.2、精確檢測(cè)要求除滿足一般檢測(cè)的環(huán)境要求下，還滿足以下的要求a)風(fēng)速一般不大于0.5m/s;b)設(shè)備通電時(shí)間不小于6h，最好在24h以上;c)檢測(cè)期間天氣為陰天、夜間或晴天日落后2h后；32紅外測(cè)溫培訓(xùn)4.3.2、精確檢測(cè)要求d)被檢測(cè)設(shè)備周圍應(yīng)具有均衡的背景輻射，應(yīng)盡量避開附近熱輻射源的干擾，某些設(shè)備被檢測(cè)時(shí)還應(yīng)避開人體熱源等的紅外輻射；e)避開強(qiáng)電磁場(chǎng)，防止強(qiáng)電磁場(chǎng)影響紅外熱像儀的正常工作。33紅外測(cè)溫培訓(xùn)4.4、檢測(cè)儀器的要求4.4.1便攜式紅外熱像儀能滿足精確檢測(cè)的要求，測(cè)量精度和測(cè)溫范圍滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求，性能指標(biāo)較高，具有較高的溫度分辨率及空間分辨率，具有大氣條件的修正模型，操作簡(jiǎn)便，圖像清晰、溫度，有目鏡取景器，分析軟件功能豐富。34紅外測(cè)溫培訓(xùn)4.4、檢測(cè)儀器的要求4.4.2手持(槍)式紅外熱像儀能滿足一般檢測(cè)的要求，有最高點(diǎn)溫度自動(dòng)跟蹤，采用LCD顯示屏，可無(wú)取景器，操作簡(jiǎn)單，儀器輕便，圖像比較清晰、穩(wěn)定。35紅外測(cè)溫培訓(xùn)4.4、檢測(cè)儀器的要求4.4.3線路適用型紅外熱像儀滿足紅外熱像儀的基本功能要求，配備有中、長(zhǎng)焦距鏡頭，空間分辨率達(dá)到使用要求。當(dāng)采用飛機(jī)巡線檢測(cè)時(shí)，紅外熱像儀應(yīng)具備普通寬視野鏡頭和遠(yuǎn)距離窄視野鏡頭，并且可由檢測(cè)人員根據(jù)要求方便切換。36紅外測(cè)溫培訓(xùn)4.4、檢測(cè)儀器的要求4.4.4在線型熱像儀將熱像探頭固定在被檢測(cè)設(shè)備附近，進(jìn)行在線測(cè)試，并將信號(hào)反饋到主控系統(tǒng)。要求有外部供電接口，連續(xù)穩(wěn)定工作時(shí)間長(zhǎng)，并能滿足全天候的環(huán)境使用條件，其信號(hào)和接口可根據(jù)系統(tǒng)要求定制。37紅外測(cè)溫培訓(xùn)六、現(xiàn)場(chǎng)操作方法5.1、一般檢測(cè)儀器在開機(jī)后需進(jìn)行內(nèi)部溫度校準(zhǔn)，待圖像溫度后即可開始開始工作。一般先遠(yuǎn)距離對(duì)所用被測(cè)設(shè)備進(jìn)行全面掃描，發(fā)現(xiàn)有異常后，再有針對(duì)性地近距離對(duì)異常部位和重點(diǎn)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。儀器的色標(biāo)溫度量程設(shè)置在環(huán)境溫度加10K-20K左右的溫升范圍。有偽彩色顯示功能的儀器，宜選擇彩色顯示方式，調(diào)節(jié)圖像使其具有清晰的溫度層次顯示，并結(jié)合數(shù)值手段，如熱點(diǎn)跟蹤、區(qū)域溫度跟蹤等手段進(jìn)行檢查。38紅外測(cè)溫培訓(xùn)六、現(xiàn)場(chǎng)操作方法5.1、一般檢測(cè)應(yīng)充分利用儀器的有關(guān)功能，如圖像平均、自動(dòng)跟蹤等，以達(dá)到最佳檢測(cè)效果。環(huán)境溫度發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)對(duì)儀器重新進(jìn)行內(nèi)部溫度校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法按儀器的說(shuō)明書進(jìn)行。作為一般檢測(cè)，被測(cè)設(shè)備的輻射率一般取0.9左右。39紅外測(cè)溫培訓(xùn)六、現(xiàn)場(chǎng)操作方法5.2、精確檢測(cè)檢測(cè)溫升所用的環(huán)境溫度參照體應(yīng)盡可能選擇與被測(cè)設(shè)備類似的物體，且最好能在同一方向或同一視場(chǎng)中選擇。在安全距離允許的條件下，紅外儀器宜盡量靠近被測(cè)設(shè)備，使被測(cè)設(shè)備（或目標(biāo)）盡量充滿整個(gè)儀器的視場(chǎng)，以提高儀器對(duì)被測(cè)設(shè)備表面細(xì)節(jié)的分辨能力及測(cè)溫準(zhǔn)確度，必要時(shí)，可使用中、長(zhǎng)焦距鏡頭。線路檢測(cè)一般需使用中、長(zhǎng)度焦距鏡頭。40紅外測(cè)溫培訓(xùn)六、現(xiàn)場(chǎng)操作方法5.2、精確檢測(cè)為了準(zhǔn)確測(cè)溫或方便跟蹤，應(yīng)事先設(shè)定幾個(gè)不同角度的方向和角度，確定最佳檢測(cè)位置，并可做上標(biāo)記，以供今后的復(fù)測(cè)用，提高互比性和工作效率。正確選擇被測(cè)設(shè)備的輻射率，特別要考慮金屬材料表面氧化對(duì)選取輻射率的影響。將大氣溫度、相對(duì)濕度、測(cè)量距離等補(bǔ)償參數(shù)輸入，進(jìn)行必要修正，并選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)溫范圍。

41紅外測(cè)溫培訓(xùn)六、現(xiàn)場(chǎng)操作方法5.2、精確檢測(cè)記錄被檢設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷電流、額定電流、運(yùn)行電壓，被檢物體溫度及環(huán)境參照體的溫度值。42紅外測(cè)溫培訓(xùn)七、紅外檢測(cè)周期檢測(cè)周期應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中的作用及重要性，并參照設(shè)備的電壓等級(jí)、負(fù)荷電流、投運(yùn)時(shí)間、設(shè)備狀況等決定。電氣設(shè)備紅外檢測(cè)管理及檢測(cè)原始記錄。43紅外測(cè)溫培訓(xùn)七、紅外檢測(cè)周期7.1變（配）電設(shè)備的檢測(cè)正常運(yùn)行變（配）電設(shè)備的檢測(cè)應(yīng)遵循檢測(cè)和預(yù)試前普測(cè)、高溫高負(fù)荷等情況下的特殊巡測(cè)相結(jié)合的原則。一般220kV及以上的交（直）流變電站每年不少于兩次，其中一次可在大負(fù)荷前，另一次可在停電檢修及預(yù)試前，以便使查出的缺陷在檢修中能夠得到及時(shí)處理，避免重復(fù)停電。44紅外測(cè)溫培訓(xùn)七、紅外檢測(cè)周期7.1變（配）電設(shè)備的檢測(cè)110kV及以下重要變（配）電站每年檢測(cè)一次。對(duì)于運(yùn)行環(huán)境差、陳舊或有缺陷的設(shè)備，大負(fù)荷運(yùn)行期間、系統(tǒng)運(yùn)行方式改變且設(shè)備負(fù)荷突然增加等情況下，需對(duì)電氣設(shè)備增加檢測(cè)次數(shù)。45紅外測(cè)溫培訓(xùn)七、紅外檢測(cè)周期7.1變（配）電設(shè)備的檢測(cè)新建、改擴(kuò)建或大修后的電氣設(shè)備，應(yīng)在投運(yùn)待負(fù)荷后不超過(guò)1個(gè)月內(nèi)（但至少在24h以后）進(jìn)行一次檢測(cè)，并建議對(duì)變壓器、斷路器、套管、避雷器、電壓互感器、電流互感器、電纜終端等進(jìn)行精確檢測(cè)，對(duì)原始數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行存檔。46紅外測(cè)溫培訓(xùn)七、紅外檢測(cè)周期7.1變（配）電設(shè)備的檢測(cè)建議每年對(duì)330kV及以上變壓器、套管、避雷器、電容式電壓互感器、電流互感器、電纜頭等電壓致熱型設(shè)備進(jìn)行一次精確檢測(cè)，