紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)

紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)紅外輻射得基本規(guī)律黑體輻射得基本規(guī)律:絕對(duì)溫度為T(K)得黑體,單位表面積在波長(zhǎng)附近單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)向整個(gè)半球空間發(fā)射得輻射功率與波長(zhǎng)、溫度得關(guān)系:C1:第一輻射常熟。C2:第二輻射常熟。實(shí)際物體得紅外輻射規(guī)律

實(shí)際物體得總輻射功率與絕對(duì)溫度4次方成正比,還與實(shí)際物體得發(fā)射率ε有關(guān)。第一節(jié)紅外測(cè)溫儀1、基本原理光學(xué)系統(tǒng)收集被測(cè)目標(biāo)得幅射能量,使之匯聚在紅外探測(cè)器得接收光敏面上。紅外檢測(cè)器將接收到得紅外幅射能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。信號(hào)處理提高信號(hào)得信噪比和進(jìn)行線性化輸出、輻射率調(diào)整等得處理。溫度指示、存貯和紀(jì)錄有多種方式,可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合選用不同得紀(jì)錄和存貯方式。第一節(jié)紅外測(cè)溫儀2、光電檢測(cè)器得選擇光電檢測(cè)器典型得有硅光電二極管、硫化鋁、銻化銦,靈敏度高響應(yīng)快。適用于制作掃描、高速、高溫度分辨率得測(cè)溫儀。由于對(duì)光譜有選擇吸收得特性,只能在特定得紅外光譜波段使用,有得使用條件苛刻。給使用帶來(lái)不便。熱檢測(cè)器對(duì)紅外光譜無(wú)選擇性,使用方便而價(jià)廉,響應(yīng)慢靈敏度低。適用對(duì)準(zhǔn)確度要求不太高得測(cè)溫儀。其中熱釋電探測(cè)器靈敏度較高,就是對(duì)中低溫較合適得紅外探測(cè)器。第一節(jié)紅外測(cè)溫儀3、適用范圍紅外測(cè)溫儀得測(cè)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(cè)溫儀得局限性就是只能測(cè)量“點(diǎn)”溫度,若干個(gè)“瞄準(zhǔn)點(diǎn)”得溫度常不足以反映整個(gè)設(shè)備得表面溫度分布,特別就是有些不容易被注意到得地方,往往又就是散熱相當(dāng)多得部位。紅外測(cè)溫儀得局限性就是無(wú)法對(duì)大型和遠(yuǎn)距離得電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。目前多數(shù)產(chǎn)品得視場(chǎng)角大而距離系數(shù)小,例如10視場(chǎng)角,其距離系數(shù)(距離／目標(biāo)尺寸)為60,即當(dāng)距離60米時(shí),目標(biāo)直徑尺寸為l米才行,若目標(biāo)面積過(guò)小,則測(cè)溫結(jié)果不準(zhǔn)。故多數(shù)紅外測(cè)溫儀適合于近距離(例如戶內(nèi)電氣設(shè)備)測(cè)溫,對(duì)于遠(yuǎn)距離小目標(biāo)得測(cè)溫需選用遠(yuǎn)距離測(cè)溫儀。對(duì)大型設(shè)備得監(jiān)測(cè)應(yīng)配備紅外熱象儀或紅外熱電視。美國(guó)FLIR公司得TPT2-8系列重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便。測(cè)試時(shí),只要瞄準(zhǔn)目標(biāo),扳動(dòng)扳機(jī),即可在背面得LCD顯示屏上得溫度值。具有激光瞄準(zhǔn)精確定位所測(cè)目標(biāo)、高低溫報(bào)警,溫度最大、最小、平均值、溫差顯示等功能。測(cè)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(cè)溫儀4、典型產(chǎn)品第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理熱像儀就是一個(gè)紅外熱成像系統(tǒng),她利用紅外線傳感器接收被測(cè)目標(biāo)得紅外線信號(hào),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)得不可見(jiàn)熱圖像轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)圖像。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理紅外攝像機(jī)由光學(xué)系統(tǒng)、掃描機(jī)構(gòu)、致冷紅外探測(cè)器、控制電路和前置放大器所組成。光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)可掃描被測(cè)目標(biāo)得全部外表面,以達(dá)到測(cè)定整個(gè)目標(biāo)溫度分布得目得。有兩種組成,一種就是由垂直、水平兩掃描棱鏡及同步系統(tǒng)組成;另一種就是只由一個(gè)旋轉(zhuǎn)掃描棱鏡構(gòu)成。紅外檢測(cè)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(cè)器得信噪比和靈敏度以及較短得響應(yīng)時(shí)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?jī)?nèi))得末端進(jìn)行冷卻,致冷器得工作溫度由致冷劑決定,例如液氮為77K。檢測(cè)器得主要技術(shù)性能探測(cè)度D*即表示檢測(cè)器冷卻在77K時(shí)得檢測(cè)能力。紅外檢測(cè)器在任意瞬間只能探視目標(biāo)得一小部分,稱之為“瞬時(shí)視場(chǎng)”,看到任何瞬時(shí)視場(chǎng)時(shí),只要檢測(cè)器得響應(yīng)時(shí)間足夠快,就立即輸出一個(gè)與接收得輻射通量成正比得信號(hào)。瞬時(shí)視場(chǎng)一般只有零點(diǎn)幾個(gè)毫弧度或幾個(gè)毫弧度,故為使一個(gè)幾十度乘幾十度得目標(biāo)成像,需要對(duì)整個(gè)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行掃描。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理監(jiān)視器對(duì)經(jīng)前置放大輸出得信號(hào)分析處理后,進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǎng),以不同顏式代表不同溫度,一般為16個(gè)等級(jí)色彩或黑白灰度來(lái)區(qū)分。設(shè)有等溫區(qū)顯示及各溫度段得顯示等等。先進(jìn)得熱像儀都要求達(dá)到電視兼容圖像顯示。第二節(jié)紅外熱像儀2、特點(diǎn)紅外熱像儀得視場(chǎng)角從幾度到數(shù)十度,聚焦范圍從零點(diǎn)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毫米得目標(biāo))。測(cè)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得探測(cè)器,例如銻化銦為3～5μm,碲鎘汞為8～13μm。測(cè)量誤差因素很多,有得如目標(biāo)得幅射特性、目標(biāo)尺寸、測(cè)距等和使用有關(guān)。第二節(jié)紅外熱像儀3、典型實(shí)例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(cè)溫范圍-20℃～400℃(可擴(kuò)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(chǔ)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)紅外熱像儀大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜第三節(jié)紅外熱電視1、基本原理熱電視就是由攝像機(jī),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)合得熱釋電攝像管為關(guān)鍵部件而制成得二維實(shí)時(shí)成像得紅外測(cè)溫儀器。第三節(jié)紅外熱電視2、典型實(shí)例第四節(jié)紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上得應(yīng)用1、應(yīng)用范圍及機(jī)理紅外監(jiān)測(cè)已用于電力系統(tǒng)得發(fā)、輸、變電得各個(gè)方面,特別就是變電設(shè)備方面應(yīng)用更廣泛,她可掃描全變電站及每個(gè)設(shè)備得全部外表面,包括變壓器、電抗器、電容器、避雷器、互感器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及母線、進(jìn)出線絕緣子等均可形成清晰得熱圖像。在發(fā)電廠則可檢測(cè)封閉母線得過(guò)熱故障、定子鐵芯得絕緣缺陷、定子線棒得焊接質(zhì)量等等,尤其對(duì)高速旋轉(zhuǎn)且通過(guò)上千安培電流得滑環(huán)和碳刷,更就是提供了安全可靠得溫度監(jiān)測(cè)手段。輸電線路方面可對(duì)上百個(gè)接頭和節(jié)點(diǎn)接觸狀況和大量絕緣子串進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？捎密囕d或機(jī)載熱像儀對(duì)線路進(jìn)行巡視。1、應(yīng)用范圍及機(jī)理接觸性故障:P=R*I^2。介質(zhì)性故障:絕緣表面臟污、受潮。具有磁回路得電氣設(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。紅外線成像檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《中華人民共和國(guó)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(duì)缺陷性質(zhì)得判斷標(biāo)準(zhǔn)為1)相對(duì)溫差;2)設(shè)備在空氣中得最高允許溫度。缺陷性質(zhì)說(shuō)明:一般缺陷:指對(duì)近期安全運(yùn)行影響不大,可列入年、季度檢修計(jì)劃中消除。20%

相對(duì)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(yùn)行得缺陷,應(yīng)在短期內(nèi)消除,消除前應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。80%

相對(duì)溫差

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

相對(duì)溫差。第四節(jié)紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上得應(yīng)用2、應(yīng)用實(shí)效不少國(guó)家已形成常規(guī)得檢測(cè)制度,設(shè)有熱成像儀專用監(jiān)測(cè)車進(jìn)行變電站得巡檢,英美等國(guó)還用直升飛機(jī)載熱像儀進(jìn)行輸電線路得巡檢。還規(guī)定了檢測(cè)周期,有得對(duì)主要目標(biāo)還采用連續(xù)監(jiān)測(cè)。應(yīng)用熱像檢測(cè)得效果明顯,超溫得部件數(shù)量和故障率逐年下降。意大利米蘭地區(qū)設(shè)備得過(guò)熱部件在1970～1975年間為l％,而1975～1978年間下降為0、5％;比利時(shí)三個(gè)電力公司得故障率從1971年得2、35％下降到1977年得0、24％;我國(guó)某供電公司采用熱像檢測(cè)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。第四節(jié)紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上得應(yīng)用3、故障類型用紅外監(jiān)測(cè)出得故障類型按性質(zhì)可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類。外部熱故障主要就是各種裸露接頭得熱故障,以局部過(guò)熱得狀態(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得熱場(chǎng)圖,故從設(shè)備熱圖像中可直觀地判斷就是否存在熱故障,根據(jù)溫度分布場(chǎng)可準(zhǔn)確地確定故障得部位。內(nèi)部熱故障就是指設(shè)備內(nèi)部故障而引起外部相關(guān)部件得溫度變化,即其表現(xiàn)形式就是外部件得熱變化。其發(fā)熱過(guò)程一般都較長(zhǎng),且為穩(wěn)定發(fā)熱。與故障點(diǎn)接觸得固體、液體和氣體、都將發(fā)生傳導(dǎo)和對(duì)流熱。因此從外部對(duì)其相關(guān)部件進(jìn)行紅外熱成像監(jiān)測(cè)分析,就是可以診斷出內(nèi)部熱故障得。通過(guò)熱像圖也可發(fā)現(xiàn)其她潛伏性或早期故障,特別就是電容型設(shè)備、電磁式電壓互感器和避雷器等。第四節(jié)紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上得應(yīng)用4、檢測(cè)步驟先測(cè)定全部設(shè)備得溫度分布,依據(jù)熱圖象調(diào)整出各設(shè)備得溫度顯示,判斷有無(wú)溫度異常,若有異常設(shè)備則要進(jìn)行詳細(xì)得溫度測(cè)定,對(duì)異常部位則進(jìn)行分解檢測(cè)。還可用其她判斷方法,對(duì)就是否異常進(jìn)行確認(rèn)。熱像就是否異常得判別方法:一就是和本設(shè)備正常狀態(tài)得圖像作比較,這里要考慮