紅外監(jiān)測和診斷技術(shù)

1、關(guān)于紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)第一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月紅外線的基本特性紅外線的波長在0.761000um之間，分近紅外(0.75um3um)、中紅外(3um6um)、遠(yuǎn)紅外(6um15um)和極遠(yuǎn)紅外(15um1000um) 。任何溫度超過絕對零度的物體都會輻射紅外線。紅外線的頻程比可見光寬，可以表現(xiàn)豐富的“顏色”。紅外線要受大氣的吸收使能量衰減，但空間中的大氣、煙云、對紅外的吸收程度與紅外波長有關(guān)，對(2um2.5um) (3um5um)及(8um14um)三個區(qū)域吸收相對較弱，通常成為“大氣窗口”。無線電波紅外線可見光譜紫外線X射線宇宙射線頻率(Hz)1051010101510

2、201025波長(m)3003*10 -2780380nm3*10 -73*10 -123*10 -17第二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月紅外輻射的基本規(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(shí)際物體的紅外輻射規(guī)律 實(shí)際物體的總輻射功率與絕對溫度4次方成正比，還與實(shí)際物體的發(fā)射率有關(guān)。第三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(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

3、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。第四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(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

4、。第五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(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(diǎn)”溫度，若干個“瞄準(zhǔn)點(diǎn)”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)

5、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。第六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月美國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(jī)，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: 8:1TPT8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)品第七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 紅外熱像儀1、基本原理

6、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。第八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(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

7、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(diǎn)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。第九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(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(shí)時紀(jì)錄、存貯或顯示。顯示方式主要采

8、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。第十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 紅外熱像儀2、特點(diǎn)紅外熱像儀的視場角從幾度到數(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：0.110毫弧度（即在1米距離分辨0.110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35m，碲鎘汞為813m。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)。第十一張，PPT共

9、三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 紅外熱像儀3、典型實(shí)例第十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月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814m溫度分辨率0.06像素320240像素數(shù)字化圖像16Bit 空間分辨率1mRad 精度11%測溫范圍-20400（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 通用CF卡（1000幅）體積 1649098 mm 重量 1.5外接電源 7.2V 工作環(huán)境-20+50第二節(jié) 紅外熱像儀第十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 紅外熱電視1、基本原理熱電視是由攝

10、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)合的熱釋電攝像管為關(guān)鍵部件而制成的二維實(shí)時成像的紅外測溫儀器。第十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 紅外熱電視2、典型實(shí)例第十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(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(jī)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

11、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(diǎn)接觸狀況和大量絕緣子串進(jìn)行監(jiān)測。可用車載或機(jī)載熱像儀對線路進(jìn)行巡視。第十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、應(yīng)用范圍及機(jī)理接觸性故障：P=R*I2。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。第十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月紅外線成像檢測標(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

12、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(yùn)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(yùn)行的缺陷，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。第十八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(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(shí)效不少國家已形成常規(guī)的檢

13、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(jī)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19701975年間為l，而19751978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。第十九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(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

14、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(diǎn)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。第二十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于

15、2022年6月第四節(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。第二十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用4、檢測步驟熱像判別方法第二十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用4、檢測步驟熱像判別方法表面溫度判斷法相對溫差判斷法同類比較法熱譜圖分析法檔案分析法縱向比較法第二十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用5、檢測實(shí)例第二十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用5、檢測實(shí)例第二十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用5、檢測實(shí)例第二十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月5、檢測實(shí)例異常溫度:64.4C正常溫度:19.0C最高溫度:64.7C環(huán)境溫度:17C相對溫差:96%