紅外測溫儀的概述

來源:林上科技   發布時間:2010/09/08 10:44  瀏覽:4012

紅外測溫儀的測溫原理是將物體(如鋼水)發射的紅外線具有的(de)輻射能(neng)轉變成電信(xin)號,紅外(wai)線輻射能(neng)的(de)大小(xiao)(xiao)與物(wu)體(如鋼水)本身(shen)的(de)溫(wen)度(du)相對(dui)應,根(gen)據(ju)轉變成電信(xin)號大小(xiao)(xiao),可以確(que)定物(wu)體(如鋼水)的(de)溫(wen)度(du)。

紅外測溫儀工作原理
??? 紅外測(ce)溫儀(yi)由光學系統(tong)、光電探測(ce)器、信(xin)號(hao)(hao)(hao)放大(da)(da)器及(ji)(ji)信(xin)號(hao)(hao)(hao)處理(li)、顯示輸出(chu)等部(bu)分組成。光學系統(tong)匯聚其視(shi)場內的目標(biao)紅外輻射能(neng)量(liang),視(shi)場的大(da)(da)小由測(ce)溫儀(yi)的光學零(ling)件(jian)及(ji)(ji)其位置確定。紅外能(neng)量(liang)聚焦在光電探測(ce)器上并轉變為相(xiang)應的電信(xin)號(hao)(hao)(hao)。該信(xin)號(hao)(hao)(hao)經過放大(da)(da)器和(he)(he)信(xin)號(hao)(hao)(hao)處理(li)電路,并按照儀(yi)器內部(bu)的算法和(he)(he)目標(biao)發射率(lv)校正(zheng)后轉變為被測(ce)目標(biao)的溫度值。

在(zai)自然(ran)界中,一切溫度高于絕(jue)對零度的(de)(de)物體都在(zai)不停地向周圍空間發出(chu)紅(hong)外(wai)輻(fu)(fu)射能(neng)量。物體的(de)(de)紅(hong)外(wai)輻(fu)(fu)射能(neng)量的(de)(de)大小(xiao)及其按波長(chang)的(de)(de)分布 —— 與它(ta)的(de)(de)表面溫度有著十分密切的(de)(de)關系。因此(ci),通過對物體自身輻(fu)(fu)射的(de)(de)紅(hong)外(wai)能(neng)量的(de)(de)測量,便能(neng)準確地測定它(ta)的(de)(de)表面溫度,這就是紅(hong)外(wai)輻(fu)(fu)射測溫所(suo)依據的(de)(de)客觀基礎。

黑體是(shi)(shi)一種(zhong)理(li)(li)想化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)體,它吸收所(suo)(suo)有波長(chang)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)能量(liang)(liang),沒(mei)有能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)反射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)和(he)透過,其(qi)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)率為 1 。但是(shi)(shi),自然界中(zhong)存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)實際(ji)物(wu)(wu)體,幾乎(hu)都不是(shi)(shi)黑體,為了(le)(le)弄(nong)清(qing)和(he)獲得紅外輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)分布規律(lv),在(zai)(zai)理(li)(li)論研究(jiu)中(zhong)必須(xu)選擇合適的(de)(de)(de)(de)模型,這就是(shi)(shi)普(pu)朗克提出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)體腔輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)化(hua)(hua)振(zhen)子(zi)(zi)模型,從而(er)導出(chu)(chu)了(le)(le)普(pu)朗克黑體輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)的(de)(de)(de)(de)定律(lv),即以波長(chang)表示的(de)(de)(de)(de)黑體光(guang)譜輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)度,這是(shi)(shi)一切紅外輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)理(li)(li)論的(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)發(fa)(fa)(fa)(fa)點,故稱 黑體輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)定律(lv) 。所(suo)(suo)有實際(ji)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)量(liang)(liang)除依賴于(yu)輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)波長(chang)及(ji)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度之(zhi)外,還與(yu)構成物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)種(zhong)類、制備方(fang)法、熱過程(cheng)以及(ji)表面(mian)狀態和(he)環(huan)境條件等因素有關。因此,為使黑體輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)定律(lv)適用(yong)于(yu)所(suo)(suo)有實際(ji)物(wu)(wu)體,必須(xu)引入一個與(yu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)性質及(ji)表面(mian)狀態有關的(de)(de)(de)(de)比(bi)例系(xi)數(shu)(shu),即發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)率。該(gai)系(xi)數(shu)(shu)表示實際(ji)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)熱輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)與(yu)黑體輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)的(de)(de)(de)(de)接近(jin)程(cheng)度,其(qi)值在(zai)(zai)零和(he)小于(yu) 1 的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)值之(zhi)間。根據輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)定律(lv),只要(yao)知(zhi)(zhi)道了(le)(le)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)率,就知(zhi)(zhi)道了(le)(le)任何(he)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)紅外輻(fu)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)特性。影響發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)(she)率的(de)(de)(de)(de)主要(yao)因紗在(zai)(zai):材(cai)(cai)(cai)料(liao)種(zhong)類、表面(mian)粗(cu)糙度、理(li)(li)化(hua)(hua)結構和(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)厚度等。

當用紅(hong)外輻(fu)射測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)儀(yi)測(ce)(ce)量(liang)(liang)目(mu)(mu)標的溫(wen)(wen)(wen)(wen)度時(shi)首先要測(ce)(ce)量(liang)(liang)出目(mu)(mu)標在其(qi)波段(duan)范圍內的紅(hong)外輻(fu)射量(liang)(liang),然后由測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)儀(yi)計算出被(bei)測(ce)(ce)目(mu)(mu)標的溫(wen)(wen)(wen)(wen)度。單色(se)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)儀(yi)與(yu)(yu)波段(duan)內的輻(fu)射量(liang)(liang)成比例;雙(shuang)色(se)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)儀(yi)與(yu)(yu)兩個(ge)波段(duan)的輻(fu)射量(liang)(liang)之比成比例。??

紅外測溫儀的系統組成
??? 紅(hong)外(wai)測溫(wen)采(cai)用(yong)逐(zhu)點分(fen)(fen)析的方式,即把物體一個局部區域的熱(re)輻(fu)射聚焦在單個探(tan)測器上,并(bing)通(tong)過已知物體的發射率,將輻(fu)射功率轉化(hua)為溫(wen)度。由于被檢測的對象、測量范圍和使用(yong)場合不同(tong),紅(hong)外(wai)測溫(wen)儀的外(wai)觀(guan)設計(ji)和內(nei)部結(jie)構(gou)不盡(jin)相同(tong),但(dan)基本(ben)結(jie)構(gou)大體相似,主要包括光學系統、光電探(tan)測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出(chu)等部分(fen)(fen)組(zu)成,其(qi)基本(ben)結(jie)構(gou)如(ru)圖所示。

現代發展
??? 紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)(wen)技術(shu)已發展到(dao)可(ke)對有熱變化表面(mian)進行(xing)掃(sao)描測溫(wen)(wen),確定其(qi)溫(wen)(wen)度分(fen)布圖像(xiang)(xiang),迅(xun)速檢測出隱藏的(de)(de)溫(wen)(wen)差, 這(zhe)就(jiu)是(shi)(shi).紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)熱像(xiang)(xiang)儀最(zui)先應用(yong)于軍事上(shang)(shang)(shang),美國TI公司(si)19“年(nian)研(yan)制出世界上(shang)(shang)(shang)第(di)一臺紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)掃(sao)描偵察(cha)系統。以后,紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)熱成像(xiang)(xiang)技術(shu)在西方國家(jia)陸續用(yong)于飛機、坦克、軍艦和其(qi)他武器上(shang)(shang)(shang),作為偵察(cha)目標的(de)(de)熱瞄系統,大大提高了(le)搜索、命中目標的(de)(de)能力。瑞典AGA公司(si)生產的(de)(de)紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)熱像(xiang)(xiang)儀在民用(yong)技術(shu)上(shang)(shang)(shang)處于領先地位。但是(shi)(shi),怎樣(yang)使(shi)紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)(wen)技術(shu)得(de)到(dao)廣泛應用(yong),目前仍然是(shi)(shi)一個值得(de)研(yan)究的(de)(de)應用(yong)課(ke)題。

選擇紅外測溫儀,選擇紅外測溫儀可分為三個方面:
??? 性(xing)能(neng)指標方(fang)面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量(liang)精度、響(xiang)應時(shi)間(jian)等(deng);環(huan)境和(he)(he)工作條(tiao)件方(fang)面,如環(huan)境溫度、窗口、顯示和(he)(he)輸(shu)出、保護附(fu)件等(deng);其他選擇(ze)方(fang)面,如使用方(fang)便、維修和(he)(he)校準(zhun)性(xing)能(neng)以及價(jia)格(ge)等(deng),也對測溫儀的選擇(ze)產生一定的影響(xiang)。隨著技術和(he)(he)不斷發展,紅外測溫儀最佳設(she)計(ji)和(he)(he)新(xin)進展為用戶提(ti)供了(le)各(ge)種功能(neng)和(he)(he)多(duo)用途(tu)的儀器(qi),擴(kuo)大了(le)選擇(ze)余地。

確定測溫范圍
??? 溫(wen)(wen)(wen)范(fan)(fan)圍是測溫(wen)(wen)(wen)儀最重要(yao)(yao)的一(yi)個性能(neng)指標。如TIME(時代)、Raytek(雷泰)產品覆蓋范(fan)(fan)圍為-50℃-+3000℃,但這不(bu)能(neng)由一(yi)種(zhong)型(xing)號的紅外測溫(wen)(wen)(wen)儀來完成。每(mei)種(zhong)型(xing)號的測溫(wen)(wen)(wen)儀都有自(zi)己特定的測溫(wen)(wen)(wen)范(fan)(fan)圍。因此(ci),用戶的被測溫(wen)(wen)(wen)度范(fan)(fan)圍一(yi)定要(yao)(yao)考慮準確(que)、周全,既(ji)不(bu)要(yao)(yao)過(guo)(guo)窄,也不(bu)要(yao)(yao)過(guo)(guo)寬。根據(ju)黑(hei)體輻(fu)射(she)定律,在光譜的短波段(duan)由溫(wen)(wen)(wen)度引(yin)起的輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)的變化將(jiang)超(chao)過(guo)(guo)由發射(she)率誤差所引(yin)起的輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)的變化,因此(ci),測溫(wen)(wen)(wen)時應盡量(liang)選用短波較好(hao)。

確定目標尺寸
??? 紅外測溫儀根據原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對于單色測溫儀,在進行測溫時,被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場,背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數,造成誤差。相反,如果目標大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。
???? 對(dui)(dui)于(yu)Raytek(雷(lei)泰)雙色測(ce)(ce)溫儀,其溫度是由(you)兩個獨立的波長帶內(nei)(nei)輻(fu)射能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)的比值(zhi)來確定的。因此當(dang)被測(ce)(ce)目(mu)(mu)(mu)標很小,沒有充滿現場(chang),測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)通(tong)路上存(cun)在(zai)(zai)煙霧(wu)、塵(chen)埃、阻擋(dang)對(dui)(dui)輻(fu)射能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)有衰減時,都(dou)不會對(dui)(dui)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)結果產生影響。甚至在(zai)(zai)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)衰減了95%的情況下,仍能(neng)保證要(yao)求的測(ce)(ce)溫精度。對(dui)(dui)于(yu)目(mu)(mu)(mu)標細(xi)小,又處于(yu)運(yun)動(dong)或振動(dong)之中的目(mu)(mu)(mu)標;有時在(zai)(zai)視(shi)(shi)場(chang)內(nei)(nei)運(yun)動(dong),或可能(neng)部分移出視(shi)(shi)場(chang)的目(mu)(mu)(mu)標,在(zai)(zai)此條件(jian)下,使用(yong)雙色測(ce)(ce)溫儀是最(zui)佳選擇。如果測(ce)(ce)溫儀和目(mu)(mu)(mu)標之間不可能(neng)直接瞄準,測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)通(tong)道(dao)彎曲、狹(xia)小、受阻等情況下,雙色光纖測(ce)(ce)溫儀是最(zui)佳選擇。這(zhe)是由(you)于(yu)其直徑(jing)小,有柔性,可以在(zai)(zai)彎曲、阻擋(dang)和折(zhe)疊的通(tong)道(dao)上傳輸(shu)光輻(fu)射能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang),因此可以測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)難以接近、條件(jian)惡劣或靠近電(dian)磁(ci)場(chang)的目(mu)(mu)(mu)標。

確定光學分辨率(距離及靈敏)
??? 光(guang)學(xue)分(fen)辨(bian)率由(you)D與S之(zhi)(zhi)(zhi)比(bi)確定,是測(ce)溫(wen)儀(yi)到(dao)目標之(zhi)(zhi)(zhi)間的距(ju)離D與測(ce)量(liang)光(guang)斑直徑S之(zhi)(zhi)(zhi)比(bi)。如果測(ce)溫(wen)儀(yi)由(you)于環(huan)境(jing)條件限制必須安裝在(zai)遠離目標之(zhi)(zhi)(zhi)處,而又要測(ce)量(liang)小的目標,就(jiu)應選擇(ze)高光(guang)學(xue)分(fen)辨(bian)率的測(ce)溫(wen)儀(yi)。光(guang)學(xue)分(fen)辨(bian)率越高,即增大D:S比(bi)值(zhi),測(ce)溫(wen)儀(yi)的成(cheng)本也越高。

確定波長范圍
??? 目標材料(liao)的(de)(de)發射(she)率和(he)(he)表面特性決定測(ce)(ce)溫(wen)儀的(de)(de)光譜響(xiang)應(ying)或波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)。對于(yu)高(gao)反射(she)率合金(jin)材料(liao),有(you)低(di)的(de)(de)或變化的(de)(de)發射(she)率。在高(gao)溫(wen)區(qu)(qu),測(ce)(ce)量(liang)金(jin)屬材料(liao)的(de)(de)最佳波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)是近紅外(wai),可選(xuan)用0.18-1.0μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)。其他溫(wen)區(qu)(qu)可選(xuan)用1.6μm、2.2μm和(he)(he)3.9μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)。由于(yu)有(you)些(xie)材料(liao)在一定波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)是透(tou)明(ming)的(de)(de),紅外(wai)能(neng)量(liang)會穿(chuan)透(tou)這些(xie)材料(liao),對這種(zhong)材料(liao)應(ying)選(xuan)擇特殊的(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)。如測(ce)(ce)量(liang)玻璃(li)內(nei)部溫(wen)度(du)選(xuan)用10μm、2.2μm和(he)(he)3.9μm(被測(ce)(ce)玻璃(li)要很厚,否則會透(tou)過)波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang);測(ce)(ce)量(liang)玻璃(li)內(nei)部溫(wen)度(du)選(xuan)用5.0μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang);測(ce)(ce)低(di)區(qu)(qu)區(qu)(qu)選(xuan)用8-14μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)為(wei)宜;再如測(ce)(ce)量(liang)聚乙烯塑料(liao)薄膜選(xuan)用3.43μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang),聚醋類選(xuan)用4.3μm或7.9μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)。厚度(du)超過0.4mm選(xuan)用8-14μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang);又如測(ce)(ce)火焰(yan)中的(de)(de)C02用窄(zhai)帶4.24-4.3μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang),測(ce)(ce)火焰(yan)中的(de)(de)C0用窄(zhai)帶4.64μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang),測(ce)(ce)量(liang)火焰(yan)中的(de)(de)N02用4.47μm波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)。

確定響應時間
??? 響(xiang)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)表示紅(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)儀對被(bei)測溫(wen)度變化的(de)(de)(de)反應(ying)速度,定義為到達最(zui)后讀數的(de)(de)(de)95%(雙色比(bi)色光纖只需(xu)需(xu)5%能量(liang)(liang)(liang))能量(liang)(liang)(liang)所(suo)需(xu)要(yao)(yao)時(shi)(shi)間(jian),它與(yu)光電探測器、信(xin)號處理電路(lu)及顯示系統的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)常數有關。新型紅(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)儀響(xiang)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)可(ke)達1ms。這要(yao)(yao)比(bi)接觸式測溫(wen)方法(fa),快(kuai)得多。如果目(mu)標(biao)的(de)(de)(de)運動速度很快(kuai)或(huo)測量(liang)(liang)(liang)快(kuai)速加熱的(de)(de)(de)目(mu)標(biao)時(shi)(shi),要(yao)(yao)選用(yong)快(kuai)速響(xiang)應(ying)紅(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)儀,否則達不(bu)到足夠的(de)(de)(de)信(xin)號響(xiang)應(ying),會降低測量(liang)(liang)(liang)精度。然而,并不(bu)是所(suo)有應(ying)用(yong)都要(yao)(yao)求快(kuai)速響(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)儀。對于靜(jing)止的(de)(de)(de)或(huo)目(mu)標(biao)熱過程(cheng)存在熱慣性時(shi)(shi),測溫(wen)儀的(de)(de)(de)響(xiang)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)就可(ke)以放寬要(yao)(yao)求了。因(yin)此(ci),紅(hong)外(wai)(wai)測溫(wen)儀響(xiang)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)選擇(ze)要(yao)(yao)和被(bei)測目(mu)標(biao)的(de)(de)(de)情(qing)況相適應(ying)。

為什么使用紅外測溫儀
??? 紅外(wai)測(ce)溫(wen)(wen)儀已被證實(shi)是(shi)檢(jian)測(ce)和診斷(duan)電(dian)子設備故障的(de)有(you)效工具。可(ke)節省大(da)量(liang)開(kai)支(zhi),用紅外(wai)測(ce)溫(wen)(wen)儀,你可(ke)連續(xu)診斷(duan)電(dian)子連接問題和通(tong)過(guo)查找(zhao)在 DC 電(dian)池上的(de)輸出(chu)濾波(bo)器(qi)(qi)(qi)連接處的(de)熱(re)(re)點,以檢(jian)測(ce)不間(jian)斷(duan)電(dian)源(yuan)( UPS )的(de)功能狀(zhuang)態,你可(ke)檢(jian)驗電(dian)池組件和功率配電(dian)盤接線(xian)端子,開(kai)關齒輪或(huo)保險絲連接,防止能源(yuan)消耗;由于(yu)松的(de)連接器(qi)(qi)(qi)和組合會(hui)產生(sheng)熱(re)(re),紅外(wai)測(ce)溫(wen)(wen)儀有(you)助于(yu)識別回路中斷(duan)器(qi)(qi)(qi)的(de)絕緣故障 . 或(huo)監視電(dian)子壓(ya)縮機;日常(chang)掃描變壓(ya)器(qi)(qi)(qi)的(de)熱(re)(re)點可(ke)探測(ce)開(kai)裂的(de)繞(rao)組和接線(xian)端子。

使用紅外測溫儀的好處
?? 便捷 紅外測溫儀可快速提供溫度測量,在用熱偶讀取一個滲漏連接點的時間內,用紅外測溫儀幾乎可以讀取所有連接點的溫度。另外由于紅外測溫儀堅實 . 輕巧,且不用時易于放在皮套中。在工廠巡視和日常檢驗工作時都可攜帶。
?? 精確 紅外測溫儀通常精度都是 1 度以內。這種性能在做預防性維護時特別重要,如監視惡劣生產條件和將導致設備損壞或停機的特別事件時。用紅外測溫儀,你甚至可快速探測操作溫度的微小變化,在其萌芽之時就可將問題解決,減少因設備故障造成的開支和維修的范圍。
?? 安(an)(an)全 紅外(wai)測(ce)溫儀(yi)能夠安(an)(an)全地(di)讀(du)取(qu)難以接近的或不(bu)可(ke)到達的目(mu)標溫度(du) ,可(ke)以在(zai)(zai)儀(yi)器允(yun)許的范(fan)圍內讀(du)取(qu)目(mu)標溫度(du)。非(fei)接觸溫度(du)測(ce)量還(huan)可(ke)在(zai)(zai)不(bu)安(an)(an)全的或接觸測(ce)溫較困難的區域進行(xing),精(jing)確測(ce)量就(jiu)象在(zai)(zai)手(shou)邊測(ce)量一(yi)樣容易。

紅外測溫儀 在設備故障診斷時 的使用
??? 設(she)備故障(zhang)紅(hong)外診斷最核心的(de)問題,是要求(qiu)準(zhun)確(que)地獲得被測(ce)(ce)設(she)備的(de)溫度(du)(du)分(fen)布或(huo)故障(zhang)相(xiang)(xiang)關部位溫度(du)(du)值與溫升值。這個溫度(du)(du)信息不僅(jin)是判斷設(she)備有無故障(zhang)的(de)依據(ju),也是判斷故障(zhang)屬性(xing)、位置(zhi)、嚴(yan)重程度(du)(du)的(de)客觀依據(ju)。因此(ci)(ci),對被測(ce)(ce)設(she)備故障(zhang)相(xiang)(xiang)關部位溫度(du)(du)的(de)計算與合(he)理(li)修(xiu)正,將(jiang)是提高檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備表面溫度(du)(du)準(zhun)確(que)性(xing)的(de)關鍵(jian)環節(jie)。然而(er)在現場(chang)進(jin)行(xing)(xing)設(she)備紅(hong)外檢(jian)測(ce)(ce)時,由于檢(jian)測(ce)(ce)條(tiao)(tiao)件(jian)和環境的(de)影響變化,可能導致同一設(she)備因檢(jian)測(ce)(ce)條(tiao)(tiao)件(jian)不同,而(er)得到不同的(de)結(jie)果。因此(ci)(ci),為了提高紅(hong)外檢(jian)測(ce)(ce)的(de)準(zhun)確(que)度(du)(du),必須對現場(chang)檢(jian)測(ce)(ce)過程中或(huo)對檢(jian)測(ce)(ce)結(jie)果的(de)分(fen)析處理(li)中,采(cai)取相(xiang)(xiang)應的(de)對策與措施或(huo)選(xuan)擇良(liang)好(hao)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)條(tiao)(tiao)件(jian),或(huo)對檢(jian)測(ce)(ce)現場(chang)結(jie)果進(jin)行(xing)(xing)合(he)理(li)的(de)修(xiu)正。

運行狀態的影響與對策
??? 電氣設備故障無論是電流效應引起的發熱故障 ( 導電回路故障 ) ,發熱功率與負荷電流值的平方成正比。電壓效應引起的發熱故障 ( 絕緣介質故障 ) ,發熱功率與運行電壓的平方成正比。因此,設備的工作電壓和負荷電流的大小,將直接影響到紅外檢測與故障診斷的效果。泄漏電流的增大,能造成高壓設備部分電壓不均勻。如果沒有加載運行或者負荷很低,則會使設備故障發熱不明顯,即使存在較嚴重的故障,也不可能因特征性熱異常的形式暴露出來。只有當設備在額定電壓下運行,而且負荷越大時,發熱及溫升才越嚴重,故障點的特征性熱異常也暴露得越明顯。因此在進行紅外檢測時,為了能夠取得可靠的檢測效果,要盡量保證設備在額定電壓和滿負荷下運行,即使不能做到連續滿負荷運行,也應編制一個運行方案,以便在檢測前和檢測過程中,能讓設備滿負荷運行一段時間 ( 如 4 ~ 6h) ,使設備故障部位有足夠的發熱時間,并保證其表面達到穩定溫升。
??? 由于電(dian)氣設(she)(she)備故(gu)障紅外診(zhen)斷(duan)時(shi),故(gu)障判(pan)斷(duan)標準(zhun)往往是以設(she)(she)備在額(e)定電(dian)流時(shi)的(de)溫升為依據(ju),因(yin)此當檢(jian)測(ce)(ce)時(shi)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)電(dian)流小(xiao)于額(e)定電(dian)流時(shi),應該是現場實(shi)際(ji)測(ce)(ce)量的(de)設(she)(she)備故(gu)障點溫升換算為額(e)定電(dian)流的(de)溫升。

設備表面發射率的影響與對策
??? 任何(he)紅(hong)外(wai)(wai)(wai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)都是通過測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)電氣設備(bei)表面紅(hong)外(wai)(wai)(wai)輻(fu)(fu)射(she)功(gong)(gong)率(lv),來(lai)獲(huo)得設備(bei)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)信息(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。并且在紅(hong)外(wai)(wai)(wai)診(zhen)斷儀(yi)器(qi)接收來(lai)自目標紅(hong)外(wai)(wai)(wai)輻(fu)(fu)射(she)功(gong)(gong)率(lv)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,因目標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)不(bu)(bu)同(tong),將(jiang)會(hui)得到不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)結(jie)(jie)果。也就是說(shuo),相(xiang)同(tong)輻(fu)(fu)射(she)功(gong)(gong)率(lv),發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)越(yue)低,就會(hui)顯示(shi)越(yue)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。因物體表面發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)主要(yao)(yao)決定于材料性(xing)質(zhi)和(he)表面狀(zhuang)(zhuang)態(tai) ( 如(ru)表面氧化情況(kuang),涂層材料,粗糙程度(du)(du)(du)及污穢狀(zhuang)(zhuang)態(tai)等 ) 。因此為了應用紅(hong)外(wai)(wai)(wai)熱像儀(yi)器(qi)準確地測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)電氣設備(bei)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du),必須要(yao)(yao)知道受檢(jian)目標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)值(zhi)(zhi),并將(jiang)該值(zhi)(zhi)作為計(ji)算溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)(yao)參數(shu)輸入計(ji)算機或者調整(zheng)紅(hong)外(wai)(wai)(wai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)儀(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ε修正值(zhi)(zhi),以便對(dui)所(suo)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)輸出值(zhi)(zhi)進(jin)行(xing)(xing)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)修正。消除(chu)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)對(dui)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)結(jie)(jie)果影響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另外(wai)(wai)(wai)兩種(zhong)對(dui)策措施是:當使用紅(hong)外(wai)(wai)(wai)熱像儀(yi)進(jin)行(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)時,要(yao)(yao)對(dui)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)進(jin)行(xing)(xing)修正,查出被測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)設備(bei)部件表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)值(zhi)(zhi)進(jin)行(xing)(xing)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)修正,從而獲(huo)得可靠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)結(jie)(jie)果,提高檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可靠性(xing);對(dui)于紅(hong)外(wai)(wai)(wai)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)故障頻發(fa)(fa)(fa)(fa)設備(bei)部件,為使檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)結(jie)(jie)果具有良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可比性(xing),可以運(yun)用敷涂適(shi)當漆料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)來(lai)增大和(he)穩定其發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)率(lv)值(zhi)(zhi),以便獲(huo)得被測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)設備(bei)表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)真實(shi)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。

大氣衰減的影響與對策
??? 由于(yu)(yu)受(shou)檢(jian)電氣(qi)(qi)設(she)備(bei)表面紅(hong)外(wai)(wai)輻(fu)(fu)射(she)能量(liang),是(shi)(shi)經大氣(qi)(qi)傳(chuan)(chuan)輸到(dao)(dao)紅(hong)外(wai)(wai)檢(jian)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)器里(li)的(de)(de)(de),這就(jiu)會受(shou)到(dao)(dao)大氣(qi)(qi)組合(he)中的(de)(de)(de)水蒸汽、二氧(yang)化(hua)碳、一氧(yang)化(hua)碳等氣(qi)(qi)體分子(zi)的(de)(de)(de)吸收(shou)衰(shuai)(shuai)減(jian)和空氣(qi)(qi)中懸(xuan)浮微粒的(de)(de)(de)散射(she)而衰(shuai)(shuai)減(jian),設(she)備(bei)輻(fu)(fu)射(she)能量(liang)傳(chuan)(chuan)輸的(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)減(jian)隨著檢(jian)測(ce)(ce)儀(yi)(yi)器到(dao)(dao)被(bei)測(ce)(ce)設(she)備(bei)之間的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)(li)(li),降(jiang)低(di)了被(bei)測(ce)(ce)設(she)備(bei)輻(fu)(fu)射(she)的(de)(de)(de)透過率,所以(yi)其衰(shuai)(shuai)減(jian)是(shi)(shi)隨距(ju)離(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)增大而增加,降(jiang)低(di)受(shou)檢(jian)設(she)備(bei)故(gu)障(zhang)部位與正常部位的(de)(de)(de)輻(fu)(fu)射(she)對比(bi)度(du)(du)(du),也(ye)會因為紅(hong)外(wai)(wai)儀(yi)(yi)器接收(shou)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)目標(biao)能量(liang)減(jian)少,使(shi)得(de)儀(yi)(yi)器顯示出來的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低(di)于(yu)(yu)被(bei)測(ce)(ce)故(gu)障(zhang)點(dian)的(de)(de)(de)實際溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)值,從(cong)而造成漏檢(jian)或誤(wu)診斷。尤其對于(yu)(yu)檢(jian)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)升較低(di)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)故(gu)障(zhang)時,這是(shi)(shi)很(hen)不利的(de)(de)(de)。檢(jian)測(ce)(ce)距(ju)離(li)(li)(li)(li)增大,大氣(qi)(qi)組合(he)的(de)(de)(de)影響(xiang)將(jiang)會越(yue)來越(yue)大。而且又要獲得(de)目標(biao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)準確性,必(bi)須采(cai)取如下對策:盡量(liang)選擇在(zai)環境(jing)大氣(qi)(qi)比(bi)較干燥、潔凈(jing)的(de)(de)(de)時節進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)(ce);在(zai)不影響(xiang)安全的(de)(de)(de)條件下盡可能縮短(duan)檢(jian)測(ce)(ce)距(ju)離(li)(li)(li)(li),還(huan)要對溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)量(liang)結果(guo)進(jin)行(xing)合(he)理(li)的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)(li)(li)修正,以(yi)便(bian)測(ce)(ce)得(de)實際溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)值。

氣象條件的影響
??? 不良的氣象環(huan)境(jing)(jing)(雨(yu)、雪(xue)、霧及大風力(li)等),會對(dui)設備溫度(du)檢測帶來不利的影(ying)(ying)響(xiang),往往會給(gei)出虛(xu)假(jia)的故障(zhang)現(xian)象。為了減少氣象條件(jian)的影(ying)(ying)響(xiang),盡(jin)量在(zai)無(wu)(wu)雨(yu)、無(wu)(wu)霧、無(wu)(wu)風和環(huan)境(jing)(jing)溫度(du)較穩(wen)定的夜晚(wan)進行檢測。

環境及背景輻射的影響與對策
??? 在進行戶外電力設備紅外檢測時,檢測儀器接收的紅外輻射除了包括受檢設備相應部位自身發射的輻射以外,還會包括設備其他部位和背景的反射,以及直接射入太陽輻射。這些輻射都將對設備待測部位的溫度造成干擾,對故障檢測帶來誤差。為了減少環境與背景輻射的影響,應采取如下對策措施:
??? 對戶外電氣設備的現場紅外檢測,盡可能選擇在陰天或者在日落左右傍晚無光照時間進行。這樣可以防止直接入射、反射和散射的太陽輻射影響,對戶內設備可以采用關掉照明燈,以及要避開其他的輻射影響。
??? 對于高反射的設備表面,應該采取適當措施來減少對太陽輻射及周圍高溫物體輻射的影響。或者改變檢測角度,找到能避開反射的最佳角度進行檢測。
??? 為減少太陽輻射及周圍高溫背景的輻射影響,可在檢測時采取適當的遮擋措施,或者在紅外熱像儀器上加裝適當的紅外濾光片,以便濾除太陽及其他背景輻射。
??? 選擇參數適宜的(de)(de)儀器和(he)檢(jian)測(ce)距離(li)進(jin)行檢(jian)測(ce),使受(shou)檢(jian)測(ce)的(de)(de)設備(bei)部位(wei)充滿儀器視場,從(cong)而減少(shao)背(bei)景輻射的(de)(de)干擾(rao)。

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