紅外熱像儀介紹

紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的 熱分布場相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。

1儀器簡介

紅 外熱像儀zui早是因?yàn)?*目的而得以開發(fā)，近年來迅速向民用工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展。自二十世紀(jì)70年代，歐美一些發(fā)達(dá)國家先后開始使用紅外熱像儀在各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行探 索。紅外熱像儀也經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成非常輕便的現(xiàn)場測試設(shè)備。由于測試往往產(chǎn)生的溫度場差異不大和現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜等因素，好的熱像儀必須具備 320*240像素、分辨率小于0.1℃、空間分辨率小、具備紅外圖像和可見光圖像合成功能等。由于紅外熱成像技術(shù)能夠進(jìn)行非接觸式的、高分辨率的溫度成 像，能夠生成高質(zhì)量的圖像，可提供測量目標(biāo)的眾多信息，彌補(bǔ)了人類肉眼的不足，因此已經(jīng)在電力系統(tǒng)、土木工程、汽車、冶金、石化、醫(yī)療等諸多行業(yè)得到廣泛 應(yīng)用，未來的發(fā)展前景更不可*。

2使用方法

正確使用紅外熱像儀的方法和技巧

1）調(diào)整焦距

2）選擇正確的測溫范圍

3）了解zui大測量距離

4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時(shí)要求測溫

5）工作背景單一

6）保證測量過程中儀器平穩(wěn)

1）調(diào)整焦距

您可以在紅外圖像存儲(chǔ)后對(duì)圖像曲線進(jìn)行調(diào)整，但是您無法在圖像存儲(chǔ)后改變焦距，也無法消除其他雜亂的熱反射。保證第 一時(shí)間操作正確性將避免現(xiàn)場的操作失誤。仔細(xì)調(diào)整焦距！如果目標(biāo)上方或周圍背景的過熱或過冷的反射影響到目標(biāo)測量的性時(shí)，試著調(diào)整焦距或者測量方位， 以減少或者消除反射影響。（FoRD的意思是：Focus焦距，Range范圍, Distance距離）

2）選擇正確的測溫范圍

您是否了解現(xiàn)場被測目標(biāo)的測溫范圍？為了得到正確的溫度讀數(shù)，請(qǐng)務(wù)必設(shè)置正確的測溫范圍。當(dāng)觀察目標(biāo)時(shí)，對(duì)儀器的溫度跨度進(jìn)行微調(diào)將得到*的圖像質(zhì)量。這也將同時(shí)會(huì)影響到溫度曲線的質(zhì)量和測溫精度。　3）了解zui大的測量距離

當(dāng)您測量目標(biāo)溫度時(shí)，請(qǐng)務(wù)必了解能夠得到測溫讀數(shù)的zui大測量距離。對(duì)于非制冷微熱量型焦平面探測器，要想準(zhǔn)確地 分辨目標(biāo)，通過熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)圖像必須占到9個(gè)像素，或者更多。 如果儀器距離目標(biāo)過遠(yuǎn)，目標(biāo)將會(huì)很小，測溫結(jié)果將無法正確反映目標(biāo)物體的真實(shí)溫度，因?yàn)榧t外熱像儀此時(shí)測量的溫度平均了目標(biāo)物體以及周圍環(huán)境的溫度。為了 得到zui的測量讀數(shù)，請(qǐng)將目標(biāo)物體盡量充滿儀器的視場。顯示足夠的景物，才能夠分辨出目標(biāo)。與目標(biāo)的距離不要小于熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的zui小焦距，否則不能聚 焦成清晰的圖像。

4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時(shí)要求測溫

這之間有什么區(qū)別嗎？一條量化的溫度曲線可用來測量現(xiàn)場的溫度情況，也可以用來編輯顯著的溫升情況。清晰的紅外圖像 同樣十分重要。但是如果在工作過程中，需要進(jìn)行溫度測量，并要求對(duì)目標(biāo)溫度進(jìn)行比較和趨勢分析，便需要記錄所有影響測溫的目標(biāo)和環(huán)境溫度情況，例如發(fā) 射率，環(huán)境溫度，風(fēng)速及風(fēng)向，濕度，熱反射源等等。

5）工作背景單一

例如，天氣寒冷的時(shí)候，在戶外進(jìn)行檢測工作時(shí)，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)目標(biāo)都是接近于環(huán)境溫度的。當(dāng)在戶外工作時(shí)，請(qǐng)務(wù)必考慮太陽反射和吸收對(duì)圖像和測溫的影響。因此，有些老型號(hào)的紅外熱像儀只能在晚上進(jìn)行測量工作，以避免太陽反射帶來的影響。

6）保證測量過程中儀器平穩(wěn)

現(xiàn)在所有的長波NEC紅外熱像儀都可以達(dá)到60Hz幀頻速率，因此在拍攝圖像過程中，由于儀器移動(dòng)可能會(huì)引起圖像模 糊。為了達(dá)到的效果，在凍結(jié)和記錄圖像的時(shí)候，應(yīng)盡可能保證儀器平穩(wěn)。當(dāng)按下存儲(chǔ)按鈕時(shí)，應(yīng)盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動(dòng)，也可能會(huì)導(dǎo)致圖 像不清晰。推薦在您胳膊下用支撐物來穩(wěn)固，或?qū)x器放置在物體表面，或使用三腳架,盡量保持穩(wěn)定。

3紅外熱像儀的原理

紅 外熱成像技術(shù)是一項(xiàng)前途廣闊的高新技術(shù)。比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線或稱紅外輻射，是指波長為0.78~1000微米的 電磁波，其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利 用探測儀測量目標(biāo)本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像。

目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的可見光圖像，而是表面溫度分布圖像。紅外熱成像使人眼不 能直接看到表面溫度分布，變成可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。所有溫度在零度（-273℃）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。紅外線 （或熱輻射）是自然界中存在的輻射，它還具有兩個(gè)重要的特性：

（1）物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對(duì)物體進(jìn)行無需接觸的溫度測量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等方面提供了一個(gè)重要的檢測手段和診斷工具。

（2）大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對(duì)3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段 被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，使人們?cè)?無光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場，清晰地觀察到前方的情況。由于這個(gè)特點(diǎn)，熱紅外成像技術(shù) 在**上提供了先進(jìn)的夜視裝備，并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮了非常重要的作用。

紅外熱像儀應(yīng)用的范圍隨著人們對(duì)其認(rèn)識(shí)的加深而愈來愈廣泛：用紅外熱像儀可以十分快捷，探測電氣設(shè)備的不良接觸，以 及過熱的機(jī)械部件，以免引起嚴(yán)重短路和火災(zāi)。對(duì)于所有可以直接看見的設(shè)備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)于那些由于屏蔽而無法直接看到 的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導(dǎo)到外面的部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患，這種情況對(duì)傳統(tǒng)的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、 導(dǎo)體、母線及其它部件的運(yùn)行測試，紅外熱成像產(chǎn)品是無法取代的。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測到回路過載或三相負(fù)載的不平衡。

在紅外熱像預(yù)知維護(hù)領(lǐng)域，采用紅外熱像儀對(duì)所有電氣設(shè)備、配電系統(tǒng)，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接 觸器、以及所有的配電線、電動(dòng)機(jī)、變壓器等等，進(jìn)行紅外熱成像檢查，以保證所有運(yùn)行的電氣設(shè)備不存在潛伏性的熱隱患，有效防止火災(zāi)、停機(jī)等事故發(fā)生。下面 是需要進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查的部分設(shè)施：

1.各種電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動(dòng)或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

2.變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動(dòng)，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

3.電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞；有毛病的碳刷可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的損壞。

4. 電氣設(shè)備維修檢查，屋頂查漏，節(jié)能檢測，環(huán)保檢查，安全防盜，森林防火，無損探傷，質(zhì)量控制，醫(yī)療檢查等等也很有效益。

在科研領(lǐng)域主要應(yīng)用包括：汽車研究發(fā)展－射出成型、模溫控制、剎車盤、引擎活塞、電子電路設(shè)計(jì)、烤漆；電機(jī)、電子業(yè) －印制電路板熱分布設(shè)計(jì)、產(chǎn)品可靠性測試、電子零組件溫度測試、筆記本電腦散熱測試、微小零組件測試；引擎燃燒試驗(yàn)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)；目標(biāo)物特征分析；復(fù)合材料檢 測；建筑物隔熱、受潮檢測；熱傳導(dǎo)研究； 動(dòng)植物生態(tài)研究；模具鑄造溫度測量；金屬熔焊研究；地表/海洋熱分布研究等。

4紅外熱像儀用途

紅 外熱成像儀已廣泛應(yīng)用于安全防范系統(tǒng)中，并成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。由于具有隱蔽探測功能，不需要可見光，可以使**份子不知其工作地點(diǎn)和存在，進(jìn)而產(chǎn) 生錯(cuò)誤判斷，導(dǎo)致**行為被發(fā)現(xiàn)。在某些重要單位，例如：重要的行政中心、銀行金庫、機(jī)要室、檔案室等，用紅外熱成像儀24小時(shí)監(jiān)控，并 隨時(shí)對(duì)背景資料進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)變化，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并可以通過智能設(shè)備的處理，對(duì)有關(guān)情況進(jìn)行自動(dòng)處理，并隨時(shí)將情況上報(bào)，取得進(jìn)一步的處理意 見。