紅外測溫培訓

1、.紅外測溫技術(shù)講解.2一、紅外技術(shù)原理.3什么是紅外線? 紅外線是1800年英國物理學家赫胥爾發(fā)現(xiàn)的，任何溫度高于絕對零度（-273C）的物體都會發(fā)出紅外線,又稱紅外輻射. 紅外線是從物質(zhì)內(nèi)部發(fā)射出來的；反映物體表面的溫度場。 .4紅外光譜在電磁波中的位置.5大氣傳輸大多數(shù)紅外成像系統(tǒng)采用的響應光譜范圍為大氣吸收較小的波長。大氣傳輸率的光譜范圍稱為“大氣窗口”。.6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。.7二、紅外熱

2、像儀器成像理論.81、紅外熱像儀成像原理 它的探測目標物體自身發(fā)射的“熱輻射”，將紅外能量轉(zhuǎn)換成電信號，通過電子處理，最終轉(zhuǎn)化為人眼可見的紅外圖象。.9二、紅外熱像儀器成像理論溫度升高溫度升高紅外輻射紅外輻射E傳感器傳感器采用由紅外電磁能產(chǎn)生的熱效應引起的材料性能改變原理。電阻降低電阻降低加熱加熱V = RIV: 電壓變化R: 由于紅外吸收引起的電阻變化I:通過輻射測熱儀的恒定電流1.紅外輻射以電磁波的形式進入傳紅外輻射以電磁波的形式進入傳感器，傳感器吸收紅外輻射，傳感感器，傳感器吸收紅外輻射，傳感器溫度升高。器溫度升高。2.傳感器電阻改變。傳感器電阻改變。3.電阻改變以電信號的形式被探測。電

3、阻改變以電信號的形式被探測。4.不需要冷卻，因為采用直接加熱不需要冷卻，因為采用直接加熱的效應。的效應。.102、非制冷焦平面探測器 采用微型輻射熱量探測器 工作原理：類似熱敏電阻，即探測器吸收入射的紅外輻射，致使自身的溫度升高，從而導致探測器阻值發(fā)生變化，在外加電流的作用下可以產(chǎn)生電壓信號輸出。.113、紅外鏡頭 能夠?qū)⒓t外輻射能量聚焦到探測器上的特殊鏡頭。 材料是鍺單晶，表面鍍金鋼石。 Ge是紅外長波儀器鏡頭最好的材料，但價格昂貴。.124、紅外熱像儀的基本參數(shù) 幀頻：反映探測器變化快慢的量。如HY6800幀頻是50Hz,即1/50秒。.13空間分辨率 空間分辨率 ：紅外熱像儀分辨物體的能

4、力，單位mrad?？衫斫鉃闇y量距離和目標大小的關系。 空間分辨率為1.3mrad的熱像儀,：如果被測目標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,并投影到探測器上,正好充滿1個探測器單元像數(shù). 0.26M大小的物體在熱像儀的鏡頭聚焦,并投影到探測器上,正好充滿四個探測器單元像數(shù),并能確保必然充滿其中一個像數(shù).14瞬時視場和分辨率的關系單元數(shù)量單元數(shù)量空間分辨率FOV （）180XFOV 角角空間分辨率有以下公式計算FOV 單元數(shù)量=.15空間分辨率 24標準鏡頭的視場角為24 18，空間分辨率為1.3mrad。 計算方式如下：空間分辨率(FOV ) = =0.00

5、13 rad =1.3 mrad24320（像素數(shù)）180.16空間分辨率 為了保障紅外圖片細節(jié)的清晰和測溫準確性，對不同類型電氣設備拍攝需要采用不同的鏡頭。 變電站內(nèi)設備拍攝時一般采用24標準鏡頭（高壓套管、避雷器，獨立CT等）。 近距離線路設備拍攝采用12鏡頭（如35kV戶 外線路電纜頭等） 遠距離線路設備拍攝采用7三倍鏡頭（如500kV線路耐張線夾等）。.17NETD NETD又稱溫度分辨率 是評價熱成像系統(tǒng)探測靈敏度的一個客觀參數(shù).18三、影響紅外測溫的因素 1.觀測角度的影響 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度與觀測方向相對于輻射表面法線夾角的余弦成正比。

6、此定律表明，黑體在輻射表面法線方向的輻射最強。因此，實際做紅外檢測時，應盡可能選擇在被測目標表面法線方向進行。.192、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)射性能也應不同。一般當溫度低于300k時，金屬氧化物的發(fā)射率一般大于0.8。.203、表面狀態(tài)的影響 任何實際物體表面都不是絕對光滑的，總會表現(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取決于材料的種類。例如，對于非金屬電介質(zhì)材料，發(fā)射率受表面粗糙度影響較小或無關。但是，對于金屬材料而言，表面粗糙度將對發(fā)射率產(chǎn)生較大影響。另外，應該強調(diào)，除了

7、表面粗糙度以外，一些人為因素，如施加潤滑油及其他沉積物(如涂料等)，都會明顯地影響物體的發(fā)射率。 .214、物體之間的輻射傳遞的影響 物體對于給定的入射輻射必然存在著吸收、反射，而當達到熱平衡后，其吸收的輻射能必然轉(zhuǎn)化為向外發(fā)射的輻射能。因此，當我們在一個變電站中，檢測任意一個目標時，所檢測出來的溫度，必然還存在著附近其它物體的影響。 因此，我們在檢測時，要注意檢測的方向和時間，使其它物體的影響降到最小。.225、大氣衰減的影響 大氣對紅外輻射有吸收、散射、折射等物理過程，對物體的紅外輻射強度會有衰減作用，我們稱之為消光。 大氣的消光作用與波長相關，有明顯的選擇性。紅外在大氣中有三個波段區(qū)間能

8、基本完全透過，我們稱之為大氣窗口，分為近紅外（0.76 1.1um），中紅外（3 5um），遠紅外（8 14 um）。 不過，請注意，即使工作在大氣窗口內(nèi)，大氣對紅外輻射還是有消光作用。尤其，水蒸氣對紅外輻射的影響最大。因此，在檢測時，最好在濕度小于85%以下，距離則越近越好。.23四、紅外檢測專業(yè)術(shù)語 3.1、溫升 ：被測設備表面溫度和環(huán)境溫度參照體表面溫度之差。 3.2、溫差 ：不同被測設備或同一被測設備不同部位之間的溫度差。.24四、紅外檢測專業(yè)術(shù)語 3.3、相對溫差：兩個對應測點之間的溫差與其中較熱點的溫升之比的百分數(shù)。相對溫差t可用下式求出：式中：1和T1發(fā)熱點的溫升和溫度； 2和T

9、2正常相對應點的溫升和溫度； T0環(huán)境參照體的溫度。%100%1000121121TTTTt.25四、紅外檢測專業(yè)術(shù)語 3.4、環(huán)境溫度參照體 ： 用來采集環(huán)境溫度的物體。它不一定具有當時的真實環(huán)境溫度，但具有與被檢測設備相似的物理屬性，并與被測檢測設備處于相似的環(huán)境之中。 .26四、紅外檢測專業(yè)術(shù)語 3.5、一般檢測：適用于用紅外熱像儀對電氣設備進行大面積檢測。 3.6、精確檢測：主要用于檢測電壓致熱型和部分電流致熱型設備的內(nèi)部缺陷，以便對設備的故障進行精確判斷。.27四、紅外檢測專業(yè)術(shù)語 3.7、電壓致熱型設備：由于電壓效應引起發(fā)熱的設備。 3.8、電流致熱型設備：由于電流效應引起發(fā)熱的設

10、備。 3.9、綜合致熱型設備：即有電壓效應，又有電流效應，或者電磁效應引起發(fā)熱的設備。.28四、紅外檢測專業(yè)術(shù)語 3.10 、噪聲等效溫差（NETD）：用熱像儀觀察一個低空間頻率的靶標時，當其視頻信號的信噪比（S/N）為1時，觀察者可以分辨的最小目標與背景之間的等效溫差。NETD是評價熱像儀探測目標靈敏度和噪聲大小的一個客觀參數(shù)。 3.11、準確度：在最大測量范圍內(nèi)，允許的最大溫度誤差，以絕對誤差或誤差百分數(shù)表示。.29五、檢測環(huán)境條件要求4.3.1 、一般檢測的要求 a) 被檢設備是帶電運行設備，應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，相對濕度一般不大于85%

11、；天氣以陰天、多云為宜，夜間圖像質(zhì)量為佳；不應在雷、雨、霧、雪等氣象條件下進行，檢測時風速一般不大于5m/s，現(xiàn)場觀察可參照附錄D;.30五、檢測環(huán)境條件要求4.3.1 、一般檢測的要求 C) 戶外晴天要避開陽光直接照射或反射進入儀器鏡頭，在室內(nèi)或晚上檢測應避開燈光的直射，宜閉燈檢測。 D) 檢測電流致熱型設備，最好在高峰負荷狀態(tài)下進行。否則，一般應在不低于30%的額定負荷下進行,同時應充分考慮小負荷電流對測試結(jié)果的影響。.314.3.2、精確檢測要求 除滿足一般檢測的環(huán)境要求下，還滿足以下的要求 a)風速一般不大于0.5m/s; b)設備通電時間不小于6h，最好在24h以上; c)檢測期間天

12、氣為陰天、夜間或晴天日落后2h后；.324.3.2、精確檢測要求 d)被檢測設備周圍應具有均衡的背景輻射，應盡量避開附近熱輻射源的干擾，某些設備被檢測時還應避開人體熱源等的紅外輻射； e)避開強電磁場，防止強電磁場影響紅外熱像儀的正常工作。.334.4、檢測儀器的要求 4.4.1 便攜式紅外熱像儀 能滿足精確檢測的要求，測量精度和測溫范圍滿足現(xiàn)場測試要求，性能指標較高，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，操作簡便，圖像清晰、溫度，有目鏡取景器，分析軟件功能豐富。.344.4、檢測儀器的要求 4.4.2 手持(槍)式紅外熱像儀 能滿足一般檢測的要求，有最高點溫度自動跟蹤，采

13、用LCD顯示屏，可無取景器，操作簡單，儀器輕便，圖像比較清晰、穩(wěn)定。.354.4、檢測儀器的要求 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、長焦距鏡頭，空間分辨率達到使用要求。 當采用飛機巡線檢測時，紅外熱像儀應具備普通寬視野鏡頭和遠距離窄視野鏡頭，并且可由檢測人員根據(jù)要求方便切換。.364.4、檢測儀器的要求 4.4.4 在線型熱像儀 將熱像探頭固定在被檢測設備附近，進行在線測試，并將信號反饋到主控系統(tǒng)。要求有外部供電接口，連續(xù)穩(wěn)定工作時間長，并能滿足全天候的環(huán)境使用條件，其信號和接口可根據(jù)系統(tǒng)要求定制。.37六、現(xiàn)場操作方法 5.1、一般檢測 儀器在開機后需

14、進行內(nèi)部溫度校準，待圖像溫度后即可開始開始工作。 一般先遠距離對所用被測設備進行全面掃描，發(fā)現(xiàn)有異常后，再有針對性地近距離對異常部位和重點被測設備進行準確檢測。 儀器的色標溫度量程設置在環(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，如熱點跟蹤、區(qū)域溫度跟蹤等手段進行檢查。.38六、現(xiàn)場操作方法 5.1、一般檢測 應充分利用儀器的有關功能，如圖像平均、自動跟蹤等，以達到最佳檢測效果。 環(huán)境溫度發(fā)生較大變化時，應對儀器重新進行內(nèi)部溫度校準，校準方法按儀器的說明書進行。 作為一般檢測，被測設備的輻射率一般取0

15、.9左右。.39六、現(xiàn)場操作方法 5.2、精確檢測 檢測溫升所用的環(huán)境溫度參照體應盡可能選擇與被測設備類似的物體，且最好能在同一方向或同一視場中選擇。 在安全距離允許的條件下，紅外儀器宜盡量靠近被測設備，使被測設備（或目標）盡量充滿整個儀器的視場，以提高儀器對被測設備表面細節(jié)的分辨能力及測溫準確度，必要時，可使用中、長焦距鏡頭。線路檢測一般需使用中、長度焦距鏡頭。.40六、現(xiàn)場操作方法 5.2、精確檢測 為了準確測溫或方便跟蹤，應事先設定幾個不同角度的方向和角度，確定最佳檢測位置，并可做上標記，以供今后的復測用，提高互比性和工作效率。 正確選擇被測設備的輻射率，特別要考慮金屬材料表面氧化對選取

16、輻射率的影響。 將大氣溫度、相對濕度、測量距離等補償參數(shù)輸入，進行必要修正，并選擇適當?shù)臏y溫范圍。 .41六、現(xiàn)場操作方法 5.2、精確檢測 記錄被檢設備的實際負荷電流、額定電流、運行電壓，被檢物體溫度及環(huán)境參照體的溫度值。.42七、紅外檢測周期 檢測周期應根據(jù)電氣設備在電力系統(tǒng)中的作用及重要性，并參照設備的電壓等級、負荷電流、投運時間、設備狀況等決定。電氣設備紅外檢測管理及檢測原始記錄。.43七、紅外檢測周期 7.1變（配）電設備的檢測 正常運行變（配）電設備的檢測應遵循檢測和預試前普測、高溫高負荷等情況下的特殊巡測相結(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

17、可在大負荷前，另一次可在停電檢修及預試前，以便使查出的缺陷在檢修中能夠得到及時處理，避免重復停電。.44七、紅外檢測周期 7.1變（配）電設備的檢測 110kV及以下重要變（配）電站每年檢測一次。 對于運行環(huán)境差、陳舊或有缺陷的設備，大負荷運行期間、系統(tǒng)運行方式改變且設備負荷突然增加等情況下，需對電氣設備增加檢測次數(shù)。.45七、紅外檢測周期 7.1變（配）電設備的檢測 新建、改擴建或大修后的電氣設備，應在投運待負荷后不超過1個月內(nèi)（但至少在24h以后）進行一次檢測，并建議對變壓器、斷路器、套管、避雷器、電壓互感器、電流互感器、電纜終端等進行精確檢測，對原始數(shù)據(jù)及圖像進行存檔。.46七、紅外檢測

18、周期 7.1變（配）電設備的檢測 建議每年對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備進行一次精確檢測，做好記錄，必要時將測試數(shù)據(jù)及圖像存入紅外數(shù)據(jù)庫，進行動態(tài)管理。有條件的單位可開展220kV及以下設備的精確檢測并建立圖庫。注：紅外測溫的檢測周要求期還應結(jié)合運行單位的測溫要求.47八、判斷方法8.1表面溫度判斷法8.2同類比較判定法8.3圖像特征判斷法8.4相對溫差判斷法8.5檔案分析判斷法8.6實時分析判斷法.488.1表面溫度判斷法 主要適用于電流致熱型和電磁效應引起發(fā)熱的設備。根據(jù)側(cè)得的設備表面溫度值，對照GB/T 11022中高壓開關設備和控制設備各種部件、材料及絕緣介質(zhì)的溫度和溫升極限的有關規(guī)定，結(jié)合環(huán)境氣候條件、負荷大小進行分析判斷。.498.2同類比較判斷法 根據(jù)同組三相設備、同相設備之間及同類設備之間對應部位的溫差進行比較分析。對于電壓致熱型設備，應結(jié)合本標準的8.3條進行判斷；對于電流致熱型設備，應