紅外檢測技術(shù)介紹

1、紅外探測技術(shù)紅外探測技術(shù) 10 13 頁紅外探測技術(shù)紅外檢測技術(shù)根本原理紅外技術(shù)的原理是基于自然界中一切溫度高于確定零度的物體，每時(shí)每刻都輻射出紅外線，同時(shí)，這種紅外線輻射都載有物體的特征信息，這就為利用紅外技術(shù)探測和判別各種被測目標(biāo)的溫度凹凸與熱分布場供給了客觀的根底。0.761000m為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極遠(yuǎn)紅外四類，它在磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。紅外線輻射在真空中的傳播速度C299792458m/s 31010cm/s紅外輻射的波長 c式中：C:速度 ：波長：頻率紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的

2、分子和原子無規(guī)章的運(yùn)動(dòng)，并不停的輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈猛烈，輻射的能量愈大， 反之，輻射的能量愈小。溫度在確定零度以上的物體，都會(huì)因自身的分子運(yùn)動(dòng)而輻射出紅外線。其中黑體頻譜輻射能流密度對紅外輻射波長的關(guān)系，依據(jù)普郎克定律：p C1 1eT 5c2eT瓦厘米式中：2 微米 1p波長T31010cm/s學(xué)溫度為T光速度C1第一輻射常C 2數(shù)=3.7415 104瓦厘米2 微米 2 波長微米T熱力學(xué)溫度K溫度輻射的能量密度峰值對應(yīng)的波長，隨物體溫度的上升波長變短。依據(jù)維思定律： 2898 m式中：峰值波長，單位：mT物體確實(shí)定溫度單位K物體的紅外輻射功率與物體外表確定溫度的四次方成正

3、比，與物體外表的放射率成正比。物體紅外輻射的總功率對溫度的關(guān)系，依據(jù)斯蒂芬波爾茲曼定律：P=RT4W/m2式中： P物體紅外輻射功率輻射能量 物長外表紅外放射率輻射系數(shù)R斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)1.380662 10物體外表確定溫度的變化，使的物體發(fā)熱功率的變化更快。物體產(chǎn)生的熱量在紅外輻射的同時(shí)，還形成物體四周肯定的外表溫度分布場這種溫度分布場取決于物體材料的熱物性，物體內(nèi)部的熱集中和物體外表溫度與外界溫度的熱交換。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，成像裝置的輸出信號就可以完全一一對應(yīng)地模擬掃描物體外表溫度的空間分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理，傳至顯示屏上，得到與物體外表熱分布相應(yīng)的熱像圖。

4、紅外線輻射的特點(diǎn)，除了具有電磁波的本質(zhì)特性外，還同時(shí)具有兩個(gè)重要的特性。其一，物體外表紅外線輻射的峰值波長與物體外表分布的溫度有關(guān)，峰值波長與溫度成反比。溫度越高，輻射的波長越短；溫度越低，輻射的波長越長。與紅外線輻射峰值波長對應(yīng)的溫度見表。11近紅外0.761.53540165中紅外1.5151658-80遠(yuǎn)紅外15750-80-269極遠(yuǎn)紅外7501000-269-270類別類別m溫度依據(jù)紅外線輻射的這一特性，通過對被測物體紅外輻射的探測，便能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)進(jìn)展遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)圖像成像和測溫并進(jìn)展分析推斷。量被衰減，但空間的大氣、煙云對紅外輻射的吸取程度與紅外線輻射的波長有關(guān)，特別對波長范圍在22

5、.5m35m及814m的三個(gè)區(qū)域相對吸取很弱,紅外線穿透力量較強(qiáng),透亮度較高,這三個(gè)區(qū)域被稱之為“大氣窗口”, “大氣窗口”以外的紅外輻射在傳播過程中由于大氣、煙云中存在的二氧化碳、臭氧和水蒸氣等物質(zhì)的分子具有猛烈吸取作用而被快速衰減，利用紅外輻射中“大氣窗口”的特性，使紅外輻射具備了夜視功能，并能實(shí)現(xiàn)全天候?qū)δ繕?biāo)的搜尋和觀看。2 紅外檢測設(shè)備種類及其特性比紅外輻射的探測是將被測物體的輻射能轉(zhuǎn)換為可測量的形式，對被 測物體的熱效應(yīng)進(jìn)展熱電轉(zhuǎn)換來測量物體紅外輻射的強(qiáng)弱，或利用紅外 輻射的光電效應(yīng)產(chǎn)生的電性質(zhì)的變化來測量物體紅外輻射的強(qiáng)弱，由于 電量的測量最便利、最準(zhǔn)確，因此一般紅外輻射的探測總是

6、把紅外輻射 量轉(zhuǎn)換成電量進(jìn)展測量，而紅外輻射的探測是通過紅外探測器來實(shí)現(xiàn)的。紅外探測器種類繁多，依據(jù)不同的功能已掩蓋整個(gè)紅外波段，按其性質(zhì)可分為兩大類：其一是依據(jù)物體輻射特性進(jìn)展測量和把握，其二是依據(jù)材料的紅外光學(xué)特性進(jìn)展分析和把握。目前，我國電力行業(yè)所使用的紅外探測器可分為紅外測溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀三種，以下是三種紅外設(shè)備的根本工作原理及其性能比：紅外測溫儀的根本工作原理通過紅外濾光片進(jìn)入探測器，探測器將輻射能轉(zhuǎn)換成電能信號，經(jīng)放大器放大電子電路處理，由液晶顯示器顯示出被測物體的外表溫度。紅外熱電視的根本工作原理紅外熱電視是通過熱釋電攝像管PEV接收被測目標(biāo)物體的外表紅信號放大,處理

7、由屏幕顯示出目標(biāo)熱圖像。紅外熱像儀的根本工作原理紅外熱像儀是利用光學(xué)系統(tǒng)收集被測目標(biāo)的紅外輻射能，經(jīng)光譜濾波、空間濾波、使聚焦的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，利用光學(xué)系統(tǒng)與紅外探測器之間的光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)對被測物體紅外進(jìn)展掃描，由探測器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號、經(jīng)放大處理轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號通過電視屏顯示紅外熱像。三種紅外檢測設(shè)備的特性比我國目前所使用的紅外檢測設(shè)備性能比較見表。3-1機(jī)型主要技術(shù)特點(diǎn)可穩(wěn)定成像，具有彩色、定格、圖像分析功能，測紅 光機(jī)掃描 溫準(zhǔn)確。外式圖像質(zhì)量，溫度區(qū)分力、空間區(qū)分力、幀頻良好。熱適合外部、內(nèi)部故障診斷。像可穩(wěn)定成像，測溫準(zhǔn)確。功能格外強(qiáng)大。適合外

8、部、內(nèi)部故障診斷。平移式功能格外強(qiáng)大。適合外部、內(nèi)部故障診斷。平移式工作時(shí)必需不停搖動(dòng)攝像機(jī)。平移有嚴(yán)峻拖尾信號失真。圖像質(zhì)量較差、測溫誤差較大，無彩色、定格、圖紅像分析功能。適合查找接頭過熱，但不適合內(nèi)部故障診斷。外平移時(shí)仍有拖尾，但瞬變工作時(shí)無拖尾。熱式圖像質(zhì)量略有改善，本機(jī)有彩色、定格、圖像分析電功能。視適合查找接頭過熱也可用于簡潔的內(nèi)部故障診斷。工作時(shí)無須搖動(dòng)攝像機(jī)即可穩(wěn)定成像。折波式完全無拖尾，圖像質(zhì)量好、測溫準(zhǔn)確。適合外部、內(nèi)部故障診斷。紅 激光瞄準(zhǔn) 不能成像、只能測溫、功能簡潔。外式只能用于接頭過熱故障的監(jiān)視和初略查找。測溫 光學(xué)望遠(yuǎn) 不能成像、只能測溫、功能簡潔。儀瞄準(zhǔn)式只能用

9、于接頭過熱故障的監(jiān)視和初略查找。3 紅外檢測技術(shù)故障診斷方法外表溫度推斷法(GB763-90)3.2或溫升超過標(biāo)準(zhǔn)的可依據(jù)設(shè)備溫度超標(biāo)的程度、設(shè)備負(fù)荷率的大小、設(shè)備的重要性及設(shè)備承受機(jī)械應(yīng)力的大小來確定設(shè)備的缺陷性質(zhì)，尤其是對在小負(fù)荷率下溫度超標(biāo)或設(shè)備承受機(jī)械應(yīng)力較大的設(shè)備應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格對 待。相對溫差推斷法對電流致熱型設(shè)備,假設(shè)覺察設(shè)備的導(dǎo)流局部熱像特別,可按相對溫42相對溫差可用下式求出：t T T12t11001T T1100式中：和T 發(fā)熱點(diǎn)的溫升和溫度11和T22正常相對應(yīng)點(diǎn)的溫升和溫度T 環(huán)境參照體的溫度042 局部電流致熱型設(shè)備的相對溫差判據(jù)相對溫差值陷SF6陷SF6208095真空斷

10、路器208095充油套管208095高壓開關(guān)柜358095空氣斷路器508095隔離開關(guān)358095視同緊急缺其他導(dǎo)流設(shè)備358095行復(fù)測，以確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。同類比較法在同一電氣回路中,當(dāng)三相電流對稱和三相設(shè)備一樣時(shí),可以比較三相電流致熱型設(shè)備對應(yīng)部位的溫升值,即可推斷設(shè)備是否正常。假設(shè)三相設(shè)備同時(shí)消滅特別，可與同回路的同類設(shè)備比較。但當(dāng)三相負(fù)荷電流不對稱時(shí)，則應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷電流的影響。對于型號規(guī)格一樣的電壓致熱型設(shè)備,可以依據(jù)其對應(yīng)點(diǎn)溫升值的差異來推斷設(shè)備是否正常。電壓致熱型設(shè)備的缺陷適合用允許溫升或同類允許溫差的推斷依據(jù)來確定。在一般狀況下，同類溫差超過允許溫升30時(shí)，應(yīng)定為重大缺陷。

11、但當(dāng)三相電壓不對稱時(shí)，則應(yīng)當(dāng)考慮工作電壓的影響。熱圖譜分析法狀態(tài)下的熱像圖的差異來推斷設(shè)備是否正常。檔案分析法可以依據(jù)試驗(yàn)報(bào)告來分析同一設(shè)備在不同時(shí)期的檢測數(shù)據(jù)例如溫升、相對溫差和熱像圖，找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化趨勢和變化速率，以推斷設(shè)備是否正常。4 影響紅外診斷的因素及解決對策大氣吸取的影響由于大氣中的水蒸氣、二氧化碳 、臭氧、氧化氮、甲烷、一氧化碳等氣體分子有選擇性地吸取肯定波長的紅外線，紅外線輻射在傳輸過程中總會(huì)受到肯定的能量衰減，從而造成測量的誤差。因此，在室外進(jìn)展紅外測溫診斷時(shí)應(yīng)在無雨無霧，空氣濕度最好低于 75%的環(huán)境條件下進(jìn)展。大氣塵埃及懸浮粒子的影響由于大氣塵埃的懸浮粒子可以吸取

12、紅外能量并重輻射出去的同時(shí)轉(zhuǎn)變了紅外輻射的方向和輻射的偏振度，從而影響測量的準(zhǔn)確度。因此，紅外診斷應(yīng)在無塵或空氣較清爽的環(huán)境條件下進(jìn)展。風(fēng)力的影響在風(fēng)力較大的環(huán)境下，由于受風(fēng)速的影響，存在發(fā)熱缺陷的設(shè)備熱量會(huì)被風(fēng)力加速發(fā)散，使得設(shè)備的散熱系數(shù)增大，從而使缺陷設(shè)備的溫度下降。因此，在室外進(jìn)展紅外測溫診斷時(shí)應(yīng)在無風(fēng)或風(fēng)力很小的條件下進(jìn)展。太陽光的影響當(dāng)被測電氣設(shè)備處于陽光輻射下時(shí)，由于陽光的反射在314m長區(qū)域這與紅外儀器設(shè)定的波長區(qū)域一樣而極大地影響儀器的正常工作和準(zhǔn)確推斷。所以紅外測溫應(yīng)中選擇在沒有陽光的天氣條件下進(jìn)展。被測物體距離和鄰近物體熱輻射的影響當(dāng)被測物體的距離太遠(yuǎn)時(shí)，儀器接收到的紅外

13、輻射能削減，從而對溫升小的設(shè)備檢測存在肯定的誤差。因此在現(xiàn)場測試工作中應(yīng)當(dāng)盡量避開由于被測物體距離太遠(yuǎn)而造成的測量誤差。身的輻射率很低時(shí)，鄰近物體的熱輻射的反射將對被測物體的測量造成影響。5 高壓設(shè)備熱故障實(shí)例以及緣由分析電力設(shè)備的熱故障主要分為外部故障和內(nèi)部故障兩大類型 ,外部故障主要是各種電氣引流的暴露接頭 ,包括高壓設(shè)備或線路中的連接件由于壓接不良、或因受到氧化、腐蝕及灰塵的影響，或因材質(zhì)不良和加工、安裝工藝的問題、或沖擊負(fù)荷、機(jī)械振動(dòng)等緣由造成的接觸電阻增大而 消滅的局部過熱等。而設(shè)備內(nèi)部故障的生成緣由有內(nèi)部導(dǎo)流接點(diǎn)接觸不 良造成的過熱缺陷，有內(nèi)部絕緣材料受潮、老化引起介損值增大造成的

14、 發(fā)熱缺陷，有油浸設(shè)備缺油造成的發(fā)熱缺陷，有電導(dǎo)電流變化或內(nèi)部繞 組局部短路，磁路的局部故障造成的熱缺陷等。以下是不同設(shè)備發(fā)生熱 故障實(shí)例及緣由分析。隔離刀閘與導(dǎo)線連接件接觸不良導(dǎo)致的熱缺陷202210183502C140，A、B27當(dāng)時(shí)運(yùn)行電流是320CC22#400AT20225251115T 型線夾ABC覺察線夾由于氧化腐蝕使接觸電阻變大，造成局部發(fā)熱缺陷。由于覺察處理準(zhǔn)時(shí)，避開了事故。隔離刀閘觸頭接觸不良的過熱缺陷2022731220KV2214A、B、C103、100106，當(dāng)3180試溫蠟片觸接觸頭部位覺察蠟片冒煙熔化，推斷為故障缺陷，經(jīng)停電處理覺察3良引起嚴(yán)峻過熱。電纜頭出線接頭

15、接觸不良產(chǎn)生的過熱缺陷2022611112001#桿電纜頭A298，B23.8、C23，現(xiàn)場觀看電纜頭已變色，檢修人員馬上進(jìn)展停電處理，對電纜頭進(jìn)展重包扎，避開了因電纜頭起火而引起的事故。避雷器內(nèi)部絕緣不良的發(fā)熱缺陷20223201#220KV節(jié)FCZ3220，西安生產(chǎn)B相避雷器從上往下第六裙處局部有明顯發(fā)熱現(xiàn)象,三相溫度分別為A13.49、B19、C13.43，隨后對該避雷器退出運(yùn)行,解體覺察該避雷器閥片有貫穿性受潮痕跡,并聯(lián)電阻連接處銅片長期發(fā)熱使銅片顏色發(fā)紅 ,內(nèi)部元件與瓷套絕緣層大56129cm我們在建設(shè)坪變測得3#所用變的磁吹避雷器ABC4.5，1000A，解體覺察內(nèi)部受潮，屬設(shè)備受

16、潮發(fā)熱缺陷。避雷器內(nèi)部元件損壞的故障35KVBA、C證明該相并聯(lián)電阻斷線，屬設(shè)備元件故障缺陷。套管端部絕緣不良造成的過熱缺陷202210163220KVB70。在停電檢查時(shí)覺察將軍帽內(nèi)引線連接絲扣殘缺，導(dǎo)電回路接觸面積太小造成發(fā)熱，且由于穿纜引線未包絕緣層，在引線與銅管內(nèi)壁相碰處有分流，多處發(fā)熱，燒斷引線多股，屬典型的制造不良缺陷。電流互感器內(nèi)部接頭接觸不良導(dǎo)致的發(fā)熱缺陷20225202#10KV102CCT28,A、B19.2419.16，當(dāng)時(shí)82#102C作三側(cè)開關(guān)跳閘，事故檢查覺察該CT認(rèn)為由于該CT緣強(qiáng)度，造成了事故的發(fā)生。6 經(jīng)濟(jì)效益分析1995TVS2100像系統(tǒng)，經(jīng)過理論分析并結(jié)合電氣設(shè)備測試的特點(diǎn)，對全