紅外檢測(cè)方法

紅外檢測(cè)方法第一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3紅外檢測(cè)的基本方法紅外檢測(cè):（1）被動(dòng)式紅外檢測(cè)；（2）主動(dòng)式紅外檢測(cè)，又分為單面法和雙面法。紅外檢測(cè)中對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱方式分為：（1）穩(wěn)態(tài)加熱；（2）非穩(wěn)態(tài)加熱。紅外檢測(cè)儀器的安裝和運(yùn)載方式有固定式、便攜式、車(chē)載式、機(jī)載式。第二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.1被動(dòng)式紅外檢測(cè)

被動(dòng)式指進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí)不對(duì)被測(cè)目標(biāo)加熱，僅僅利用被測(cè)目標(biāo)的溫度不同于周?chē)h(huán)境溫度的條件，在被測(cè)目標(biāo)與環(huán)境的熱交換過(guò)程中進(jìn)行紅外檢測(cè)的方式。被動(dòng)式紅外檢測(cè)應(yīng)用于運(yùn)行中的設(shè)備、元器件和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。由于它不需要附加熱源，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基本都采用這種方式。第三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.2主動(dòng)式紅外檢測(cè)

主動(dòng)式紅外檢測(cè)是在進(jìn)行紅外檢測(cè)之前對(duì)被測(cè)目標(biāo)主動(dòng)加熱，加熱源可來(lái)自被測(cè)目標(biāo)的外部或在其內(nèi)部，加熱的方式有穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種，紅外檢測(cè)根據(jù)不同情況可在加熱過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行，也可在停止加熱有一定延時(shí)后進(jìn)行。（1）、單面法：對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱和紅外檢測(cè)在被測(cè)目標(biāo)的同一側(cè)面進(jìn)行。（2）、雙面法：相對(duì)于上述的單面法而言，雙面法是把對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱和紅外檢測(cè)分別在目標(biāo)的正、反兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行。第四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.3加熱方式6.3.3.1穩(wěn)態(tài)加熱

將被測(cè)目標(biāo)加熱到其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，再把它置放于一個(gè)低于（或高于）該恒定溫度的環(huán)境中進(jìn)行紅外檢測(cè)。這種方式多用于材料的質(zhì)量檢測(cè)，如被測(cè)物內(nèi)部有裂紋、孔洞或脫粘等缺陷時(shí)，則被測(cè)物與環(huán)境的熱交換中熱流將受到缺陷的阻礙，其相應(yīng)的外表面就會(huì)產(chǎn)生溫度的變化，與沒(méi)有缺陷的表面相比則會(huì)出現(xiàn)溫差。第五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.3.2非穩(wěn)態(tài)加熱對(duì)被測(cè)目標(biāo)加熱，不需要使其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定狀態(tài)，而在它的內(nèi)部溫度尚不均勻、具有導(dǎo)熱的過(guò)程中即進(jìn)行紅外檢測(cè)。如將熱量均勻地注入被測(cè)目標(biāo)，熱流進(jìn)入內(nèi)部的速度要由它的內(nèi)部狀況決定，若內(nèi)部有缺陷，則會(huì)成為阻擋熱流的熱阻，經(jīng)一定時(shí)間會(huì)產(chǎn)生熱量堆積，在其相應(yīng)的表面會(huì)產(chǎn)生熱的異常。缺陷造成的熱流變化取決于缺陷的位置、走向、幾何尺寸和材料的熱物理性能。第六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.4紅外檢測(cè)儀器的安裝和運(yùn)載方式6.3.4.1固定式

用于對(duì)旋轉(zhuǎn)型（如窯爐）設(shè)備故障的檢測(cè)、關(guān)鍵設(shè)備的檢測(cè)和生產(chǎn)線(xiàn)上產(chǎn)品工藝、質(zhì)量的檢測(cè)。6.3.4.2便攜式

便攜式的紅外檢測(cè)儀器應(yīng)用十分廣泛，在日常巡檢、定期普測(cè)、配合設(shè)備檢修和跟蹤監(jiān)測(cè)中都要使用（主要使用或配合使用）便攜式儀器。第七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.4.3車(chē)載式

在進(jìn)行設(shè)備的定期普測(cè)時(shí)，由于被測(cè)設(shè)備數(shù)量多、檢測(cè)路線(xiàn)長(zhǎng)，必須采用車(chē)載式檢測(cè)。車(chē)載式是把熱像儀裝載在汽車(chē)（或其他車(chē)輛）上，可以使用兩組測(cè)距不同的鏡頭攝取遠(yuǎn)、近兩處設(shè)備的圖像；對(duì)于汽車(chē)不能到達(dá)的目標(biāo)，則步行到位檢測(cè)；車(chē)內(nèi)有圖像監(jiān)視器顯示，操作者發(fā)現(xiàn)異常（包括需要立即檢修和進(jìn)一步調(diào)查檢測(cè)兩種情況），則立即在車(chē)上記錄并打印，及時(shí)向主管人員遞交紅外檢測(cè)報(bào)告；遇有緊急情況需要及時(shí)處理時(shí)，可采用無(wú)線(xiàn)電電話(huà)取得聯(lián)系。第八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.4.4機(jī)載式

對(duì)于需要在上空檢測(cè)的目標(biāo)，特別是極長(zhǎng)距離，人員和車(chē)輛都不便到達(dá)的高山峻嶺處的設(shè)備檢測(cè)，應(yīng)該采用直升飛機(jī)裝載熱像儀進(jìn)行。第九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4紅外測(cè)溫儀表6.4.1紅外測(cè)溫儀表的分類(lèi)及工作原理

紅外測(cè)溫儀表主要是指測(cè)量目標(biāo)表面某點(diǎn)溫度的紅外點(diǎn)溫儀，它一般由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、電信號(hào)處理機(jī)構(gòu)、溫度顯示器及附屬設(shè)備如瞄準(zhǔn)器、電源、機(jī)械裝置等部分所組成。按其工作原理，紅外點(diǎn)溫儀可分為全輻射測(cè)溫儀、單色測(cè)溫儀和比色測(cè)溫儀三類(lèi)。下圖是紅外點(diǎn)溫儀的基本原理框圖。

第十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-11紅外點(diǎn)溫儀的基本原理框圖第十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.1.1全輻射測(cè)溫儀

全輻射測(cè)溫儀是收集目標(biāo)發(fā)出的全波段紅外輻射能量，經(jīng)黑體標(biāo)定并經(jīng)修正后從而確定被測(cè)目標(biāo)表面溫度的一種儀表。大多數(shù)紅外點(diǎn)溫儀都屬于這種類(lèi)型。這種類(lèi)型的測(cè)溫儀表，如國(guó)產(chǎn)IRT-1200、IRT-3000、HCW-1、HW-2、HD-400等型號(hào)的紅外點(diǎn)溫儀，其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但靈敏度較低，誤差較大。這主要是因?yàn)槠湫拚禂?shù)A的確定完全依賴(lài)于比輻射率的選定是否正確。由于影響比輻射率的因素比較復(fù)雜，而根據(jù)手冊(cè)上在標(biāo)準(zhǔn)條件下提供的值有時(shí)與實(shí)測(cè)情況相去甚遠(yuǎn)，因而會(huì)造成較大誤差。對(duì)于預(yù)定監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，應(yīng)預(yù)先測(cè)取實(shí)際的比輻射率或?qū)δ繕?biāo)表面噴涂已知比輻射率值的涂料以解決誤差的問(wèn)題。第十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-12全輻射測(cè)溫儀原理第十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-13單色測(cè)溫儀原理6.4.1.2單色測(cè)溫儀

單色測(cè)溫儀是在測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)中加上單色濾光片，因而只能接收所選定波長(zhǎng)的輻射能量，再經(jīng)過(guò)黑體標(biāo)定并經(jīng)修正系數(shù)修正后而確定目標(biāo)溫度的。

第十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.1.3比色測(cè)溫儀為克服比輻射率對(duì)修正系數(shù)的影響而造成誤差，比色測(cè)溫儀是采用了兩組不同單色濾光片來(lái)接收兩個(gè)相近的波長(zhǎng)下的輻射，并利用其比值來(lái)確定目標(biāo)溫度的。比色測(cè)溫儀具有靈敏度高、不需要預(yù)置比輻射率值而誤差較小等優(yōu)點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜價(jià)格相對(duì)較高。昆明物理研究所新推出的HCW-ⅡA型遠(yuǎn)距離紅外測(cè)溫儀就屬于這種類(lèi)型。其測(cè)溫范圍為0至300℃，測(cè)溫距離為5—50m，距離系數(shù)可達(dá)400，已超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。第十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.2紅外測(cè)溫在設(shè)備診斷中的應(yīng)用

紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)最早是在軍事應(yīng)用中發(fā)展起來(lái)的，至今，仍占主導(dǎo)地位，下面著重介紹紅外技術(shù)在故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。6.4.2.1火車(chē)軸箱溫度檢測(cè)火車(chē)車(chē)體的自重和載重都是由車(chē)輛的軸箱傳遞到車(chē)輪的。在火車(chē)運(yùn)行中，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)、加工工藝、摩擦及潤(rùn)滑狀態(tài)不良等原因，軸箱會(huì)產(chǎn)生溫度過(guò)高的熱軸故障，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，輕則得甩掉有熱軸故障的車(chē)輛，重則導(dǎo)致翻車(chē)事故，造成生命危險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)的損失。為防止“燃軸”事故，利用紅外測(cè)溫技術(shù)制成了“熱軸探測(cè)儀”，可以方便精確地用以檢測(cè)。儀器安放在車(chē)站外兩側(cè)，當(dāng)火車(chē)通過(guò)時(shí)，探測(cè)器逐個(gè)測(cè)出各個(gè)車(chē)軸箱的溫度，并把探測(cè)器輸出的每一脈沖(軸箱溫度的函數(shù))輸送到站內(nèi)檢測(cè)室，根據(jù)脈沖高低就可判斷軸箱發(fā)熱情況及熱軸位置，以便采取措施。目前，全國(guó)鐵路90%的列檢所安裝了軸溫紅外探測(cè)儀，其準(zhǔn)確率高達(dá)99%。第十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.2.2航空發(fā)動(dòng)機(jī)殼休紅外無(wú)損缺陷主動(dòng)探查紅外無(wú)損缺陷主動(dòng)探查是用一外部熱源對(duì)被檢查物體進(jìn)行加熱，在加熱的同時(shí)或以后，測(cè)量被檢查物體表面溫度或溫度分布。加熱物體時(shí)熱量將沿表面流動(dòng)，如果物體無(wú)缺陷，熱流將是均勻的；如果有缺陷存在，熱流特性將改變，形成熱不規(guī)則區(qū)，從而可發(fā)現(xiàn)缺陷所在。主動(dòng)探查在材料和機(jī)械加工工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，如對(duì)多層復(fù)合材料、蜂窩材料中缺陷和脫膠等的探查，對(duì)焊接質(zhì)量的檢測(cè)等等。圖6-14是單面法主動(dòng)紅外探查的原理，由CO2,激光器產(chǎn)生連續(xù)波，輸出功率35W，通過(guò)紅外望遠(yuǎn)鏡在被查樣件表面聚焦以加熱樣件。將樣件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（圖6-14a為平動(dòng)，6-14b為轉(zhuǎn)動(dòng))，激光在樣件上形成熱點(diǎn)，一小段時(shí)間后，由紅外輻射計(jì)接收到樣件的熱輻射，將信號(hào)送到示波器或X-Y記錄儀中用曲線(xiàn)表示出來(lái)，如圖6-15所示。第十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-14主動(dòng)紅外探查（單面法）原理圖第十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-15X-Y記錄儀第十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-16發(fā)動(dòng)機(jī)殼體缺陷和紅外掃描記錄在航空發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，一般采用膠合夾層結(jié)構(gòu)，缺陷可能發(fā)生在外殼和襯里之間的第一界面或在襯里和內(nèi)殼之間的第二界面，如圖6-16所示。第二十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.2.3化工塔罐的檢測(cè)

石化企業(yè)中的催化裝置、裂化裝置及聯(lián)接管等都是與熱關(guān)聯(lián)的重要生產(chǎn)設(shè)備，因此都可以用紅外熱像儀來(lái)監(jiān)測(cè)。熱像中明亮過(guò)分的區(qū)域表明材料或爐襯已因變薄而溫度升高，因此由此可掌握生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，為維修提供可靠信息。同時(shí)也可監(jiān)視生產(chǎn)設(shè)備的有關(guān)沉積、阻塞、熱漏、絕熱材料變質(zhì)及管道腐蝕等有關(guān)情況，以便有針對(duì)性地采取措施，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。第二十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.2.4檢查焊接質(zhì)量

將樣件的溫度高于室溫，觀察其熱像圖，在其熱流路徑上的物理物性反映在相應(yīng)的溫度分布圖中，從而可以發(fā)現(xiàn)隱患。另外在未焊好的區(qū)域的摩擦導(dǎo)致發(fā)熱，對(duì)應(yīng)于這一產(chǎn)生摩擦的位置，樣件外表面的熱像將顯示出一個(gè)高溫區(qū)，可以確定未焊好部位的所在位置。總之，紅外無(wú)損檢測(cè)技術(shù)正在不斷地完善，在機(jī)械故障檢測(cè)與診斷及其它領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越多的作用。第二十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5紅外熱成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介

紅外熱成像系統(tǒng)是把目標(biāo)發(fā)射和反射的熱輻射，經(jīng)紅外探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后再轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的二維圖像的一種儀器設(shè)備。目前，熱成像系統(tǒng)主要分兩類(lèi)。一類(lèi)是光機(jī)掃描成像系統(tǒng)，稱(chēng)為紅外熱像儀。另一類(lèi)是熱釋電紅外攝像管成像系統(tǒng)，稱(chēng)為紅外熱電視。以下分別簡(jiǎn)要介紹其工作原理和應(yīng)用概況。第二十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.1光機(jī)掃描熱像儀的工作原理紅外探測(cè)器在任意一個(gè)瞬間只能反映目標(biāo)表面上一小部分的熱輻射，即一個(gè)瞬時(shí)視場(chǎng)的熱輻射，并立即輸出一個(gè)與該瞬時(shí)輻射度成正比例的電信號(hào)，若通過(guò)一套由精密機(jī)械驅(qū)動(dòng)的光學(xué)掃描部件，如多面反射棱鏡，稱(chēng)為光機(jī)掃描裝置，對(duì)目標(biāo)表面的瞬時(shí)視場(chǎng)進(jìn)行逐行掃描，則探測(cè)器響應(yīng)足夠快時(shí)就會(huì)連續(xù)輸出電信號(hào)，經(jīng)電子系統(tǒng)放大處理后送到顯示器上即可顯示出與目標(biāo)溫度呈正比的黑白或彩色圖象，稱(chēng)為熱像圖。圖6-17為光機(jī)掃描熱像儀的工作原理圖。第二十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-17光機(jī)掃描熱像儀的工作原理第二十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

光機(jī)掃描熱像儀開(kāi)始出現(xiàn)于50年代，至80年代中期已發(fā)展成技術(shù)上最成熟，性能最好的一種熱像儀。其中具有代表性的是瑞典AGEMA公司的產(chǎn)品。該公司60年代中期至80年代中期研制出四代系列產(chǎn)品，即AGA680，AGA750，AGA780和AGA782光機(jī)掃描型紅外熱像儀。圖6-18為AG782的組成框圖。圖中紅外掃描器由光機(jī)掃描系統(tǒng)和單元銻化鋼(InSb)光子探測(cè)器組成。探測(cè)器置于杜瓦瓶雙層外璧之間，由液氮致冷(77K)。數(shù)字或紅外轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可將黑白圖像轉(zhuǎn)換成10種顏色圖像的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。紅外連接組件具有A/D轉(zhuǎn)換器，可將紅外輻射的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)而輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。第二十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-18AG782紅外熱像儀的組成框圖第二十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

光機(jī)掃描型熱像儀的特點(diǎn)為其有較高的溫度分辨率(0.1~0.3C)及空間分辨率(0.5mrad)，可以比較精確地顯示目標(biāo)表面溫度場(chǎng)的分布狀況，其不足之處為測(cè)溫溫度不太高（士3%)。此外，由于單元探測(cè)器總像元數(shù)不足(100X280)，因此圖像不夠清晰。并有閃爍現(xiàn)象。同時(shí)因探測(cè)器需超低溫致冷，因而價(jià)格昂貴，維修困難，給應(yīng)用推廣帶來(lái)不便。

第二十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-19電機(jī)紅外成像圖6-19所示為車(chē)間某處電機(jī)紅外成像，電機(jī)工作正常，但從紅外成像中可以很清楚地看到電機(jī)過(guò)熱點(diǎn)，很清晰的對(duì)預(yù)防性維修檢查提供了依據(jù)。第二十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-20皮帶傳動(dòng)紅外成像圖6-20所示為車(chē)間某處皮帶傳動(dòng)紅外成像圖，圖中很清晰地看到了兩條三角帶溫度對(duì)比，雖然運(yùn)行正常，但很顯然，紅色三角帶溫度太高，不能長(zhǎng)時(shí)間使用，需要檢查調(diào)整。第三十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-21油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖6-21中可以明顯地看出，紅外管道探測(cè)儀可清晰地探測(cè)到肉眼所無(wú)法看到的埋地石油管道的位置及走向，并且其自動(dòng)標(biāo)識(shí)結(jié)果與實(shí)際情況完全相符。第三十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.2非掃描型紅外熱像儀—焦平面熱像儀

焦平面熱像儀革除了光機(jī)掃描熱像儀復(fù)雜的光機(jī)掃描裝置，它的紅外探測(cè)器呈二維平面形狀，自身具有電子自?huà)呙韫δ埽粶y(cè)目標(biāo)的紅外輻射只需通過(guò)簡(jiǎn)單的物鏡，就與照相原理相似地將目標(biāo)聚焦在底片上曝光成像，被測(cè)目標(biāo)聚焦成像在紅外探測(cè)器的陣列平面上，“焦平面陣列”即此含意。非掃描型焦平面熱像儀的成像機(jī)理如圖6-22所示。第三十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-22焦平面熱像儀成像機(jī)理簡(jiǎn)圖

第三十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.2紅外熱電視的工作原理紅外熱電視的核心部件為熱釋電攝象管，另外還有掃描器、同步器、前置放大、視頻處理以及電源、A/D轉(zhuǎn)換、圖像處理、顯示器等。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6-23所示。由目標(biāo)來(lái)的紅外輻射經(jīng)聚焦和斬光器的調(diào)制，在熱釋電靶面上成像。靶面上各點(diǎn)吸收強(qiáng)弱不同的輻射，產(chǎn)生不同的溫差，使熱釋電晶體產(chǎn)生的自發(fā)極化程度也不同，從而釋放的表面電荷也不同。這些表面電荷與掃描電子束相互作用而產(chǎn)生一視頻信號(hào)輸出，再經(jīng)放大處理后在陰極射線(xiàn)顯像管上顯示出來(lái)，此即熱像圖。這一過(guò)程如圖6-24所示。第三十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-23熱釋電攝像管結(jié)構(gòu)示意圖第三十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-24紅外電視原理第三十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五紅外熱視是60年代末期研制成功的，經(jīng)二十多年的發(fā)展其技術(shù)性能方面已日益成熟。其最大的優(yōu)點(diǎn)是其探測(cè)器不需超低溫致冷而可在室溫下工作，因此結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作也比較方便，且價(jià)格便宜(僅為光機(jī)掃描熱像儀的四分之一左右)。但其溫度分辨率和空間分辨率均不如光機(jī)掃描型熱像儀。因此不能顯示目標(biāo)的精確溫度分布圖像，只能顯示其“熱像”。這在工業(yè)生產(chǎn)的一些情況或軍事上的“夜視”還是非常有用的。近年來(lái)，隨著熱釋電材料性能的改善及采用多元式結(jié)構(gòu)探測(cè)器，已使紅外熱電視圖像品質(zhì)大有提高。第三十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

總的說(shuō)來(lái)，紅外熱成像技術(shù)研究的主要發(fā)展趨向是高靈敏度、高分辨率、大視場(chǎng)、更加輕便和智能化。為滿(mǎn)足這些要求，在材料性能研究方面，光子探測(cè)器已從過(guò)去的光導(dǎo)硒化鉛(PC-PbSe)及光伏銻化錮(PV-InSn)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代的光導(dǎo)碲偏汞(PC-HgCdTe)為主。為了研制性能更優(yōu)越的新型探測(cè)器，目前研究的前沿已進(jìn)入雙色（3-5μm及8-14μm)及多色材料和高溫超導(dǎo)材料的領(lǐng)城。第三十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.3紅外熱電視的類(lèi)型及其特點(diǎn)紅外熱電視的分類(lèi)主要取決于它的調(diào)制方式。6.5.3.1平移調(diào)制型平移調(diào)制型紅外熱電視實(shí)際上并沒(méi)有對(duì)接收的目標(biāo)紅外輻射進(jìn)行調(diào)制，由于熱釋電靶面只對(duì)變化的入射輻射才有響應(yīng)，因此使用平移調(diào)制型紅外熱電視時(shí)，在觀測(cè)運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)時(shí)可以不動(dòng)，儀器即可生成熱像。而當(dāng)觀測(cè)靜止不動(dòng)的目標(biāo)時(shí)，為了產(chǎn)生目標(biāo)熱圖像，必須相對(duì)被測(cè)目標(biāo)平移搖動(dòng)儀器，顯然這會(huì)給使用者帶來(lái)不便。另外，平移調(diào)制型的熱電視還會(huì)在熱圖像上產(chǎn)生拖尾和沾污現(xiàn)象，造成熱像失真或清晰度不高，影響準(zhǔn)確測(cè)溫。但由于這種熱電視的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、價(jià)格便宜，仍然在不少應(yīng)用領(lǐng)域得到應(yīng)用。第三十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.3.2斬波調(diào)制型

斬波調(diào)制型紅外熱電視解決了平移調(diào)制型紅外熱電視對(duì)靜目標(biāo)觀測(cè)時(shí)的不便，它比平移調(diào)制型熱電視多了斬波調(diào)制盤(pán)及相應(yīng)電路。它的原理結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖6-25。第四十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-25斬波調(diào)制紅外熱電視原理結(jié)構(gòu)框圖第四十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五為了在不搖動(dòng)熱電視的情況下，使靜止不動(dòng)的目標(biāo)紅外輻射周期性地入射到釋電管的靶面上，斬波調(diào)制型熱電視引入了斬波調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)制盤(pán)是一個(gè)在其邊緣開(kāi)孔的圓盤(pán)。當(dāng)調(diào)制盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)就實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅外入射輻射的調(diào)制，因而在熱釋電管靶面上的溫度和表面電荷也隨著產(chǎn)生周期性的變化，與此同時(shí)，經(jīng)電子束掃描和處理后，即可輸出目標(biāo)表面溫度分布的視頻信號(hào)。第四十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6-26回轉(zhuǎn)跟蹤紅外熱電視成像原理

6.5.3.3回轉(zhuǎn)跟蹤型回轉(zhuǎn)跟蹤型熱電視與平移調(diào)制型熱電視的主要區(qū)別是在透鏡與熱釋電管之間增加了一套回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由盤(pán)上開(kāi)有半周小槽的齒輪圓盤(pán)、剖面為楔形的光楔片和傳動(dòng)部件組成?；剞D(zhuǎn)跟蹤紅外熱電視的成像原理如圖6-26所示。

第四十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.3.4瞬變調(diào)制器

瞬變調(diào)制型熱電視的工作方式類(lèi)似于電子快門(mén)和照相的方式，它利用瞬時(shí)拍攝的一幅目標(biāo)熱圖像，將其定格后進(jìn)行分析，可以測(cè)量圖像上任意一點(diǎn)的溫度。定格后的圖像穩(wěn)定、無(wú)拖尾和沾污現(xiàn)象，便于用單片機(jī)進(jìn)行處理，由于考慮了目標(biāo)發(fā)射率和環(huán)境溫度等參數(shù)的影響，因此準(zhǔn)確度較高。但瞬變調(diào)制所獲取的熱圖像不是目標(biāo)的實(shí)時(shí)值，也不能連續(xù)地跟蹤和照相，這是它的缺陷所在。第四十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.4紅外熱電視的主要技術(shù)指標(biāo)

為了合理選用和正確使用紅外線(xiàn)熱電視，應(yīng)該了解它的主要技術(shù)指標(biāo)。（1）測(cè)溫范圍

測(cè)溫范圍是指儀器測(cè)定的最低限與最高限的溫度值范圍。（2）工作模式

工作模式是指紅外熱電視的調(diào)制方式是平移調(diào)制型、斬波調(diào)制型還是其他方式。（3）最小可辨溫差（又稱(chēng)溫度分辨率）

最小可辨溫度表示紅外熱電視對(duì)溫度辨別的能力。第四十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五（4）空間分辨率空間分辨率是指紅外熱電視在任意空間下的溫度分辨率。整機(jī)的空間分辨率參數(shù)包括物鏡、攝像管、視頻電路和顯示器各個(gè)分辨率的綜合，一般要大于或等于200電視線(xiàn)才會(huì)有比較好的效果，如果使用要求較高，應(yīng)選用更高的線(xiàn)數(shù)。（5）目標(biāo)輻射率范圍目標(biāo)幅射率范圍是指紅外熱電視測(cè)溫的最大誤差與儀器的量程之比。（6）測(cè)溫準(zhǔn)確度測(cè)溫準(zhǔn)確度是紅外熱電視測(cè)溫的最大誤差與儀器的量程之比。（7）工作波段主要指標(biāo)有紅外熱電視的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍，一般是3～5μm或8～14μm。第四十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五（8）紅外物鏡

主要指標(biāo)有紅外熱電視鏡頭的焦距范圍，一般用f/數(shù)來(lái)表示，即指焦距對(duì)通光孔徑的倍數(shù)，表示了物鏡的視場(chǎng)角。（9）掃描制式

掃描制式是指顯示器的電視制式，如我國(guó)的PAL制等。（10）顯示方式

顯示方式是指顯示器為黑白的還是彩色的。（11）最大工作時(shí)間最大工作時(shí)間是指紅外熱電視可以連續(xù)工作的時(shí)間。

第四十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.5紅外線(xiàn)成像技術(shù)的設(shè)備診斷方面的應(yīng)用簡(jiǎn)介

從紅外測(cè)溫到紅外成像是紅外技術(shù)的一個(gè)重大發(fā)展，它使紅外技術(shù)的應(yīng)用更加深入和廣泛。60年代紅外熱成像技術(shù)主要用于軍事方面，如紅外夜視，紅外制導(dǎo)等。目前已廣泛地用于各種工農(nóng)業(yè)部門(mén)，并在設(shè)備診斷方面日益顯示其重要作用。紅外熱成像技術(shù)目前主要用于熱設(shè)備比較集中和熱故障比較多的冶金、石化和電力等部門(mén)中。其應(yīng)用范圍主要有以下幾方面。第四十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.5.1用于生產(chǎn)工藝流程的監(jiān)控

在冶金工業(yè)中如煉鐵高爐爐頂投料面的溫度分布，在鑄鋼連鑄工藝中鋼坯表面溫度的分布及在軋鋼中帶鋼溫度的分布等對(duì)保證產(chǎn)品的質(zhì)量和節(jié)約能源密切相關(guān)。但是在這些工藝流程中原料都是處于動(dòng)態(tài)中或不可接近的狀態(tài)下，因此使用紅外熱像儀是唯一可供選擇的手段。西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美、英、法、日等自80年代初以來(lái)已普遍采用了紅外熱像技術(shù)，以采用瑞典AGA系列紅外熱像儀為主。第四十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五我國(guó)在這方面起步較晚但發(fā)展很快,開(kāi)始以引進(jìn)技術(shù)力主，據(jù)統(tǒng)計(jì)1986年為止引進(jìn)的AGA系列產(chǎn)品已超過(guò)40臺(tái)。以后逐漸自行開(kāi)發(fā)研制，取得一定成績(jī)。例如寶山鋼鐵公司與上海技術(shù)物理研究所合作研制的高爐頂部爐料熱像儀已于1990年12月正式在1號(hào)高爐上運(yùn)行。據(jù)報(bào)道其性能穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)已超過(guò)原本引進(jìn)的熱像儀水平。此外，利用紅外熱像技術(shù)寶鋼還進(jìn)行了鋼錠溫度分布與加熱爐溫度控制關(guān)系的研究。武鋼在鋼水連鑄設(shè)備中也進(jìn)行了鑄坯表面溫度分布與冷卻水量及拉模速度關(guān)系的研究，都取得了一定效果。第五十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.5.2用于熱設(shè)備絕熱性能的監(jiān)測(cè)

冶金工業(yè)中的各種冶金爐和石化工業(yè)中各種反應(yīng)塔等都是在高溫或高溫高壓下工作的，其絕熱性能的狀況直接影響著生產(chǎn)的安全和維修的計(jì)劃。采用熱成像技術(shù)可以比較直觀形象的顯示出熱設(shè)備大面積的溫度分布狀態(tài)，以便及時(shí)地發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)，避免重大設(shè)備。這方面石化工業(yè)起步較早，在歐洲