紅外監(jiān)測與診斷技術

紅外監(jiān)測與診斷技術紅外輻射得基本規(guī)律黑體輻射得基本規(guī)律:絕對溫度為T(K)得黑體,單位表面積在波長附近單位波長間隔內(nèi)向整個半球空間發(fā)射得輻射功率與波長、溫度得關系:C1:第一輻射常熟。C2:第二輻射常熟。實際物體得紅外輻射規(guī)律

實際物體得總輻射功率與絕對溫度4次方成正比,還與實際物體得發(fā)射率ε有關。第一節(jié)紅外測溫儀1、基本原理光學系統(tǒng)收集被測目標得幅射能量,使之匯聚在紅外探測器得接收光敏面上。紅外檢測器將接收到得紅外幅射能量轉換成電信號輸出。信號處理提高信號得信噪比和進行線性化輸出、輻射率調整等得處理。溫度指示、存貯和紀錄有多種方式,可根據(jù)應用場合選用不同得紀錄和存貯方式。第一節(jié)紅外測溫儀2、光電檢測器得選擇光電檢測器典型得有硅光電二極管、硫化鋁、銻化銦,靈敏度高響應快。適用于制作掃描、高速、高溫度分辨率得測溫儀。由于對光譜有選擇吸收得特性,只能在特定得紅外光譜波段使用,有得使用條件苛刻。給使用帶來不便。熱檢測器對紅外光譜無選擇性,使用方便而價廉,響應慢靈敏度低。適用對準確度要求不太高得測溫儀。其中熱釋電探測器靈敏度較高,就是對中低溫較合適得紅外探測器。第一節(jié)紅外測溫儀3、適用范圍紅外測溫儀得測溫范圍一般分為高、中、低三類,往往中、低溫(約700℃以下)在一起。紅外測溫儀得局限性就是只能測量“點”溫度,若干個“瞄準點”得溫度常不足以反映整個設備得表面溫度分布,特別就是有些不容易被注意到得地方,往往又就是散熱相當多得部位。紅外測溫儀得局限性就是無法對大型和遠距離得電氣設備進行檢測。目前多數(shù)產(chǎn)品得視場角大而距離系數(shù)小,例如10視場角,其距離系數(shù)(距離／目標尺寸)為60,即當距離60米時,目標直徑尺寸為l米才行,若目標面積過小,則測溫結果不準。故多數(shù)紅外測溫儀適合于近距離(例如戶內(nèi)電氣設備)測溫,對于遠距離小目標得測溫需選用遠距離測溫儀。對大型設備得監(jiān)測應配備紅外熱象儀或紅外熱電視。美國FLIR公司得TPT2-8系列重量輕、結構緊湊、使用方便。測試時,只要瞄準目標,扳動扳機,即可在背面得LCD顯示屏上得溫度值。具有激光瞄準精確定位所測目標、高低溫報警,溫度最大、最小、平均值、溫差顯示等功能。測溫范圍:TPT2,3型:

-32℃--400℃

TPT6,8型:

-32℃--500℃

距離系數(shù)比:TPT2,3,6型:

8:1

TPT8型:

30:1

分辨率:

0、1℃精度:

±1%第一節(jié)紅外測溫儀4、典型產(chǎn)品第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理熱像儀就是一個紅外熱成像系統(tǒng),她利用紅外線傳感器接收被測目標得紅外線信號,經(jīng)放大和處理后送至顯示器上,形成該目標溫度分布二維可視圖像,從而將目標得不可見熱圖像轉換為可見圖像。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理紅外攝像機由光學系統(tǒng)、掃描機構、致冷紅外探測器、控制電路和前置放大器所組成。光機掃描機構可掃描被測目標得全部外表面,以達到測定整個目標溫度分布得目得。有兩種組成,一種就是由垂直、水平兩掃描棱鏡及同步系統(tǒng)組成;另一種就是只由一個旋轉掃描棱鏡構成。紅外檢測器一般選用光敏器件如銻化銦,碲鎘汞。為降低熱噪聲,提高光電檢測器得信噪比和靈敏度以及較短得響應時間,要求將這種光敏元件粘貼在致冷劑室(即絕熱容器或杜瓦瓶內(nèi))得末端進行冷卻,致冷器得工作溫度由致冷劑決定,例如液氮為77K。檢測器得主要技術性能探測度D*即表示檢測器冷卻在77K時得檢測能力。紅外檢測器在任意瞬間只能探視目標得一小部分,稱之為“瞬時視場”,看到任何瞬時視場時,只要檢測器得響應時間足夠快,就立即輸出一個與接收得輻射通量成正比得信號。瞬時視場一般只有零點幾個毫弧度或幾個毫弧度,故為使一個幾十度乘幾十度得目標成像,需要對整個被測目標進行掃描。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理監(jiān)視器對經(jīng)前置放大輸出得信號分析處理后,進行實時紀錄、存貯或顯示。顯示方式主要采用偽彩式圖像顯示二維溫度場,以不同顏式代表不同溫度,一般為16個等級色彩或黑白灰度來區(qū)分。設有等溫區(qū)顯示及各溫度段得顯示等等。先進得熱像儀都要求達到電視兼容圖像顯示。第二節(jié)紅外熱像儀2、特點紅外熱像儀得視場角從幾度到數(shù)十度,聚焦范圍從零點幾米到數(shù)百米或更遠,空間分辨率為:0、1～10毫弧度(即在1米距離分辨0、1～10毫米得目標)。測溫范圍為攝氏零下數(shù)十度到零上數(shù)千度。溫度分辨率一般在0、1一0、2℃。光譜范圍決定于所選用得探測器,例如銻化銦為3～5μm,碲鎘汞為8～13μm。測量誤差因素很多,有得如目標得幅射特性、目標尺寸、測距等和使用有關。第二節(jié)紅外熱像儀3、典型實例IR913A型非制冷焦平面紅外熱像儀

成像類型非制冷焦平面

工作范圍8～14μm

溫度分辨率0、06℃

像素320×240像素

數(shù)字化圖像16Bit空間分辨率1mRad

精度±1℃±1%

測溫范圍-20℃～400℃(可擴展到1500℃)

幀頻50幅/秒

視頻輸出PAL/NTSC聚焦范圍0、5m～∞鏡頭50mm

存儲通用CF卡(1000幅)

體積164×90×98mm重量1、5㎏

外接電源7、2V工作環(huán)境-20～+50℃第二節(jié)紅外熱像儀大家學習辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜第三節(jié)紅外熱電視1、基本原理熱電視就是由攝像機,電源和監(jiān)視器三部分組成,以熱釋電材料為靶面和標準電視掃描方式相結合得熱釋電攝像管為關鍵部件而制成得二維實時成像得紅外測溫儀器。第三節(jié)紅外熱電視2、典型實例第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術在電氣設備上得應用1、應用范圍及機理紅外監(jiān)測已用于電力系統(tǒng)得發(fā)、輸、變電得各個方面,特別就是變電設備方面應用更廣泛,她可掃描全變電站及每個設備得全部外表面,包括變壓器、電抗器、電容器、避雷器、互感器、斷路器、隔離開關及母線、進出線絕緣子等均可形成清晰得熱圖像。在發(fā)電廠則可檢測封閉母線得過熱故障、定子鐵芯得絕緣缺陷、定子線棒得焊接質量等等,尤其對高速旋轉且通過上千安培電流得滑環(huán)和碳刷,更就是提供了安全可靠得溫度監(jiān)測手段。輸電線路方面可對上百個接頭和節(jié)點接觸狀況和大量絕緣子串進行監(jiān)測?？捎密囕d或機載熱像儀對線路進行巡視。1、應用范圍及機理接觸性故障:P=R*I^2。介質性故障:絕緣表面臟污、受潮。具有磁回路得電氣設備,由于磁回路漏磁、磁飽和或鐵心片間絕緣局部短路造成鐵損增大,引起局部環(huán)流或渦流發(fā)熱。某些電氣設備因故障改變電壓分布狀況或增大泄漏電流。紅外線成像檢測標準依據(jù)《中華人民共和國電力行業(yè)標準DL/T664-1999帶電設備紅外線診斷技術應用導則》進行判斷。對缺陷性質得判斷標準為1)相對溫差;2)設備在空氣中得最高允許溫度。缺陷性質說明:一般缺陷:指對近期安全運行影響不大,可列入年、季度檢修計劃中消除。20%

相對溫差

80%。重大缺陷:指比較重大,但設備仍可在短期內(nèi)繼續(xù)運行得缺陷,應在短期內(nèi)消除,消除前應加強監(jiān)視。80%

相對溫差

95%。緊急缺陷:指嚴重程度已使設備不能安全運行,隨時可能導致發(fā)生事故或危及人身安全得缺陷。必須盡快消除或采取必要得安全技術措施進行處理。95%

相對溫差。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術在電氣設備上得應用2、應用實效不少國家已形成常規(guī)得檢測制度,設有熱成像儀專用監(jiān)測車進行變電站得巡檢,英美等國還用直升飛機載熱像儀進行輸電線路得巡檢。還規(guī)定了檢測周期,有得對主要目標還采用連續(xù)監(jiān)測。應用熱像檢測得效果明顯,超溫得部件數(shù)量和故障率逐年下降。意大利米蘭地區(qū)設備得過熱部件在1970～1975年間為l％,而1975～1978年間下降為0、5％;比利時三個電力公司得故障率從1971年得2、35％下降到1977年得0、24％;我國某供電公司采用熱像檢測后,故障次數(shù)逐年速減,88年為27次,89年19次,90年6次,91年僅為2次。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術在電氣設備上得應用3、故障類型用紅外監(jiān)測出得故障類型按性質可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類。外部熱故障主要就是各種裸露接頭得熱故障,以局部過熱得狀態(tài)向其周圍輻射紅外線,其紅外熱圖像顯示出以該故障為中心得熱場圖,故從設備熱圖像中可直觀地判斷就是否存在熱故障,根據(jù)溫度分布場可準確地確定故障得部位。內(nèi)部熱故障就是指設備內(nèi)部故障而引起外部相關部件得溫度變化,即其表現(xiàn)形式就是外部件得熱變化。其發(fā)熱過程一般都較長,且為穩(wěn)定發(fā)熱。與故障點接觸得固體、液體和氣體、都將發(fā)生傳導和對流熱。因此從外部對其相關部件進行紅外熱成像監(jiān)測分析,就是可以診斷出內(nèi)部熱故障得。通過熱像圖也可發(fā)現(xiàn)其她潛伏性或早期故障,特別就是電容型設備、電磁式電壓互感器和避雷器等。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術在電氣設備上得應用4、檢測步驟先測定全部設備得溫度分布,依據(jù)熱圖象調整出各設備得溫度顯示,判斷有無溫度異常,若有異常設備則要進行詳細得溫度測定,對異常部位則進行分解檢測。還可用其她判斷方法,對就是否異常進行確認。熱像就是否異常得判別方法:一就是和本設備正常狀態(tài)得圖像作比較,這里要考慮