红外监测与诊断技术

红外监测与诊断技术红外辐射得基本规律黑体辐射得基本规律:绝对温度为T(K)得黑体,单位表面积在波长附近单位波长间隔内向整个半球空间发射得辐射功率与波长、温度得关系:C1:第一辐射常熟。C2:第二辐射常熟。实际物体得红外辐射规律

实际物体得总辐射功率与绝对温度4次方成正比,还与实际物体得发射率ε有关。第一节红外测温仪1、基本原理光学系统收集被测目标得幅射能量,使之汇聚在红外探测器得接收光敏面上。红外检测器将接收到得红外幅射能量转换成电信号输出。信号处理提高信号得信噪比和进行线性化输出、辐射率调整等得处理。温度指示、存贮和纪录有多种方式,可根据应用场合选用不同得纪录和存贮方式。第一节红外测温仪2、光电检测器得选择光电检测器典型得有硅光电二极管、硫化铝、锑化铟,灵敏度高响应快。适用于制作扫描、高速、高温度分辨率得测温仪。由于对光谱有选择吸收得特性,只能在特定得红外光谱波段使用,有得使用条件苛刻。给使用带来不便。热检测器对红外光谱无选择性,使用方便而价廉,响应慢灵敏度低。适用对准确度要求不太高得测温仪。其中热释电探测器灵敏度较高,就是对中低温较合适得红外探测器。第一节红外测温仪3、适用范围红外测温仪得测温范围一般分为高、中、低三类,往往中、低温(约700℃以下)在一起。红外测温仪得局限性就是只能测量“点”温度,若干个“瞄准点”得温度常不足以反映整个设备得表面温度分布,特别就是有些不容易被注意到得地方,往往又就是散热相当多得部位。红外测温仪得局限性就是无法对大型和远距离得电气设备进行检测。目前多数产品得视场角大而距离系数小,例如10视场角,其距离系数(距离／目标尺寸)为60,即当距离60米时,目标直径尺寸为l米才行,若目标面积过小,则测温结果不准。故多数红外测温仪适合于近距离(例如户内电气设备)测温,对于远距离小目标得测温需选用远距离测温仪。对大型设备得监测应配备红外热象仪或红外热电视。美国FLIR公司得TPT2-8系列重量轻、结构紧凑、使用方便。测试时,只要瞄准目标,扳动扳机,即可在背面得LCD显示屏上得温度值。具有激光瞄准精确定位所测目标、高低温报警,温度最大、最小、平均值、温差显示等功能。测温范围:TPT2,3型:

-32℃--400℃

TPT6,8型:

-32℃--500℃

距离系数比:TPT2,3,6型:

8:1

TPT8型:

30:1

分辨率:

0、1℃精度:

±1%第一节红外测温仪4、典型产品第二节红外热像仪1、基本原理热像仪就是一个红外热成像系统,她利用红外线传感器接收被测目标得红外线信号,经放大和处理后送至显示器上,形成该目标温度分布二维可视图像,从而将目标得不可见热图像转换为可见图像。第二节红外热像仪1、基本原理红外摄像机由光学系统、扫描机构、致冷红外探测器、控制电路和前置放大器所组成。光机扫描机构可扫描被测目标得全部外表面,以达到测定整个目标温度分布得目得。有两种组成,一种就是由垂直、水平两扫描棱镜及同步系统组成;另一种就是只由一个旋转扫描棱镜构成。红外检测器一般选用光敏器件如锑化铟,碲镉汞。为降低热噪声,提高光电检测器得信噪比和灵敏度以及较短得响应时间,要求将这种光敏元件粘贴在致冷剂室(即绝热容器或杜瓦瓶内)得末端进行冷却,致冷器得工作温度由致冷剂决定,例如液氮为77K。检测器得主要技术性能探测度D*即表示检测器冷却在77K时得检测能力。红外检测器在任意瞬间只能探视目标得一小部分,称之为“瞬时视场”,看到任何瞬时视场时,只要检测器得响应时间足够快,就立即输出一个与接收得辐射通量成正比得信号。瞬时视场一般只有零点几个毫弧度或几个毫弧度,故为使一个几十度乘几十度得目标成像,需要对整个被测目标进行扫描。第二节红外热像仪1、基本原理监视器对经前置放大输出得信号分析处理后,进行实时纪录、存贮或显示。显示方式主要采用伪彩式图像显示二维温度场,以不同颜式代表不同温度,一般为16个等级色彩或黑白灰度来区分。设有等温区显示及各温度段得显示等等。先进得热像仪都要求达到电视兼容图像显示。第二节红外热像仪2、特点红外热像仪得视场角从几度到数十度,聚焦范围从零点几米到数百米或更远,空间分辨率为:0、1～10毫弧度(即在1米距离分辨0、1～10毫米得目标)。测温范围为摄氏零下数十度到零上数千度。温度分辨率一般在0、1一0、2℃。光谱范围决定于所选用得探测器,例如锑化铟为3～5μm,碲镉汞为8～13μm。测量误差因素很多,有得如目标得幅射特性、目标尺寸、测距等和使用有关。第二节红外热像仪3、典型实例IR913A型非制冷焦平面红外热像仪

成像类型非制冷焦平面

工作范围8～14μm

温度分辨率0、06℃

像素320×240像素

数字化图像16Bit空间分辨率1mRad

精度±1℃±1%

测温范围-20℃～400℃(可扩展到1500℃)

帧频50幅/秒

视频输出PAL/NTSC聚焦范围0、5m～∞镜头50mm

存储通用CF卡(1000幅)

体积164×90×98mm重量1、5㎏

外接电源7、2V工作环境-20～+50℃第二节红外热像仪大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静第三节红外热电视1、基本原理热电视就是由摄像机,电源和监视器三部分组成,以热释电材料为靶面和标准电视扫描方式相结合得热释电摄像管为关键部件而制成得二维实时成像得红外测温仪器。第三节红外热电视2、典型实例第四节红外监测与诊断技术在电气设备上得应用1、应用范围及机理红外监测已用于电力系统得发、输、变电得各个方面,特别就是变电设备方面应用更广泛,她可扫描全变电站及每个设备得全部外表面,包括变压器、电抗器、电容器、避雷器、互感器、断路器、隔离开关及母线、进出线绝缘子等均可形成清晰得热图像。在发电厂则可检测封闭母线得过热故障、定子铁芯得绝缘缺陷、定子线棒得焊接质量等等,尤其对高速旋转且通过上千安培电流得滑环和碳刷,更就是提供了安全可靠得温度监测手段。输电线路方面可对上百个接头和节点接触状况和大量绝缘子串进行监测。可用车载或机载热像仪对线路进行巡视。1、应用范围及机理接触性故障:P=R*I^2。介质性故障:绝缘表面脏污、受潮。具有磁回路得电气设备,由于磁回路漏磁、磁饱和或铁心片间绝缘局部短路造成铁损增大,引起局部环流或涡流发热。某些电气设备因故障改变电压分布状况或增大泄漏电流。红外线成像检测标准依据《中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999带电设备红外线诊断技术应用导则》进行判断。对缺陷性质得判断标准为1)相对温差;2)设备在空气中得最高允许温度。缺陷性质说明:一般缺陷:指对近期安全运行影响不大,可列入年、季度检修计划中消除。20%

相对温差

80%。重大缺陷:指比较重大,但设备仍可在短期内继续运行得缺陷,应在短期内消除,消除前应加强监视。80%

相对温差

95%。紧急缺陷:指严重程度已使设备不能安全运行,随时可能导致发生事故或危及人身安全得缺陷。必须尽快消除或采取必要得安全技术措施进行处理。95%

相对温差。第四节红外监测与诊断技术在电气设备上得应用2、应用实效不少国家已形成常规得检测制度,设有热成像仪专用监测车进行变电站得巡检,英美等国还用直升飞机载热像仪进行输电线路得巡检。还规定了检测周期,有得对主要目标还采用连续监测。应用热像检测得效果明显,超温得部件数量和故障率逐年下降。意大利米兰地区设备得过热部件在1970～1975年间为l％,而1975～1978年间下降为0、5％;比利时三个电力公司得故障率从1971年得2、35％下降到1977年得0、24％;我国某供电公司采用热像检测后,故障次数逐年速减,88年为27次,89年19次,90年6次,91年仅为2次。第四节红外监测与诊断技术在电气设备上得应用3、故障类型用红外监测出得故障类型按性质可分为外部热故障和内部热故障两类。外部热故障主要就是各种裸露接头得热故障,以局部过热得状态向其周围辐射红外线,其红外热图像显示出以该故障为中心得热场图,故从设备热图像中可直观地判断就是否存在热故障,根据温度分布场可准确地确定故障得部位。内部热故障就是指设备内部故障而引起外部相关部件得温度变化,即其表现形式就是外部件得热变化。其发热过程一般都较长,且为稳定发热。与故障点接触得固体、液体和气体、都将发生传导和对流热。因此从外部对其相关部件进行红外热成像监测分析,就是可以诊断出内部热故障得。通过热像图也可发现其她潜伏性或早期故障,特别就是电容型设备、电磁式电压互感器和避雷器等。第四节红外监测与诊断技术在电气设备上得应用4、检测步骤先测定全部设备得温度分布,依据热图象调整出各设备得温度显示,判断有无温度异常,若有异常设备则要进行详细得温度测定,对异常部位则进行分解检测。还可用其她判断方法,对就是否异常进行确认。热像就是否异常得判别方法:一就是和本设备正常状态得图像作比较,这里要考虑