当前位置:文档之家› 红外检测技术基本原理及应用

红外检测技术基本原理及应用

红外检测技术基本原理及应用

红外检测技术基本原理及应用

李为杜

红外线是波长0178~1000Λm 的电磁波。测量高温物体的红外热象仪采用3~5Λm 波段,测量室温和低温物体的红外热象仪采用8~14Λm 波段。

任何高于绝对温度零度的物体都是红外辐射源,当物体内部存在缺陷时,它将改变物体的热传导,使物体表面温度分布发生变化,红外检测仪可以测量表面温度分布变化,探测缺陷的位置。

红外检测技术的特点:探测器焦距20c m ~无穷远,适用于非接触大面积的遥测;探测器只响应红外线,故白天、黑夜均可以工作;红外热象仪温度分辨率高达

011~0102℃,探测变化温度的精度高;测温范围-50

~2000℃,应用领域宽;摄象速度1~30帧 s ,可作静、动态目标温度变化的探测。

1 红外检测技术的基本原理

红外线检测物体表面温度分布的变化如图1

图1 红外检测物体表面温度变化示意

从图中可见,热流注入是均匀的,对无缺陷的物体,正面和背面的温度场分布基本上是均匀的,如果物体内部存在缺陷,在缺陷处温度分布将发生变化,对于隔热性的缺陷,正面检测方式,缺陷处因热量堆积呈“热点”,背面检测时,缺陷处则是低温点;而对于导热性的缺陷,正面检测时,缺陷处的温度是低温点,背面检测到缺陷处的温度是“热点”。可见,采用红外检测技术,可以形象地检测出材料表层与浅层缺陷和范围。

红外热象仪基本工作原理,按普朗克定律:

W (Κ,T )=C 1 Κ5[exp (C 2 ΚT -

1]-1(W c m 2 Λm )

式中:C 1为第1辐射常数;C 2为第2辐射常数。

波长一定,测出红外辐射能量W 就能算出温度值

T ,通过与黑体基准参量比较,仪器处理器能详细计算

出各测点实际的温度值,且以不同颜色的温标显示出检测面温度分布的变化。

2 红外检测技术的应用

红外检测技术已广泛用于电力设备、电路安全运转检查,石化管道泄漏、冶金炉衬损伤、宇航胶结材料质量的检测和山体滑坡的预报检测。下面仅对建筑工程质量检测提供简要事例。

211 建筑外墙剥离的检测

新旧建筑墙体砂浆粉层剥离,将导致渗漏,大面积脱落,可能酿成重大事故。墙身缺陷和损伤的存在,便降低了热传导性,太阳照射后的热辐射和传导,使缺陷、损伤处的温度分布与质量完好的面层的温度分布产生明显差异,经红外成像高精度的温度分辨,能直观检出缺陷和损伤的所在。

212 玻璃幕墙、门窗保温绝热性、防渗漏的检测

冬夏季节室内外温差较大,内外热传导给红外检查门窗气密保温和渗透性提供了良好的条件,对构造的漏热,密封性不良,红外热象仪能形象快速显示出来,检测工作对提高建筑保温绝热性,为节能和装配质量评估可提供科学的依据。

213 装饰面砖粘贴质量和安全的检查

由于施工质量和风雨冲刷,外墙面砖脱落时有发生,国外很重视专项检测,国内已引起关注。对大面积非接触墙面的安全质量检测,红外遥感检测技术是很适用的,它可以根据阳光照射墙面的辐射能量,由红外热象仪采集和显示表面分布的变化,检出面砖粘贴质量问题和局部脱粘的部位,以防患于未然。

214 墙面、屋面渗漏检查

屋面防水层失效和墙面微裂,造成雨水渗漏,红外检测技术可以检出面层不连续性或水分渗入隐匿部

位。从室内热扩数,阳光被吸收和传导均可以暴露渗漏部位与周边温度分布的差异,采用红外技术加以检测。

李为杜,同济大学材料科学与工程学院,教授,上海 200092

收稿日期:1998208219

《高层建筑桩基工程技术》征订通知

《高层建筑桩基工程技术》由中国建筑科学研究院地基所刘金砺研究员主编,中国建筑工业出版社出版。

全书共分三大部分,内容包括:试验研究、设计方法、施工技术、事故处理、检测技术。本书可供科研、设计、教学、施工、质检和勘察部门的人员使用和参考。每册定价37元(外加邮费3元)。欲购书者请将款汇至北京市北三环东路30号,中国建筑科学研究院地基所 王希伶同志收,邮码100013。

汇款时请注明汇款单位、通讯地址及收件人姓名、邮政编码以便及时寄书及发票。

?

43?施工技术1998.N o .11

红外热像检测技术综述

作业一红外热像检测技术综述 院(系)名称机械工程及自动化学院科目现代无损检测技术 学生姓名X X 学号XXXXXXXX 2016 年1X 月1X 日

红外热像检测技术综述 XXXX XXXX 目录 1 红外热像检测技术的原理介绍 (1) 2 红外热像检测技术的应用 (2) 2.1材料的内部制造缺陷的红外热像检测 (2) 2.3结构内部损伤及材料强度的检测 (3) 2.4在建筑节能检测中的应用 (3) 2.5建筑外外墙面饰面层粘贴质的检测 (4) 2.6在建筑物渗漏检测中的应用[13] (4) 3 红外热像检测技术国内外发展现状 (5) 3.1红外热像检测技术国外发展现状 (5) 3.2红外热像检测技术国内发展现状 (7) 4 参考文献 (10) I

1 红外热像检测技术的原理介绍 红外热成像检测技术采用主动式控制加热激发被检物内部缺陷,通过快速热图像采集和基于热波理论图像处理技术实现缺陷检测。它通过光学机械扫描系统,将物体发出的红外线辐射汇聚在红外探测器上,形成红外热图像,由此来分辨被测物体的表面温度。该技术具有检测速度快、非接触、范围广、精度高、易于实现自动化和实时观测等诸多优点,适合于裂缝、分层、积水、冲击损伤等问题的诊断。 红外线和可见光及无线电波一样是一种电磁波,红外线的波长比可见光长,比无线波短,为0.78~1000m μ,可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度,都会因为分子的东{转和振动而发出“辐射能量”,红外辐射是其中一种。如果把物体看成是黑体,吸收所有的人射能量,则根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律,在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为: ()40 ,M M T d T λλσ∞==? (1.1) 式中:()()152121,exp 1c M T c W m m T λλμλ---??????=-???? ?????? ??? 为黑体的光谱辐射度;1c ,2c 为辐射常数,8241 3.741810c W m m μ-=???,42=1.438810c m K μ??,σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数,8245.6710W m K σ---=???,实际的大部分人工或天然材料都是灰体而不是黑体材料,与黑体不同,灰体材料的发射率1ε≠,灰体表面能反射一部分入射的长波()>3m λμ辐射,因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成,用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和ap M ,但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体,将ap M 称为表观辐 射度,为便于理解,一般将其转换为人们较熟悉的温度单位,称为表观温度ap T ,即: ()()()()04,,ap t l ap ap M M T M T d T λελλρλλλσ=+=? (1.2) 上述的表观温度ap T ,即为红外探测器测量所得温度。在无损检测中测量距离一般较近,可以忽瞬大气的影响,故被测物体的表面发射率。的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。

红外测试技术培训试题教案资料

红外测试技术培训试 题

红外测试技术培训试题 一、 单选题 1. 红外成像仪的色标温度量程宜设置在环境温度加 左右的温升范围内。 ( ) (a ) (A )10K-20K (B )5K-10K (C )15K-25K (D )20K-30K 2. 下图中哪个成像图不符合“确保被测设备不被遮蔽”原则( ) (d ) 3. 在进行红外测试时,有以下步骤需要遵循,①重点、温度异常点精确测 温,②全面测温,③环境检测;应遵循的正确顺序为:( ) (c ) (A ) ③①② (B ) ②③① ℃ 51.5℃3540 4550AR01℃51.5℃ 35404550 AR01℃ 51.5℃ 35 40 4550 AR01℃51.5℃ 35 404550 AR01 (A ) (B ) (C ) (D )

(C)③②① (D)②①③ 4.对变压器进行红外诊断,应开变电站第种工作票。()(b) (A) 第一种工作票 (B) 第二种工作票 (C) 第三种工作票 5.在红外诊断对环境的要求中,下列说法不恰当的为()(b) (A) 环境温度一般不宜低于5℃、相对湿度一般不大于85% (B) 最好在阳光充足,天气晴朗的天气进行 (C) 检测电流致热型的设备,最好在高峰负荷下进行。否则,一般应在不低于30%的额定负荷下进行 (D) 在室内或晚上检测应避开灯光的直射,最好闭灯检测 6.在对红外热像仪拍摄的图像进行分析时,采用的是表面温度判别法,下列 解释准确的为( ) (d) (A) 同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行相比较 (B) 与红外测试的历史数据作相比较 (C) 在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备,观察设备温度随 负载、时间等因素变化的方法。 (D) 将所测得温度、与环境的温差,与设备运行规定值相比较 7.红外检测中,精确检测要求设备通电时间不小于()(c) (A) 2h (B) 4h (C) 6h (D) 8h

红外检测技术在电气设备热故障预测与处理的应用探讨 杨家贤

红外检测技术在电气设备热故障预测与处理的应用探讨杨家 贤 摘要:经济的发展和人们生活水平的不断提高,使得电网的供电负荷不断攀升,电气设备因发生热故障而导致安全事故频发,为了可以及时检测出电气设备的热 故障而使用红外检测技术,从而确保设备可以稳定高效安全地运行。 关键词:红外检测技术;电气设备;过热故障;预测和处理 1引言 电气设备在使用电源为动力能源时,会存在发热的情况,而当设备零部件破损、缺少维护或者动力能源质量不合格的时候,集体的发热情况会超出正常的范围,从而引起设备的热故障,造成电气设备无法安全高效运行。而在物理学中, 我们知道物体的温度只要高于绝对零度,则势必会向四周辐射其特有的红外线,,因此科研人员运用此原理发明了红外检测技术,用于观察和分析物体的温度和热 分布情况,以此分析物体过热部位是否存在故障。因此,在本文中简述红外检测 技术的工作原理,并对该技术预测和处理电气设备的热故障进行用探讨,以供参考。 2红外检测技术概述 自然界中,物体的温度都较绝度零度(-273.15℃)高,因此物体就会向外周 放出其热辐射,而热辐射属于红外线,可以通过红外检 3.1电气设备易发热的部位 对设备的长期管理工作中,对其进行深入地分析,可以得知电气设备在运作 时发热较为严重的部位为:设备的电缆接头、出线接头、母排接头、穿墙套管和 隔离开关闸口等部位;其中变压器易过热的部位为套管的接线位置,电抗器的易 过热部位为中性点接地的局铁地,而电力电容器的易过热部位则为母线排连接和 跌落保险处。 2.2导致电气设备出现过热的因素 在对电气设备的各个易发热部位进行观察和分析,可以得知导致设备出现过 热现象的主要因素有两个,以下对两个进行分析。 2.2.1发热部位位于较为封闭的工作环境,这容易导致电气设备在工作时此处 的部件热量无法及时散发出去以降低该部位的温度,从而导致该部位温度异常升高,导致过热故障的发生,具体的原因有:①油浸高压导致漏油的电气设备出现假油位或者缺油的情况;②磁回路设备因漏磁、铁芯质量较差或者片间局部绝缘发生破损等原因无法正常工作;③设备因缺少适当的检修维护,导致长期工作的固体绝缘体材料出现氧化和高压所致的老化现象,降低了固体绝缘材料工作质量,从而减弱了电气设备的绝缘能力;④液体绝缘介质因其性能不佳、长期运作受潮或者化学性质发生变化,导致介质的性能降低。以上的原因,均会导致电气设备 的易热部位处于散热不佳的隔热环境中,影响设备的散热,从而导致设备出现过 热故障,这需要引起工作人员足够的重视。 2.2.2设备致热效应部位发生裸露,导致该部位裸露的导电边接体和接触面之 间的接触电阻的次数增多,从而导致该部位过热,通常引起致热效应部位裸露的 原因有:①设备的零部件在生产制造的时候未达标,导致设备的质量不过关,存在接触表面存在粗糙、氧化和焊接不当等情况而引起接触电阻的增大;②接触面间因局部出现放电现象,导致用于导电的连接体温度升高,而温度过高会导致金

红外检测技术介绍-安徽电科院

电网设备状态检测技术培训 ---------红外检测技术
安徽省电力科学研究院 王庆军 2011年3月
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会

主讲人简介
王庆军,安徽省电力科学研究院高压所副所长,国网 公司技术专家 长期从事红外检测技术研究工作 公司技术专家,长期从事红外检测技术研究工作。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会

? ? ? ? ?
一、红外检测基本知识及术语 红外 测基本 及术语 二、红外热像仪的操作使用 三、判断方法 判断 法 四、诊断依据及缺陷类型确定 、诊断依据及缺陷类型确定 五、电气设备红外缺陷典型图谱
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会

一、红外检测基本知识及术语 红外检测基本知识及术语
? 1 、红外线是 、红外线是一种电磁波(英国物理学家 种电磁波(英国物理学家 赫胥尔 1800 年发 现) (0.75  ̄1000 微米) ,位于可见光红色光带(0.38 ̄0.78 微米)之外,普通玻璃能透过可见光,但是却几乎不能透 过红外线。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会

? 2 2、热传输的方式 热传输的方式 热传输有三种方式,分别是:传导、对流和辐射。对流通常只发生 在流体介质中。 介质中 ? 3、红外热像仪一般是由三部分组成: 红外探测头、图像处理、监视器。 ? 4、焦平面红外探测器的工作原理: 是依靠探测微型辐射热量的热探测器(Microbolometer)。探测器通过吸 收 射的红外辐射致使自身温度上升,从而引起探测器电阻变化,在 收入射的红外辐射致使自身温度上升,从而引起探测器电阻变化,在 外加电压的情况下进而产生信号电压。 ? 5、黑体: 任何情况下对一切波长的入射辐射的吸收率都等于1的物体。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会

红外探测技术的应用

红外探测技术的应用 摘要:红外探测技术广泛应用于生活与科技的方方面面,不过红外技术的发展也经历了一个比较漫长的过程,从发现到应用,都是一点一丁的积累的。在这个过程中,红外技术也慢慢改变,极大方便人们的生活。 关键词:红外探测技术;应用;发展趋势 一、引言 红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波辐射,人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱,必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来,红外辐射照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏,均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量,或者可用适当的方法转变成电量。红外探测技术是利用目标辐射的红外线来搜索、探测和跟踪目标的一门高技术。 由于红外探测器环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标,且具有设备体积小、重量轻、功耗低等特点,所以在军事,医疗,工程等领域都得到广泛的应用。 二、红外探测的发展历史 发展过程: 1800 年, 英国人赫婿尔用水银温度计发现红外辐射。 1821 年, 塞贝克发现温差电效应, 之后把热电偶、热电堆用于红外探测器。 1859 年, 基尔霍夫提出有关物体热辐射吸收与发射关系的定律。 1879~1884年, 斯特番?玻尔兹曼提出了有关绝对黑体总辐射能量与其绝对温度之间关系的定律。 1893 年, 维恩推出黑体分布的峰值与其温度之间关系的位移定律。

1900 年, 普朗克发表能量子模型和黑体辐射定律, 导出黑体光谱辐射出射度随温度和波长变化的关系式。上述这些工作为红外技术的发展奠定了坚实的理论基础。 在1910~1920 年的10 年中, 出现了探测舰船、飞机、炮兵阵地和冰山等目标的红外装置, 发展了通信、保安、红外测温等设备。二战期间, 出现了红外变像管、光子探测器等, 开创了夜视技术。1952~1953 年, 美国研制出世界上最早的热像仪,1956 年长波热像仪问世, 随后, 1964 年美国TI 公司研制的热像仪成功地用在越南战场上。 近20 年来, 红外技术得到了迅猛发展, 不仅用于机载前视红外, 而且也出现了大量的红外侦查搜索跟踪系统( IRST) ; 在天基红外方面, 天基红外相机蓬勃发展, 如哈勃太空望远镜, 其中的WFC3 型红外相机是一种比较新的星载相机; 又如我国发射的风云系列气象卫星, 正在发挥着重要作用。[1] 三、红外探测技术的原理 任何物体在常规环境下都会由于自身分子原子运动不停地辐射出红外能量,分子和原子的运动愈剧烈,辐射的能量愈大,反之,辐射的能量愈些。温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出红外线。物体的温度越高,辐射出的红外线越多。物体在辐射红外线的同时,也在吸收红外线,物体吸收了红外线后自身温度就升高。红外线其实是无处不在的。光辉的太阳、燃烧的蜡烛、炽热的火炉固然会发出我们肉眼看不到的红外线;任何物体,只要它的温度比零下273度高,就无一例外地发射出红外线。[2] 红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波,人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱,必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来,红外辐射照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏,均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量,或者可用适当的方法转变成电量。[3] 四、红外探测技术的应用 1、生活上的应用 在日常生活中,我们经常会看到感应灯,感应水龙头,感应开关等等,这些

《带电设备红外诊断技术应用导则》DLT

带电设备红外诊断技术应用导则 参照中华人民共和国 电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》 《华北电网有限公司红外技术管理制度》 1、从事红外检测与诊断工作的人员应具备以下素质: (1)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉红外检测与诊断技术的基本原理,掌握红外检测仪器的工作原理、主要性能、技术指标以及操作方法,并能熟练操作红外检测仪器。 (2)从事红外检测与诊断工作的人员应了解电气设备的性能、结构、运行状况。 (3)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉掌握中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》和本管理制度,掌握《国家电网公司电力安全工作规程(变电站和发电厂电气部分、电力线路部分)(试行)》和现场试验的有关安全规定。 2、红外检测的范围:只要表面发出的红外辐射不受阻挡都属于红外诊断的有效监测设备。例如:旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。 二、红外检测与诊断的基本要求 (一)对检测设备的要求 1、红外测温仪应操作简单,携带方便,测温精确度高,测量结果的重复性好,不受测量环境中高压电磁场的干扰,仪器应满足现场带电实测对距离的要求,并应能对表面放射率、大气环境参数、测量距离等进行修正以保证测量结果的真实性。 2、红外热电视应操作简单携带方便,有较好的测温精确度,测量结果的重复性好,不受测量环境中高压电磁场的干扰图像清晰,具有图像锁定、记录、输出和简单的分析功能。 3、红外热像仪应图象清晰、稳定,不受测量环境中高压电磁场的干扰,具有较强的图象分析功能,具有较高的热传感分辨率和图象分辨率,空间分辨率应满足实测距离的要求,具有较高的测量精确度和合适的测温范围。 (二)对被检测设备的要求 1、被检测设备应为带电设备。

红外热像检测技术在土木工程中的应用

红外热像检测技术在土木工程中的应用 摘要 经济的快速发展,使得我国的基础设施不断完善,许多已经建成并且投入运营的工程在运行过程中可能会出现各种各样的缺陷和问题,传统故障排查方法存在着低效率、高成本和一定的安全问题,并不能真正满足工程项目的检测需求。尤其是现代钢混结构工程,属于多种材料的复合,不仅结构复杂,在性质方面也存在很大的分散性,使得红外热像检测技术在土木工程中并没有得到非常广泛的应用。基于此,本文从国内外的研究现状出发,对红外热像检测技术进行了全面分析,并就其在土木工程中的应用进行了研究和探讨。 关键词:红外热像检测技术;土木工程;混凝土缺陷;应用 引言:结合大量的工程实践分析,在施工及运行过程中,受材料、工艺、环境等因素的影响,不可能完全不出问题。即使是非常轻微的质量缺陷,如果无法及时发现和处理,经过一段时间的发展后都可能会对结构整体的稳定性和耐久性造成影响,严重的甚至会引发工程事故。现阶段,我国对于桥梁、高架、堤防等土木工程构筑物的常用检测方法包括了雷达法、超声波法、冲击回波法等,这些方法各自都有着自身的优势,同样也存在一定缺陷,限制性较强,检测结果的准确性和可靠性也无法保障。基于此,应该在土木工程领域引入红外热像检测技术。 第 1 章: 国内外研究现状如何在不破坏混凝土结构的情况下,实现对其结构缺陷的准确检测,是国内外一致研究的问题。虽然目前存在许多能够实现混凝土无损检测的方法,但是无论哪种方法都存在一定的缺陷和不足,并不能真正满足土木工程事业发展的实际需求。从国内外的研究现状出发,对几种常见技术进行分析:首先是超声检测,主要是用相应的超声波仪器产生超声波,然后将超声波引导进试件中,通过与试件材料的相互作用,超声波的波长和方向会出现一定的变化,形成反射、透射或者散射等,然后被预先设置好的检测设备接收,检测人员根据接收到的超声波特征信息,对试件的性能进行评估,对其内部是否存在缺陷做出准确判断,具有适用性强、穿透力强、定位准确、灵敏度高、成本低廉等优势,不过其在应用中采用的是穿透测试的方法,需要构建两个相对的测试面,因此难以在路面、墙体、护坡以及衬砌结构中得到有效应用,缺陷的位置和形状会在一定程度上影响检测的结果[1]。 其次是雷达检测,其基本原理是依照雷达波在混凝土中传播的速度受介质介电常数影响,如果遇到缺陷等介电常数变化相对加大的目标,雷达波会出现发射或者散射的情况,依照接收到的反射波形以及传输时间内,能够准确判断混凝土内部状况。雷达检测法采用的是单面检测模式,结果呈现出断面图,检测速度快且成果直观。但是,混凝土雷达仪的雷达虽然具备较高的分辨率,但是穿透能力不足,无法穿透金属,也就无法实现对钢筋结构下混凝土缺陷的有效检测,加上以进口为主的设备来源使得检测成本偏高。 然后是声发射检测,声发射指应力松弛过程中释放的以应力波形式传播的应变能,受荷载影响,混凝土结构会发生形变,若形变超出本身弹性极限,则会引发开裂问题,释放应变能,形式包括光能、声能、热能等。可以在混凝土表面设置发射传感器,通过对不同位置接收声能到达的时间差,可以对声发射源也就是缺陷的位置进行准确判断,帮助技术人员了解混凝土结构的内部状况。不过,声发射信

红外探测技术及红外探测器发展现状

红外探测技术及红外探测器发展现状 中国安防行业网2014/7/25 14:10:00 关键字:红外,探测技术,发展现状浏 览量:6731 一、技术现状 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。 其中,中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性,应用最为广泛,研究也最为成熟,甚至可以分析物质的分子组成; 远红外的主要优点就是其穿透性,可用于探测、加热等,应用也比较广泛。 只有近红外,由于其强度小,穿透力一般,故长期以来没有引起重视,只是近些年来才成为研究热点,因为用近红外技术可以做某些成分的定量检测,最关键的是还不必破坏试样。 (一)技术优势 红外技术有四大优点:环境适应性好,在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光;隐蔽性好,不易被干扰;由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;红外系统的体积小,重量轻,功耗低。 (二)制约因素 目标的光谱特性;探测系统的性能;目标和探测口之间的环境和距离——这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。例如:为充分利用大气窗口,探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外,实现了对室温目标的探测;探测器从单元发展到多元,从多元发展到焦平面,上了两大台阶,相应的系统实现了从点源探测到目标热成象的飞跃;系统从单波段向多波段发展;发展了种类繁多的探测器,为系统应用提供了充分的选择余地。 (三)国内领先技术 红外探测器芯片一直受制于西方政府和供应商。为打破国外技术垄断,2012年4月,高德红外用2.4亿元超募资金实施“红外焦平面探测器产业化项目”。2014年2月25日,高德红外公告,公司“基于非晶硅的非制冷红外探测器”项目成果已获湖北省科技厅鉴定通

红外热成像检测技术的应用和展望

红外热成像检测技术的应用和展望 摘要:无损检测,是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下,对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的,属于综合性高新技术,该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展,利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 关键词:无损检测;热成像技术;应用;发展趋势

红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术),是一门跨学科的技术,它的研究和应用,对提高航空航天器,多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响,使得物体表面温度不一致,即物体表面的局部区域产生温度梯度,导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布,通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知,材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变,由于材料内部结构的不连续性,这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续,致使材料或构件的温度梯度不同,因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能,找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理,根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围,由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制,可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同,红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式,其中反射式更便于使用;根据引起温差的方式不同,可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测,并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同,主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法,也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源,热流在被测构件内部传导过程中,若构件内部存在缺陷或损伤,则使得物体内部热分布将存在不连续性结构,从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用,但是也存在着一些缺点:适于检测平板类构件,对于复杂结构构件检测存在困难;对热源的均匀性要求非常高;检测构件厚度有限,

红外检测技术在医药学中的应用

红外检测技术在医药学中的应用 1摘要 近红外(NIR)谱区是人类认识最早的非可见光谱区,波长范围在0.75—2.5 m之间,用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂,谱峰重叠,信号弱,在分析上难以应用,长期以来没有受到人们的重视。近十多年来,随着近红外仪器的改良,新的光谱理论和光度分析方法的建立,特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展,使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术,并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点,在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 2现代红外光谱分析技术 现代近红外光谱(NIR)分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术,越来越引起国内外分析专家的注目,在分析化学领域被誉为分析“巨人”,它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚,除一些专业分析工作人员以外,近红外光谱分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注,并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套近红外光谱分析技术(近红外光谱分析仪器、化学计量学软件、应用模型)的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮,国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国,想在第一时间占领中国的近红外光谱分析仪器市场。由此也可以看出近红外光谱分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来,近红外光谱分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。 现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型,然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 与常规分析技术不同,近红外光谱是一种间接分析技术,必须通过建立校正模型(标定模型)来实现对未知样品的定性或定量分析。具体的分析过程主要包括以下几个步骤:一是选择有代表性的样品并测量其近红外光谱;二是采用标准或认可的参考方法测定所关心的组

红外检测技术介绍

红外探测技术 红外检测技术基本原理 红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体,每时每刻都辐射出红外线,同时,这种红外线辐射都载有物体的特征信息,这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。 红外线是波长在0. 76?1000 U m之间的一种电磁波,按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类,它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射在真空中的传播速度 C=299792458m/s ?3xlO lu cm/s 红外辐射的波长 A = — co 式中:C:速度 2:波长 3 :频率 红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动,并不停的辐射出热红外能量,分子和原子的运动愈剧烈,辐射的能量愈大,反之,辐射的能量愈小。 温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出红外

线。其中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系,根据普郎克定律: D一GxL (瓦?厘米”"微米") 式中: P一波长%,热力r AT 学温度为T时,黑体的红外辐射功率。 C一光速度 (axiomcm/s) C—第一辐射常 数二3.7415X104(瓦厘米?微米2) 之一波长(微米),T热力学 温度(K)温度辐射的能量密 度峰值对应的 波长,随物体温度的升高波长变短。 根据维思定律:人理(urn) T 式中: A一峰值波长,单位:um T一物体的绝对温度单位K 物体的红外辐射功率与物体表面绝对温度的四次方成正比,与物体表面的发 射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系,根据斯蒂芬—波尔兹曼定 律:

电气设备状态检修中红外检测技术的应用研究

电气设备状态检修中红外检测技术的应用研究 摘要:本文首先对红外检测技术的基本原理进行简单介绍,了解红外检测技术 的基本情况,重点研究红外诊断方法和影响诊断准确性的因素及对策,在此基础 上深入研究红外检测技术在电气设备状态检修中的应用,希望通过本文的研究能 够对红外检测技术的原理、应用方法以及影响因素形成全面的认识,同时也为后 期更好的应用红外检测技术对电气设备进行状态检修提供参考。 关键词:电气设备;状态检修;红外检测技术 1引言 在电气设备的使用过程中,合理的状态检测是保障电气设备正常使用的重要 手段。红外检测技术就是对电气设备进行状态检测的重要方法,能够实现在不接触、远距离情况下的状态检测,检测过程安全快速,结果相对可靠。但是在红外 诊断费方法的使用过程中也存在诸多因素对其准确性造成影响。因此在现阶段加 强对于电气设备状态检修中红外检测技术的应用研究具有重要的现实意义,能够 更加全面的掌握关于红外检测技术的原理方法,针对影响诊断准确性的因素进行 有效的控制,从而更好的发挥红外检测技术在电气设备状态检修中的作用,更好 的保障电气设备的正常运行。 2红外检测技术的基本原理 在电气设备使用过程中,往往会出现各种不同类型的故障,虽然发展形式比 较复杂,但是基本都会以设备热状态的异常为主要表现形式。红外检测技术最根 本的原理就是对电气设备的辐射信号进行探测,得到相应的热像特征图谱,然后 利用分析软件对得到的图谱进行专业的分析,通过与设备正常运行时的图谱进行 对比分析,判断设备的运行状态,进而分析可能存在故障的位置及其类型。 不同的物体之间存在宏观或者微观的热量传递,主要有传导、辐射和对流三 种形式,往往是三种形式同时进行。当电气设备出现故障时,也会出现不同类型 的发热以及热量传递,比如接触电阻发热、介质发热、涡流发热等。设备故障引 起的发热还会对设备的内部介质性能以及外部的表面性能造成破坏,甚至会影响 到整体的热平衡,而热量也会以各种形式传递到表面,使得表面的温度发生明显 的变化。利用红外检测技术能够检测到表面红外辐射信息的情况,进而得到设备 在不同状况、不同故障下的温度情况,结合设备结构等就能分析判断电气设备具 体的故障类型以及严重程度。 3红外诊断方法和影响诊断准确性的因素及对策 3.1红外诊断方法 红外检测诊断会遇到复杂的故障状况,针对不同的情况需要选择合适的方法 进行分析。目前常用的红外诊断方法主要包括以下几种:设备表面温度分析法是 对设备的表面发热情况进行分析,测得表面温度后结合设备温度及温升极限的相 关标准分析具体的故障,这种方法适用于电流致热和电磁效应造成的设备故障; 横纵向比较法是对同组、同相以及相同类型的设备之间的温度进行对比,对比的 数据包括某些部位的温升、温度值等,具体数值的选择要参照设备发热的具体情况;一些电压致热※的电气设备,其温度升高变化比较小,利用上述方法分析效 果不明显,可以利用热像图进行分析,对比设备在正常状态和故障状态下的热像 图的差异来分析设备的故障,需要注意的是在使用热像图分析法进行红外检测时 要使三相设备同时充满成像视场,这样能够有效避免其他因素的干扰,提升检测 准确性;除此之外还有相对温差判断法、历史数据分析判断法和连续分析判断法。

红外技术的发展现状与发展趋势

红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年,英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射,从那时起,人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中,以下事件具有重要意义: 上世纪70年代,热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列(FPA)为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器:如InSb(锑化铟)、HgCdTe(碲镉汞)、非本征硅,以及热电等探测器。 线列:以60元、120元、180元和256元等,可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列:如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA): 致冷型256x256、320x240、384x288,更大规模的如640x512,1024×1024和1280×720 元阵列也已有了; 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中,384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代: 第一代(1970s-80s):主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像; 第二代(1990s-2000s):是以4x288为代表的扫描型焦平面; 第三代:凝视型焦平面; 第四代:目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片,具有高性能数字信号处理功能,甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计,根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展,其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域,真正实现了小型化、低价格和高可靠性,成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功,目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功,目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力,其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握,日本和以色列则由美国取得技术许可,在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制,如大家遇到的帧频限制。

红外热像仪用于管道检测

红外热成像技术用于管道检测 管道是生产的重要设备,利用热像仪检测管道堵塞、减薄、腐蚀、渗漏等故障 ,从而避免 对环境及人员造成伤害;也可以使用热像仪对管道的保温进行检测 和评估,从而减少能耗, 达到节 能效果。 红外热像仪在检测管道中的应用 对管道进行温度检测一般有以下应用: 1管道堵塞,由于堵塞部位和其他部位热容量不同 导致温差,这些温差传递到管线外壳,就可以使用红外热像仪在管 道外部拍摄到故障。2管 道内壁受磨损或是腐蚀导致减薄, 其温度会比正常部位温度偏高, 从而可以检测出故障。3 管道由于局部温度波动较大导致材料热疲劳造成裂纹、 泄漏,故障处会渗漏管道内介质, 如 果管道内介质为低温介 质(如氨气)或是高温介质时,管道渗漏介质与管道外壁温差不同, 可使用红外热像仪拍摄到故障。 4管道保温脱落,其脱落处温度偏大,可在热像图中清晰 显示。热像仪还可检测出管道温度, 作为保温是否达到规定 效果的判断依据。5换热器炉 管堵塞或是内漏,导致换热效率降低,影响正常生产和造成能源浪费, 可以使用热像仪检查 出故障。6加热炉或是反应器炉管在高温高压和腐蚀性强的环境下工作,会造成热斑、龟 裂、渗碳、氧化、热裂、减薄等,严重影响其使用寿命。利用 谱盟光电红外热像仪通过窥视 孔对炉内炉管测试,可得到故障的热图像,为维修炉管的实施方案提 供依据。 典型客户: 石化行业:衢州巨化、独山子石化、扬子石化-巴斯夫等 制药行业:强生制药等 冶金行业:武汉钢铁公司、马鞍山钢铁公司、鞍山钢铁公司等 红外热像仪的优点 1管线的积炭、减薄、裂纹;换热器、反应器等设备炉管内漏、堵塞等故障往往肉眼无法发 现,热像仪可以检测出细微 的温度变化,在此基础上,我们可迅速判断出故障。 2 FLIR 已申请专利的画中画及 MSX 多波段动态成像技术除了拍摄红外图像外, 还同时捕获一幅数字 照片,将其融合在一起,有助于识别和定位故障,从而能够在第一时间正确的修复故障。 3 谱盟光电FLIR T400系列热像仪配备了功能强大的软件, 用于存储和分析热图像并生成专业 报告。通过该软件,可以对存储在从 热像仪下载的图像中发射率、反射温度补偿以及调色 管熾与支按岸按处有 保

红外成像技术在工程中的应用

红外无损检测技术在工程中的应用 符郁林 (温州大学物理与电子信息工程学院,浙江温州325035) 摘要:无损检测已经成为工程质量检测中的主流。其中红外检测能在不同温度场、广视域的进行快速非接触式的连续扫描测试,成为已有的无损检测技术功能和效果的补充。尤其是在高层建筑的外装饰物以及建筑节能检测中应用广泛,但仍然存在着很多不足需要进一步改进。 关键字:红外无损检测;红外成像仪;工程应用;改进 The application of infrared Non-destructive Testing in engineering Fuyulin ( College of physics and electronic information engineering of Wenzhou University,Wenzhou Zhejiang 325035) Abstract: Non-destructive Testing (NDT) has been widely applied to engineering testing. Infrared Non-destructive Testing (INT) can be used in rapid test continuous Scan Test in every kind of temperature field, it has already been the supplement in the functions and effects of other NDT technology. It is especially popular in the quality testing of high-rise building's outside ornaments and building energy efficiency testing. However there are still several inadequates in the INT technology needed for researchers to further improve. Key words: Infrared Non-destructive Testing; Infrared imager; application in engineering; improvement

红外测距传感器的工作原理及使用

光电检测技术与应用 论文 题目:红外测距传感器的工作原理及使用 院系:机电工程学院 班级:测控xxxx 完成日期:2017/5/6 小组:第x组 小组成员:xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要: 利用光的反射性质,将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器,通过单片机的控制,可以完成智能车在运行过程中,对障碍物的处理。避障传感器基本原理:利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给单片机,单片机进行一系列的处理分析,协调车轮或者舵机工作,完成躲避障碍物的动作。 关键字:光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术,主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等,具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点,在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用,如光扫描、光跟踪测量,光纤测量,激光测量,红外测量,图像测量,微光、弱光测量等,是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。

二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测,并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息,然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量,并进一步经过电路放大、处理,以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律,以便于进行相应的电路改进,更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性,从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号,同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单,分为信号的处理器,受光器,光源。在实际检测过程中,受光器在获得感知信号后,就会被反映为不同形状、颜色的信号,同时根据这些器件所处在的不同位置,就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光,例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展,光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后,会以不一样的方式触摸这些被检测物中,直到照射到检测系统中的受光器中,同时受光器在此刺激下,会产生一定量的电流,这就是我们常说的光敏性的原件,实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质,将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器,通过单片机的控制,可以完成智能车在运行过程中,对障碍物的处理。避障传感器基本原理:利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给单片机,单片机进行一系列的处理分析,协调车轮或者舵机工作,完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件:红外测距传感器 原理:其输出为电压数值,通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。

红外检测技术及应用

红外检测技术及应用 红外基本概念 红外线:白色的太阳光被分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色,位于可见光红光外侧,人眼看不见的光线叫红外线。 红外线是电磁辐射频谱的一部分,电磁频谱中包括无线电波、微波、可见光、紫外线、伽马射线和X光。红外线是一种电磁波,它的电磁波谱图见下: ●按波长红外波段通常又分成四个较小的波段:近红外、中红外、远红外、极远红外。 ●红外线波长通常以微米来表示。红外频谱范围从0.7微米至1000微米。 ●实践中,红外温度测量使用的波段范围为0.7微米至14微米。 ●红外线遵循可见光所遵循的规律:直线传播,反射、折射。 任何大于绝对零度(-273C)的物体都会向外界辐射热能。红外测温仪就是通过接受物体辐射的红外能量而计算出物体的表面温度。 ●黑体:一个吸收所有碰撞它的任何波长红外辐射的物体被定义为黑体。 黑体辐射:实际上的黑体就是一个空腔,上面开有一个小孔,当空腔达到某一温度并处于热平衡时,从小孔射出的红外辐射就具有稳定的特性,称为黑体辐射。 基本热传导理论: 传导模式: ?辐射 ?传导 ?对流 ●传导: 热量传导取决于: ?传导率(k)和厚度(L) ?温差△T(从一侧到另一侧) ?面积A 传导率值 ●常见材料的k值 ●数值越大,传导性越强

温差△T的变化 ?△T增加,热传导也增加 ?△T降低,热传导也降低 ?无△T,也没有传导 ●对流: 对流传导的热能取决于: ?h 值(对流系数) ?温差△T(从表面到该流量的一点) ?面积A 对流系数(h)取决于: ?流速 ?流量方向 ?表面状态 ?几何结构 ?粘度 不能简单地用数量表示 温差: 如传导情况一样 ?△T增加,热传导也增加 ?△T降低,热传导也降低 ?没有△T,也没有传导 ●辐射 一个表面的辐射热能取决于: ?σ = S-B 常数 ?发射率(ε) ?温度(T) 一个热表面要比一个凉爽的表面放射更多热辐射(如果两个是同样材料的话)发射率: ?一种材料性质 ?一种“效率系数” ?校正值= 0-1.0 ?黑体= 1.0 ?实体= <1.0. 高发射率表面 ?油漆(任何颜色),绝缘带或者强氧化物质表面 ?可靠的、可重复的温度测定 低发射率表面 ?低辐射 ?高热反射 ?必须考虑到背景 ?在0.6发射率以下辐射温度难以正确地测定 发射率可以根据以下而变化: ?材料 ?表面

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档