高速测温的挑战 菲力尔FLIR
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147FLIR 红外热像仪监测水泥窑状况与性能如今,水泥在建筑业中起着中流砥柱的重要作用。
作为砌筑砂浆与混凝土至关重要的一部分,水泥产品的生产与使用使水泥成为世界上最宝贵、最实用的矿产之一。
水泥生产是一个十分复杂的过程,在该过程中其中一步是将水泥的主要成分石灰岩与其他成分置于旋转炉中混合。
这些旋转炉或水泥窑是水泥厂至为关键的资产,能将内含物加热至高达1,500°C 。
然而也存在过热风险,可对水泥窑外壳造成重大损害。
为监测细微的加热过程以防对水泥窑造成潜在损坏,FLIR Systems 红外热像仪可用于24/7全天候测量温度。
FLIR A 系列红外热像仪使潜在的危险热点清晰可见。
IRT KilnMonitor ®设置视图。
最近,有两家公司联合开发一个高级计算机系统IRT KilnMonitor®,该系统使水泥生产操作员能够及时监测、处理并跟踪来自若干水泥窑的数据。
第一家公司INPROTEC IRT是FLIR Systems在意大利的官方经销商。
该公司总部位于米兰(意大利),在面向工业安全应用的高科技设备领域具有广泛的专业技术。
第二家公司Grayess是专门定制红外热像仪解决方案与软件方面的设计、生产与市场营销领导者,面向各种广泛应用。
Grayess总部设在美国佛罗里达州布雷登顿。
IRT KilnMonitor®系统包括FLIR A系列红外热像仪,可实时监测水泥窑温度。
除此此外,该系统还包括一个水泥窑可视化模块(2D与3D)及一个热像分析模块。
INPROTEC IRT销售总监Roberto Ricca对FLIR红外热像仪的质量十分满意,因此感到非常高兴。
“我们设计了该系统,旨在与FLIR A315和/或A615红外热像仪相集成。
这些产品提供准确的红外细节数据,对此类应用十分必要。
”水泥生产为了解水泥生产过程中旋转水泥窑的重要性以及该过程中热像仪的使用方法,首先我们先看一下水泥是如何生产的。
FLIR C2功能强大、结构轻巧的红外热像仪FLIR C2是全球首款功能齐全的口袋式红外热像仪,便于随身携带,可随时发现各种隐藏问题,以红外热图像的形式清楚显示能量损耗、结构缺陷和管道问题等。
C2的基本功能包括:MSX ®多波段动态成像、高敏感度、宽视场角,以及全屏测温图像等,能够清晰显示问题的所在位置,并检验缺陷是否修复完好。
便于随身携带随身携带,随时可用,及时发现问题。
•质地轻盈,结构轻薄,适合放入各种工作服的口袋中。
•3英寸触摸屏,颜色鲜明,具有自动定向功能,观测更方便。
•内置LED 照明灯,既可用作手电筒照明,也可用作摄影照相之用。
红外热图像即时保存JPEG 格式的红外热图像,可十分方便地使用FLIR 工具对热图像进行调节和分析,调取任何像素点的温度信息,并创建准确、可靠的检测报告。
•经过MSX 增强的热图像提供叹为观止的细节信息,能更容易地发现问题所在。
•红外热图像可存储4800个像素点的信息,能够捕获-10˚C 至150˚C 范围内的温度信息。
•宽广的视场角轻松涵盖需要观察的区域,高热灵敏度能够探测常见的细微温差。
价格经济实惠价格实惠,为更多能真正需要使用此工具的人员提供更多购买机会。
•标配FLIR Tools 专业报告软件-具有行业标准的图像分析。
•通过FLIR Tools 处理视频流,经济型价格,高端功能。
•享受FLIR 独有的保修服务,整机2年保修,探测器10年保修。
墙壁中的热水排水管超负载运行的开关保温性能差的外墙技术参数本文所述设备如用于出口,须获得美国政府的授权。
有悖于美国法律的行为一律禁止。
技术参数如有变更,恕不另行通知。
©2014 FLIR Systems, Inc.版权所有。
[创建日期11/14]整机2年保修探测器10年保修150107 C 2 D a t a s h e e t S C N。
FLIR K2消防用超值热像仪FLIR K2是专门为消防和其他严酷环境设计的坚固、耐用并超级实惠的红外热像仪。
它的3英寸背光显示屏能显示160 x 120像素分辨率的热图像,帮助消防员穿过浓烟找到路、更自信地分析情况、更快速地进行决策。
超值新定义K2经济的价格让更多的消防员能够拥有强大的热成像技术——一份很小的投资,却能在关乎安全、生命救援和财产保护时发挥巨大的作用。
紧凑小巧、使用简单FLIR K2 是一款紧凑、轻便的热像仪,可以轻松地连接到空气呼吸机上。
直观的用户界面让消防员们可以将注意力集中于手头的工作。
只有一个大按钮,即便戴着厚重的手套,也能轻松地开启热像仪。
坚固、可靠K2设计于适应严酷的运行环境,它能抵抗从 2m 高处到混凝土地面的掉落,防水等级IP67,运行温度+260°C / +500°F(可持续3分钟)。
多种图像模式FLIR K2有5种图像模式可根据用途任选其一。
可使用FLIR Tools软件进行模式间的切换。
FLIR Tools软件可在FLIR网站http://onelink.to/tools上免费下载。
多波段动态成像(MSX)K2使用了FLIR专利的MSX技术,该技术可以将内置可见光相机拍到的重要细节嵌入到热图像上,帮助消防员在不影响温度数据的情况下辨认结构和周围环境。
多种消防用途FLIR K2具有多种消防用途。
它可帮助您的队伍穿过浓烟并确定优先灭火任务、在漆黑的环境中更快速地找到被困的受灾者、扫描大修时的热点,并可用于各种救援任务。
延长保修购买K2热像仪后60天之内登录注册,可享有FLIR独有的2-5-10延长保修服务,包含2年电池保修,5年整机保修,10年探测器保修。
成像参数成像和光学参数视场角(FOV) / 调焦47° × 31.5°图像帧频9 Hz红外图像分辨率160 × 120 像素焦平面阵列(FPA) /波长范围非制冷红外探测器/ 7.5–13 µm启动时间< 30 秒(红外图像, 非图形用户界面)睡眠模式唤醒时间< 10秒.热灵敏度/NETD< 100 mK @ +30°C (+86°F)光圈数(F)1,1可见光相机内置数码相机640 × 480 像素数码相机,FOV73° × 61°,可根据红外镜头调整灵敏度最小 10 勒克斯图像显示显示器 3 英寸. LCD, 320 × 240 像素, 背光图像模式 –可使用FLIR Tools软件进行切换FLIR Tools软件TI 基本消防模式(默认) 黑白消防模式火焰模式搜救模式探热模式自动量程自动,非可选测量目标温度范围–20°C 到 +150°C (–4°F 到 +302°F)0°C 到 +500°C (+32°F 到+932°F)精确度环境温度 10°C 到35°C (+50°F 到 95°F)条件下,±4°C (±7.2°F)或读数的±4%测量分析点测温1等温线是自动热探测探热模式(最热的20%区域将呈现彩色)数据交互接接口从PC 和Mac设备更新USB USB Micro-B电源系统电池锂电池,可运行4小时充电系统双座充电器,车载充电器充电时间 2.5 小时到 90% 电量,通过LED灯显示充电状态充电温度0 °C到+45 °C / 32 °F 到 113 °F环境数据设计满足 NFPA 1801要求震动,撞击加速阻力,耐腐蚀,显示屏耐磨损,耐热,阻燃,标签持久运行温度范围–20°C 到+55°C (–4°F 到 +131°F)+85°C (+185°F): 15 分钟+150°C (+302°F): 10 分钟+260°C (+500°F): 3 分钟储存温度范围–40°C 到 +70°C (–40°F到 +158°F)封装IP 67 (IEC 60529标准)抗跌落从2 m (6.6英尺)高处到混凝土地面(IEC 60068-2-31)物理参数热像仪重量,包括电池0.7千克(1.54磅)热像仪尺寸(长x宽x高)250 × 105 × 90 mm (9.8 × 4.1 × 3.5英寸)三脚架UNC ¼”-20包装包装清单红外热像仪、电池(2块)、电池充电器、挂带、电源、说明书、USB数据线、说明书光盘FLIR中国公司总部前视红外光电科技(上海) 有限公司1519K2brochureSCN。
高速热成像在自动化领域的应用多年来,红外热像仪的应用慢慢拓展到工业领域。
事实上,制造和过程工程专家已经将红外热像仪应用到几乎所有自动化应用领域并获得巨大成功,这些应用包括自动检测、过程控制、状态监控、防火和检测和连续光气成像等。
但是,自动化摄像机功能特性不尽相同,也无法都作为一些高速自动化专用摄像机使用,所以,需要具有先进技术的红外热像仪。
图1:生产线过程监测:定位瓶子异常区域,并触发报警,移除装的过满或过少的瓶子。
FLIR A66xx:结构紧凑、配备了制冷型锑化铟探测器的红外热像仪。
制造和过程工程师经常使用自动化技术来提高产量和产品质量。
自动化热成像技术使人们得以对众多工业生产应用加以改进,包括过程监测和控制、质量保证、资产管理和机器状态监测。
在自动化环境下热成像红外热像仪利用热辐射成像,热辐射人眼不可见但可转化一个视觉图像,以描绘某个物体或场景的热度变化。
所有温度高于绝对零值的物体均能发射热能,辐射波谱在电磁波谱范围内,温度升高,辐射量增大。
红外热像仪可以捕捉目标物体的热图像,无需接触即可提供精确温度测量数值。
这些量化测量数值可应用于各种监控和控制领域。
在某些情况下,红外热像仪是指智能传感器。
在这种情况下,热像仪还内置有逻辑和分析装置,可以将所测温度与用户提供的温度数据进行对比。
其还带有一个数字输入/输出端口,一旦出现温差,可触发报警和控制功能。
制冷型和非制冷型热像仪在自动化应用领域,可供选用的红外热像仪系统众多。
因此,最常被问到的一个问题是:“我应该使用制冷型还是非制冷型红外热像仪系统,哪一个是更划算?”事实上,当今市场上有两类红外热像仪系统:制冷型和非制冷系统。
而这两类系统组件成本差异较大,因此,选用何种系统至关重要。
制冷型红外热像仪现代制冷型红外热像仪由成像传感器和制冷机结合而成。
制冷机将传感器温度降至低温温度。
为了降低热像仪热致噪声,使其低于成像现场热致噪音信号水平,该降温操作必不可少。
C2功能强大的口袋式红外热像仪
墙体内发热管道
屋顶检测保温不良轻松放功能强大的口袋式红外热像仪
整机保修*探测器保修*234
9FLIR C2是全球首款功能齐全、结构轻巧,专用于建筑领域的口袋式红外热像仪。
用户可随身携带,能随时通过热图发现隐藏的能源损耗、结构缺陷、管道堵塞、HVAC 故障以及其它问题。
C2的基本性能包括:MSX ®实时热图像增强、高灵敏度、宽视场角、红外成像等。
为客户精确显示问题所在。
主要优势
•随身携带、随时使用
•检测肉眼无法发现的问题
•自动定向、查看方便
•MSX 技术精确显示编号、标志等细节信息
•测温范围:-10°C 至150°C
•保存JPEG 格式的红外图像
•免费的FLIR Tools 分析与报告软件
•前所未有的超高性价比
放入口袋
电气热点地板辐射采暖HVAC 故障检修主要性能
1结构轻薄
2
高亮度3”电容触摸屏3
内置LED 照明灯和手电筒4 快照按键接触面积大,以JPEG 格式储存热图像、可见光图像和MSX 图像
5
电源按钮开/关方便6 U SB Micro-B 接口7
可见光相机8
红外探测器9
直观的用户界面15
6
78
/C2世界第六感。
应用案例日本《建筑基准法》要求对特殊类型的建筑(视建筑类别的用途和规模而定)实施定期安全检验,并且必须向相关主管部门提交检验报告。
该项法规的最新修订涉及墙面施工所采用的具体建筑材料(包括砖)。
修订版规定如发现外砖墙体有任何异常劣化或损坏,或者如外墙整修迄今已过10年,则必须对外砖墙体进行彻底的锤击检查。
可使用手锤敲击检查声音,或者使用红外热像仪。
因此,热像仪作为检验工具得到了越来越多的应用,与整体锤击检查相比,它是一种侵扰性低、负担轻的替代性检验方法。
热像仪在建筑维修和处理客户投诉中的应用已经非常普遍,因为热像仪还能够检测漏水及其它建筑问题。
UDI公司最先认识到了这项创新技术在建筑工业的应用潜力。
通过向客户明确说明热像仪服务的优势,UDI已将热像检验作为可行的替代性服务项目。
高精度热像仪在建筑外墙检验中的应用自2011年日本东部发生地震以来,日本各方日益关注建筑物外墙的耐久性和可靠性。
UDI公司是2001年4月成立的一家由政府指定的民间机构,旨在提供各类建审服务。
其中一项服务就是使用热像仪进行外墙诊断。
该公司采用了FLIR SYSTEMS的红外热像仪。
FLIR T640红外热像仪将卓越的人体工程学和超优质640x480像素红外分辨率结合起来,生成细节丰富的清晰图像,对于需要数小时人力劳动的建审工作来说,热像仪是非常理想的工具。
表1. 基于《建筑基准法》(2009年4月1日颁布)第12条的定期报告制度的变更摘要(1)限定调查/检验的项目、方法和标准(2)报告细节的加强要点有关外墙面砖的劣化和损坏过去的要求:检验外墙的方法是在手臂能够触及的范围内用手锤敲击墙砖,同时目视检查其它部分。
如发现问题,应进行整体检查,包括使用手锤检验锤击声音或采用其它指定方法。
此外,如施工或墙面维修完工已有十年,首次检验应使用听锤音法或其它指定方法。
检验应包括墙面材料坠落可能给行人造成危险的部分。
1. 红外线墙面检验的原理红外线是一种波长比可见红光长、比无线电波短的电磁辐射。
FLIR ONE Pro 使您能快速发现隐藏问题。
FLIR One Pro 将测温范围最高至400 ˚C 的高分辨率热传感器与强大的测量工具和报告生成功能相结合,可以为您代劳几乎所有辛勤工作。
具有划时代意义的VividIR™图像处理功能可以让您观察到更多的细节部分并且足以让您的客户信服您已经第一时间解决了他们的问题。
该款最新设计包括具有划时代意义的OneFit™高度可调节连接器,轻松适配您的手机,您甚至不需要将手机从保护外壳中取出便能使用。
改进后的FLIR ONE 应用程序让您能一次测量多个温度或多个感兴趣区域并且将数据传输至您的智能手表以供您远程查看。
无论您是在检查配电板、排查暖通空调(HVAC )问题或是查找水渍,这款新一代的FLIR ONE Pro 无疑是最专业的工具。
VividIR 图像处理检测问题&解决问题 - 高清晰度移动红外成像性能使您可以精准地定位故障, 然后记录您的解决方案并提供给客户• 最先进的图像分辨率增强功能使您能够检测热图像细节,让您快速查明问题• 具有160 x 120热分辨率,FLIR ONE Pro 采用FLIR 最高分辨率的微型红外热像仪机芯,测量温度最高可达400 °C• FLIR MSX ®功能通过1440 x 1080高清摄像头将可视边缘叠加在热图像上,从而生成更清晰易懂的图片OneFit 连接器无须解开外壳 – 高度可调节连接器意味着即使您的手机带有外壳, 也能确保FLIR One 轻松适配,因此您可一举两得,在保护手机的 同时丝毫不影响热成像• USB-C 和Lightening 连接器长度最多可以额外调节4 mm• 适用于Android 和IOS 的可反转连接器• 在保护手机的同时,确保FLIR ONE 与移动设备轻松适配功能强大的应用程序专业性能 - 工作本位特点包括更专业地解决问题的高级性能和功能• 使用多个实时点温仪和多个区域测温• 在FLIR ONE 应用程序中获取实时热成像的小贴士和诀窍,再通过FLIR Tools 生成专业报告• 通过连接到您的Apple Watch 或Android 智能手表,能够检测角落周围和不便的位置FLIR ONE PRO ®技术参数。
点测温与大的区域测温
测量一个区域内的温度,而非逐个点、 逐个点的进行测温,可以帮助研究人员和工程师对其正在测试的系统做出更好的知情决策。
由于热电偶和热敏电阻都需要通过接触才能进行测温,因此它们只能一次提供一个位置的温度数据。
而且,小的测试目标一次只能安装少数热电偶。
贴在其上,实际上热电偶会散热,而可能改变温度读数。
非接触式
的测温可能采用点温仪—也称为红外测温仪—但如同热电偶一样,点温仪只能测量单点的温度。
红外热像仪能对绝对零度以上物体发出的热辐射生成热图像。
通过提供每一个像素的温度测量值,研究人员可以以非接触的方式对某一场景进行观察和测温。
由于红外热像仪提供的数据比热电偶或点温仪要多,而且可以追踪随时间推移所发生的温度变化,所以它们非常适合用于研究和工程设计项目。
如何才能测量高速移动或温度骤变物体的热量?传统的测温工具,比如热电偶或
点温仪,无法提供能完全显示高速热应用特征所需的分辨率或速度。
这些工具在
用于对移动中物体进行测温时并不实用 — 或至少来说,并不能完整提供物体的
热属性信息。
相比之下,红外热像仪可以测量整个场景中的温度,捕捉每一像素的热数据。
红
外热像仪能够实现快速、准确、非接触式的温度测量。
通过为相关应用选择正确
的热像仪类型,你便能够收集到可靠的高速测温数据,生成定格的热图像,并给
出具有说服力的研究数据。
FLIR锑化铟制冷型热像仪拍摄的FA-18大黄蜂战斗机的定
格画面
传统热电偶的热图像
技术说明
制冷型与非制冷型红外探测器
红外探测器大体可分为两类:一类是热探测器,另一类是量子探测器。
热探测器,比如微测辐射热计,会对射入的辐射能产生反应,加热像素,通过电阻的变化来反映出温度的变化。
此类红外热像仪不需要制冷,且成本比量子探测器红外热像仪低。
制冷型量子探测器采用锑化铟(InSb)、铟镓砷(InGaAs)或应变超晶格制成。
这类探测器为光电探测器,即光子撞击像素点,转化为可存储于积分电容器的电子。
像素采用的电子快门,通过断开或短路积分电容器来控制快门。
RPM Energy Associates 总裁罗伯特·曼丁博士解释称:“量子探测器在本质上比微测辐射热计的速度要快,主要原因是
微测辐射热计必须要改变温度。
”作为红外领域的先驱,曼丁博士拥有35年以上红外温度记录应用和培训方面的经验。
与改变像素温度相反的是,“量子探测器是将能量加到半导体中的电子里,提至高于进入导电带的探测器能量带隙,”曼丁博士表示,“根据探测器的不同设计,可以测量为探测器电压或电流的变化。
这一变化可能发生得非常快。
”锑化铟(InSb)探测器热像仪,比如FLIR X6900sc ,在测量-20 ˚C 至350 ˚C 之间的物体温度时,其典型的积分时间可能低至0.48 µs 。
如此短的“快照速度”可以定格画面,准确测量非常快的瞬时变
化。
图1 - 由0 ˚C 至100 ˚C 过渡的系统响应图,时间常数=10 ms ,减半时间常数
= 7 ms
图2. 打印纸离开经过加热的显影辊的热图像
相反,非制冷型热像仪,比如FLIR T1030sc ,它的像素由随温度产生明显电阻变化的材料组成。
而且,每一个
像素的温度都会升高或降低。
其电阻随温度的变化而变化,并可测量其数值,同时通过校准流程映射至目标温度。
现今配备的微测辐射热计红外热像仪的快照速度或“时间常数”一般为8-12
ms 。
但这并不意味着传感器像素点以每8-12ms 进行读取。
一般的经验是:处理跃阶输入信号的一阶系统达到稳定状态所需的时间是时间常数的5倍。
时间常数与思维实验以下的思维实验有助于方便理解微测
辐射热计的时间常数概念和其影响高速测温的方式。
假想有两桶水:一桶是装满已搅拌均匀的0 ˚C 冰水,另一桶是快速沸腾的100 ˚C 沸水。
让微测辐射热计红外热像仪先对准冰水测温,然后马上对准沸水(100 ˚C 的跃阶输入),记录这一过程的测温结果。
对于这一图形,我们使用7 ms 作为热
像减半时间的估值,所以我们可以很密切地追踪随5倍时间常数变化的过程。
在经过1个减半时间常数,微测辐射热计报告温度达到50 ˚C——或是沸水实际温度的一半。
2个减半时间常数后,温度达到75˚C ;3个减半时间常数后,温度达到87.5˚C ,以此类推,每经过一个半跃阶,就越接近100˚C 。
现在,假设整个跃阶的温度读数介于8-12 ms 。
从图表中可以看出,微测辐射热计读取的沸水温度在60 ˚C 附近—存在40 ˚C 的误差。
热像仪仍会精确报告像素点的温度。
问题是,像素点本身没有足够的时间达到所测量场景的温度值。
它仍需要4倍多的时间常数才能达到稳定的温度。
真实数据
现在,我们从测量机械系统的角度,看看量子探测器的积分时间与微测辐射热计的时间常数之间的区别。
第一个示例是一个打印过程,纸张在整个宽度和长度上都需要均匀加热到60˚C 。
打印纸绕着显影辊输出的速率为50英寸/秒。
使用制冷型量子探测器红外热像仪与微测辐射热计红外热像仪捕获每边的数据。
图3表明,两类热像仪所获得的数据明显不同。
微测辐射热计热像仪获得的数据沿着长度方向表现出较大而相对稳定的突起。
而量子探测器热像仪随着时间的推移,温度明显有所不同。
这一变化表明经过加热的显影辊
组件在转动的第一周时,由于与纸张接触,温度会有所降低。
双滞环控制器感应到降温后,会全幅开启加热器控制器。
最后,当显影辊加热至预设温度后,控制器会关闭加热过程,然后再重复这一过程。
这张图形足以帮助研发工程师确认两件事:检测产品需要一台光子计数热像仪;如需获得理想的设计目标,需要在加热的显影辊上加装PID 控制系统。
再来看第2个例子,我们的目标是获取以40 mph 速率转动的风扇叶片定格画面。
正如我们预期的那样,非制冷型微测辐射热计热像仪的曝光速度不够快,整个显示的转动基本上是透明的。
(见图4)
图3.
光子计数量子红外探测器与微测辐射热计在测量热瞬时事件中的比较图
为了实现卡尺和转子腐蚀区域的精确测量,需要注意制冷型热像仪要达到多快的积分时间才能获得叶片的定格画面。
相反,因叶片转速过快,非制冷型红外热像仪无法记录温度值。
由于被旋转叶片干扰,所测的温度将会偏低。
停格拍摄性能之外的优势
除了快照速度的优势之外,量子探测器红外热像仪优于微测辐射热计红外热像仪的方面还有:它能提供更高的分辨率和更快的记录帧速。
比如,FLIR X6900sc可以以每秒1000帧的速率记录640 x 512全帧图像。
而最新的微测辐射热计红外热像仪只能提供640 x 480的分辨率,分辨率的全帧速度也只有30 fps。
不过,微测辐射热计红外热像仪采用非制冷
型方式,携带方便、支持手持使用。
所以,这在许多应用中也是一大优
势。
X6900sc和类似的制冷型红外热
像仪虽然无法方便携带,但具有远程
同步和触发等功能。
为测量任务选择正确的工具
如大家所见,为作业选择正确的热探
测器十分重要。
采用传统的测温方式
并不能用于测量快速移动或越来越小
设备的温度,也不能提供足够的信息
说明产品受到的热变化程度。
红外热
像仪能够在每一张图像中捕捉成百上
千个准确的非接触测温值,但如何选
择适合您应用的正确探测器至关重
要。
如果选择的探测器响应时间较
慢,然后又使用高帧频来获取读数,
那么得到的数据必定不甚理想。
一般
而言,微测辐射热计的帧频最高可达
50帧/秒。
当对快速热瞬变事件检测
或对帧频有一定要求时,最佳选择通
常是性能较高的制冷型量子探测器热
像仪。
如需了解有关热像仪或此应用的更多信息,
敬请访问:
/research
显示图像可能并不代表热像仪的实际分辨率。
图像仅供说明之用。
创建日期:2016年3
月
图4. 使用微测辐射热计红外热像仪(左图)和使用量子探测器红外热像
仪(右图)记录以40 mph
速率旋转的轮胎
FLIR提供种类全面的制冷型和非制冷型红外热像仪产品,全面满足您的应用所需。