红外线热成像原理与成像技术简要介绍

红外线热成像原理与成像技术简要介绍红外热成像技术是一项前途广阔的高新技术。

比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线，又称红外辐射。

是指波长为0.78~1000微米的电磁波，其中波长为0.78~2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。

自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。

目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。

红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。

红外线（或热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性：（1）物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。

热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。

（2）大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。

因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。

利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。

由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。

这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。

红外热像仪应用的范围随着人们对其认识的加深而愈来愈广泛：用红外热像仪可以十分快捷，探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。

对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。

对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，是没有其它的办法。

断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代的。

然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。

在红外热像预知维护领域，采用红外热像仪对所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、主电源断路器盘、接触器、以及所有的配电线、电动机、变压器等等，进行红外热成像检查，以保证所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效防止火灾、停机等事故发生。

下面是需要进行红外热成像产品检查的部分设施：
1. 各种电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。

这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。

2. 变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。

其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。

3. 电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵
塞。

其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏；有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。

还可能引起驱动目标的损坏。

4. 电气设备维修检查，屋顶查漏，节能检测，环保检查，安全防盗，森林防火，无损探伤，质量控制，医疗检查等等也很有效益。

在科研领域主要应用包括：汽车研究发展－射出成型、模温控制、剎车盘、引擎活塞、电子电路设计、烤漆；电机、电子业－印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、电子零组件温度测试、笔记本电脑散热测试、微小零组件测试；引擎燃烧试验风洞实验；目标物特征分析；复合材料检测；建筑物隔热、受潮检测；热传导研究；动植物生态研究；模具铸造温度测量；金属熔焊研究；地表/海洋热分布研究等。

红外热成像仪已广泛应用于安全防范系统中，并成为安全监控系统中的明星。

由于具有隐蔽探测功能，不需要可见光，可以使犯罪份子不知其工作地点和存在，进而产生错误判断，导致犯罪行为被发现。

在某些重要单位，例如：重要的行政中心、银行金库、机要室、档案室、军事要地、监狱等，用红外热成像仪24小时监控，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出警报，并可以通过智能设备的处理，对有关情况进行自动处理，并随时将情况上报，取得进一步的处理意见。

德国英福泰克红外热像仪北京华泰科恩科技有限公司
TOFD定义
1.衍射时差法(TOFD)是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺
陷）的“端角” 和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。

2.TOFD技术发展史
TOFD技术在七十年代中期由UKAEA Harwell所发现，在八十年代早期，TOFD以横向的方式用于PISC II和DDT系统。

与常规超声脉冲回波检测技术相比TOFD能够提供更先进的缺陷检测和定量能力，所以目前TOFD技术作为一种标准的检测技术在锅炉和压力容器行业得到广泛的应用，同时也得到了ASME 2235，ASTM E2373-04，CEN ENV 583-6，BS7706等标准的认可。

3.TOFD工作原理
TOFD技术采用一发一收两个宽带窄脉冲探头进行检测，探头相对于焊缝中心线对称布置。

发射探头产生非聚焦纵波波束以一定角度入射到被检工件中，其中部分波束沿近表面传播被接收探头接收，部分波束经底面反射后被探头接收探头接收。

接收探头通过接收缺陷尖端的衍射信号及其时差来确定缺陷的位置和自身高度。

4.TOFD优越性
• 一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度；
• 对于焊缝中部缺陷检出率很高；
• 能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感；
• 可以识别向表面延伸的缺陷；
• 采用B-扫描成像，缺陷判读更加直观；
• 对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确；
• 和脉冲反射法相结合时检测效果更好；
近日，一项崭新的理化检测新技术----超声衍射时差(TOFD)法在宁波工程公司承制的镇海乙烯工程设备制造中成功应用，不但解决了γ源检测时间和周围环境因素的制约，而且在检测效率上得到大幅度提高。

为配合北京奥运的召开，根据盛会期间取消采用γ源进行焊道理化检验的通知要求。

该公司经上报国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局核准，并取得北京SEI等相关设计单位和业主方同意后，开始实施TOFD射线检测代替γ源拍片对焊缝进行探伤检测的方案。

在实际应用中，通过对镇海乙烯工程大型设备汽油分离塔（4道环缝，直径13.2米）和急冷塔（4道纵缝）的实际理化检测，达到了预期效果。