红外检测与诊断技术

近红外光谱技术在医药领域应用的新进展

摘要

近红外光谱技术是20世纪90年代以来发展最快、最近引入注目的光谱分析技之一,该技术在许多领域有着广泛的应用,尤其在医药领域.本文简要介绍了近红外光谱技术的特点,综述了近几年该技术在药物和临床分析中新的应用,初步探讨了该技术在医药领域应用中存在的局限性和今后发展的方向,并对该技术在医药领域中的应用前景进行了展望.

关键词:近红外光谱, 药物分析, 临床应用, 局限性, 综述 .

引言

近红外光( NIR)是介于可见光( Vis) 和中红外(MIR)之间的电磁辐射波, 美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为 780~ 2 526 nm 的区域, 是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区 [ 1].近红外光谱区与有机分子中含氢基团( OH、NH、CH) 振动的合频和各级倍频的收区一致,通过扫描样品的近红外光谱, 可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息,而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低, 不破坏样品, 不消耗化学试剂, 不污染环境等优点, 因此该技术受到越来越多人的青睐. 近红外光谱技术量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使其具有典型的时代特征, 20 世纪 90 年代以来, 近红外光谱技术已成为发展最快, 最引人注目的光谱分析技术,在许多领域( 农业和食品等) 检测中已作

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0.76～1000μm 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

10103?≈cm/s

红外辐射的波长

ωλc

式中：C:速度

λ：波长

ω：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：

e C p T T

c λλλ2151?= （瓦·厘米2-·微米1-）式中： p T λ—波长λ，热力学温度为T 时，黑体的红外辐射功率。 C

1—光速度（10103?cm/s ）C 2—第一辐射常数=4

107415.3?（瓦厘米2-微米

2）

λ—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：T =2898

λ（μm ）式中：λ—峰值波长，单位：μmT —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：

P=4T R ?ε（W/2

m ）式中：

T —物体的绝对温度

P—物体红外辐射功率（辐射能量）

ε—物长表面红外发射率（辐射系数） R—斯蒂芬—波尔兹曼

常数（23

380662

.1-

?J/K）

物体表面绝对温度的变化，使的物体发热功率的变化更快。物体产生的热量在红外辐射的同时，还形成物体周围一定的表面温度分布场这种温度分布场取决于物体材料的热物性，物体内部的热扩散和物体表面温度与外界温度的热交换。

通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。

红外线辐射的特点，除了具有电磁波的本质特性外，还同时具有两个重要的特性。

其一，物体表面红外线辐射的峰值波长与物体表面分布的温度有关，峰值波长与温度成反比。温度越高，辐射的波长越短；温度越低，辐射的波长越长。

与红外线辐射峰值波长对应的温度见表。

表1—1与红外线辐射峰值波长对应的温度

类别峰值波长范围

μm

温度℃

近红外0.76～1.5 3540～165

中红外 1.5～15 1658～-80

远红外15～750 -80～-269

极远红外750～1000 -269～-270

因此，物体红外辐射的能量大小及波长分布与表面温度有十分密切的关系。

根据红外线辐射的这一特性，通过对被测物体红外辐射的探测，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。

其二，红外辐射电磁波在大气中传播要受到大气的吸收而使辐射的能量被衰减，但空间的大气、烟云对红外辐射的吸收程度与红外线辐射的波长有关，特别对波长范围在（2～2.5μm）, （3～5μm）及（8～14μm）的三个区域相对吸收很弱,红外线穿透能力较强,透明度较高,这三个区域被称之为“大气窗口”, “大气窗口”以外的红外辐射在传播过程中由于大气、烟云中存在的二氧化碳、臭氧和水蒸气等物质的分子具有强烈吸收作用而被迅速衰减，利用红外辐射中“大气窗口”的特性，使红外辐射具备了夜视功能，并能实现全天候对目标的搜索和观察。

红外辐射的探测是将被测物体的辐射能转换为可测量的形式，对被测物体的热效应进行热电转换来测量物体红外辐射的强弱，或利用红外辐射的光电效应产生的电性质的变化来测量物体红外辐射的强弱，由于电量的测量最方便、最精确，因此一般红外辐射的探测总是把红外辐射量转换成电量进行测量，而红外辐射的探测是通过红外探测器来实现的。红外探测器种类繁多，根据不同的功能已覆盖整个红

外波段，按其性质可分为两大类：其一是依据物体辐射特性进行测量和控制，其二是依据材料的红外光学特性进行分析和控制。目前，我国电力行业所使用的红外探测器可分为红外测温仪、红外热电视、红外热像仪三种，以下是三种红外设备的基本工作原理及其性能比：红外测温仪的基本原理是将目标的红外辐射能量经仪器透镜会聚，并通过红外滤光片进入探测器，探测器将辐射能转换成电能信号，经放大器放大电子电路处理，由液晶显示器显示出被测物体的表面温度。

红外热像仪是利用光学系统收集被测目标的红外辐射能，经光谱滤波、空间滤波、使聚焦的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，利用光学系统与红外探测器之间的光机扫描机构对被测物体红外进行扫描，由探测器将红外辐射能转换成电信号、经放大处理转换成标准视频信号通过电视屏显示红外热像。

表3-1红外诊断设备的种类与特性

机型主要技术特点

红外热像仪光机扫描

式

可稳定成像，具有彩色、定格、图像分析功

能，测温准确。

图像质量，温度分辨力、空间分辨力、帧频

良好。

适合外部、内部故障诊断。

焦平面式

可稳定成像，测温准确。

图像质量，温度分辨力、空间分辨力、帧频

性能好，功能十分强大。

适合外部、内部故障诊断。

红外热电视平移式

工作时必须不停摇动摄像机。

平移有严重拖尾信号失真。

图像质量较差、测温误差较大，无彩色、定

格、图像分析功能。

适合查找接头过热，但不适合内部故障诊断。瞬变式

平移时仍有拖尾，但瞬变工作时无拖尾。

图像质量略有改善，本机有彩色、定格、图

像分析功能。

适合查找接头过热，也可用于简单的内部故

障诊断。

折波式

工作时无须摇动摄像机即可稳定成像。

完全无拖尾，图像质量好、测温准确。

有较强图像分析功能及彩色、定格、图像存

储功能。

适合外部、内部故障诊断。

红外测温仪激光瞄准

式

不能成像、只能测温、功能简单。

只能用于接头过热故障的监视和初略查找。光学望远

瞄准式

不能成像、只能测温、功能简单。

只能用于接头过热故障的监视和初略查找。

近红外光谱技术在药物分析中的应用

随着制药工业的发展和壮大, 迫切需要建立药物分析与质量评估的科学体系, 这需借助于先进的仪器和科学的分析技术相互印证、相互补充和完善,因此需要建立一种快速、高效、准确的新型检测技术. 用近红外光谱法进行药物的非破坏分析, 目前在国际上正成为热门课题. 计算机软件的开发, 多变量统计分类及光纤技术的发展, 信噪比已达 106 的先进近红外光谱仪的出现, 都促进了药品非破坏性、快速分析. 近几年来, 近光谱分析技术已被应用于原料药、药品包装材料、药物中光学异构体的测定以及药物的定性鉴别和定量分析等方面.近红外光谱技术应用于药物的鉴别和定性、定量的分析不仅

具有快速、方便、准确、非侵入式分析、易于实现生产过程的在线控制等优点而且可以鉴定某些药物( 如光学异构体、具有光学活性物质) 的纯度, 因此在药物的定性鉴定、定量分析、质量控制及在线检测等方面显示了巨大的作用. 利用近红外光谱和多变量统计分类技术( 系统聚类分析、逐步聚类分析、主成分分析和逐步判别等) 可很好地对药材和成药进行定性判别和分类. 刘国林等 [ 12], 利用了近红外光谱技术对不同产地和类别的 42 种中药蛇床子进行了类别分析, 取得了满意的效果. 汤彦丰等 [ 13] 将近红外光谱和人工神经网络相结合对 52 种正品和非正品大黄进行了鉴别, 正确率达 9615% .钟蕾等 [14] 利用近红外光谱结合聚类分析方法对不同产地的血竭类中药进行了研究, 近红外光谱法(NIRS) 聚类分析的结果与经典的分类结果基本吻合. 任瑞雪等 [ 15] 研究了近红外一阶导数光谱进行芦丁粉末药品质量控制的可能性, 用多变量统计分类技术从芦丁的近红外一阶导数光谱成功地鉴别出真药、劣药和假药, 该技术为药物的质量控制提供了新的检测方法.近红外光谱在药物的定量分析及在线检测等方面也取得了一定的成果. 人们根据近红外光谱同计算机科学和化学计量学相结合可对药物进行非破坏分析这一可能性, 非侵入地测量了银杏叶片 [ 16] 、黄连浸膏粉 [ 17] 、青霉素钠 [ 18] 等药品中活性成分的含量和分布. 在对药物的定量分析方面, 人们除了将近红外光谱与偏最小二乘法( PLS) 、主成分分析( PCA) 相结合对一些药如卡拉霉素胶囊[ 19] 、甲璜酸加替沙星 [ 20] 、头孢氨苄胶囊 [ 21] 等分析外,

近几年又将近红外光谱技术与处理非线性体系的人工神经网络方法相结合, 对许多固体药品如: 扑热息痛片剂 [22] 、美的康 [ 23] 甲氧苄胺嘧啶 [ 24] 、阿斯匹林 [ 25] 、璜胺甲基异唑 [ 26] 等进行了定量分析, 均取得了满意的预测结果. 由于近红外光在固体中穿透较深以及容易采取漫反射技术等特点, 使近红外光谱在线检测技术成功地应用于固体药剂各种物理化学性质( 湿度、均一性、颗粒大小、硬度等) 的定量表征 [ 27] 和不同生产阶段的检测 [ 28].目前大约有 40 多个国家和地区开展了 NIR 的研究和应用工作, 特别是一些发达国家, 他们早已将近红外光谱技术应用于农产品的检测中. 近几年随着近红外漫反射技术的发展, 该技术在药物的无损分析中已得到了广泛的应用. 国外许多文献都证明了这一点. 该技术己被广泛地应用于药物生产过程的在线检测如形成颗粒过程中水分的含量 [29], 药物的组成和硬度 [ 30], 药物粉末的混合程度[ 31] 等方面;同样利用该技术非破坏地测定了药品中某一种或几

种活性成分及有效成分的含量 [32~ 34]; 且利用近红外光谱结合化学计量学方法对不同产地不同种类的药材进行了鉴别 [ 35~ 36], 对药品的真假进行了认证 [37],均取得了满意的结果.

近红外光谱技术在医药领域应用中存在的局限性

( 1) 近红外光谱技术存在分析浓度的下限. 因谱带吸收较弱, 分析组分的灵敏度相对较低, 所分析的组分含量一般应大于 01% . 这就限制了该技术在药物中有效化学成分及生物组织某些有效成分测量中的应用. 今后应该进一步的提高光电技术, 以提高光谱信号强

度, 来扩大近红外光谱的检出范围.

( 2) 近红外光谱分析技术在医药领域中应用的基础研究还比较薄弱. 近红外光谱分析技术是一种间接的分析技术, 需要事先以标准方法测定一定范围的大批样品的质量参数, 再以样品的光谱和质量参数进行关联, 建立一定的数学模型, 然后利用该模型预测样品的组成和性质. 目前, 对于大多数药物和生物组织, 由于其研究基础还比较薄弱, 尚无法找到能够表征它们质量的一些参数, 所以也就失去了近红外光谱法分析研究的对象. 因此推进近红外光谱技术在医药领域的应用, 首先必须加强相应的医药基础研究工作.

谱图中蕴含了非常丰富的信息, 对分析体系而言目

标成分的含量淹没在大量的无效信息中, 因此只有

发展近红外光谱的特征信息提取和处理技术, 才能

进一步拓展近红外光谱在医药领域中的应用.

( 4) 近红外光谱技术无创式地对生物组织的一些参数如脑血氧饱和度的监测不能得到其绝对值,只能通过观察脑血氧饱和度随时间的变化趋势来获得关于病人脑血氧状态的信息, 而不能测出脑血氧饱和度. 如何进一步利用光电法提供的信号分解、提取更多的全面反映组织血氧状态的信息, 这是有待解决的问题.

( 5) 利用近红外光谱法对组织的血糖和血氧的定量检测都是假定组织为均一、半无限的单层介质,而没考虑表层组织对它们的影响, 因而利用这些方法算出的组织的血糖和血氧或它们的变化量, 只是待测组织的等效测量而并非实际组织的血氧的含量. 因此考虑介在

组织影响的组织血氧、血糖定量检测是目前及今后有待解决的问题. ( 6) 近红外光谱法对生物组织的在体监测重现性较差, 且易受检测部位的影响, 因此今后需要提高各方面的技术, 研究和发展更灵敏、更稳定的仪器设备.

结论

近几年来, 近红外光谱仪器生产技术及处理复杂信号所用方法等各方面的突破, 都加速了近红外光谱技术在各个领域中新的应用. 近红外光谱技术与其它技术的联用, 也开扩了该技术的监测范围和应用领域, 尤其是医药领域, 如光纤材料和光纤技术的发展使得近红外光谱技术和中红外波长范围的光纤的联用成为可能, 成功地实现了化学反应和药物工业过程的在线、实时遥控控制和遥感监测; 结合光纤探针, 利用近红外光谱技术可以非侵入式地对人体体表、腔体及体内等各种疾病实现实时、在体、原位检测. 随着近红外光谱仪各方面不断的发展, 软件的数理统计方法的进一步的完善, 从复杂、重叠的光谱信号中提取有效信息效率地快速提高, 近红外光谱技术在医药领域中将具有更广阔的应用前景。

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红外光谱技术及其应用进展

红外光谱技术及其应用进展苏雄200910835319 集宁师范学院化学系09级化学3班内蒙古乌兰察布市 012000 摘要波数13000~10cm-1或波长0.75~1000μm之间称为红外区，在此范围内的物质吸收红外辐射后，因分子振动、转动、或晶格等运动产生偶极矩变化，形成可观测的红外光谱。红外光谱技术的发展进程和红外光谱技术分析速度快，分析效率高，分析成本低，测试重现性好等特点。红外光谱技术在制浆造纸工业中木素的定性和结构分析、木素的定量分析、研究纤维素的结晶结构、测定纸浆Kappa 值等，以及在临床医学和药学方面，农业方面，以及食品方面在食品中农药残留检测、环境科学中水环境监测、固体环境监测、气体环境监测，石油工业中对于油品成分，含量等方面的分析有广泛应用。关键词红外光谱；特点；应用引言分子振动、转动、或晶格等运动产生偶极矩变化，形成可观测的红外光谱。红外光谱广泛应用于分子结构的基础研究和化学组成的分析领域, 对有机化合物的定性分析具有鲜明的特征性。因此，红外光谱有化合物“指纹”之称，是鉴定有机化合物和结构分析的重要工具。由于其专属性强各种基因吸收带信息多，固可用于固体、液体和气体定性和定量分析[1]。由于用红外光谱作样品分析时基本不需要处理，且不破坏和消耗样品，自身又无环境污染，因而被广泛运用，目前红外光谱广泛已应用于制浆造纸工业、临床医学和药学方面、农业方面、食品方面、环境科学、石油工业等学科领域，并随着技术和研究的深入越来越受到重视。 1、红外光谱法的基本原理红外吸收光谱是由分子振动能级的跃迁同时伴随转动能级跃迁而产生的，因此，红外光谱的吸收峰是有一定宽度的吸收带。物质吸收红外光应满足两个条件，即辐射应具有刚好能满足物质振动能级跃迁时所需的能量；辐射与物质之间有偶合作用。因此当一定频率的红外光照射分子时如果分子中某个基团的振动频率与其一致，同时分子在振动中伴随有偶极矩变化，这时物质的分子就产生红外吸收。

带电设备红外诊断技术应用导则

中华人民共和国电力行业标准带电设备红外诊断技术应用导则 DL/T 664—1999 Technical guide for infrared diagnosis of alive equipment 中华人民共和国国家经济贸易委员会1999-08-02批准1999-10-01实施前言本标准是根据原电力工业部1995年电力行业标准计划项目(技综［1995］15号文)的安排制定的。本标准项目承担单位为河北省电力局，由省局委托邯郸电业局承办。制定本标准的目的是指导设备管理人员和现场工作人员，应用红外诊断技术对带电设备的表面温度场进行检测和诊断，发现设备的缺陷和异常情况，为设备检修提供依据，为开展设备状态维修创造条件，提高设备运行的可靠率。本标准是在没有国内外类似标准借鉴的情况下，由起草人员经过调查研究，搜集了国内外的应用成果和科研成果，经过分析、综合和试验验证，多次征求专家意见，反复修改而制定的。本标准的实施将对电力行业红外诊断技术的进一步推广及设备检修制度的改革起推动作用。本标准的附录A、附录B、附录C都是标准的附录。本标准的附录D、附录E、附录F、附录G、附录H都是提示的附录。本标准由中国电力企业联合会标准化部提出并归口。本标准起草单位：邯郸电业局、华北电力科学研究院、国家电力公司热工研究院、福建省电力试验研究所、江西省电力试验研究所、广东省电力试验研究所、内蒙古电力科学研究院。本标准主要起草人：胡世征、程玉兰、廖福旺、陈洪岗、杨楚明、侯善敬、赵墨林、李世忠、申兴忠、胡洪钧、阎军、陈永义。本标准由中国电力企业联合会标准化部负责解释。 1 范围本标准规定了红外诊断对象、诊断方法和设备缺陷的判断依据，对红外检测和诊断技术管理工作提出了要求。本标准适用于电力行业中具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备。电力用户对带电设备进行红外检测和诊断时，可参照本标准执行。注：只要表面发出的红外辐射不受阻挡，都属于红外诊断技术的有效监测设备，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。 2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 755—87 旋转电机基本技术要求 GB 763—90 交流高压电器在长期工作时的发热

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

红外隐身原理及其应用技术

课程（论文）题目：红外隐身原理及其应用技术内容： 1 背景光电隐身技术可分为可见光隐身、红外隐身和激光隐身三大类。光电隐身起源于可见光隐身，成熟于红外隐身，发展于激光隐身。而现代红外隐身技术经历了探索时期(2 0世纪60年代以前)、技术全面发展时期(20世纪60～70 年代)和应用时期(20世纪80年代至今)。红外隐身技术于20世纪70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作，并取得了突破性进展，已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从20世纪80年代开始，国外陆海空三军研制的新式武器已经广泛采用了红外隐身技术。红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征，实现对目标的低可探测性。这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探测设备难以探测到目标。 2 红外隐身原理概述从红外物理学可知, 物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律决定：式中W——物体的总辐射出射度; σ——玻耳兹曼常数； ε——物体的发射率； T——物体的绝对温度。温度相同的物体，由于发射率的不同，在红外探测器上会显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景，所以采用低发射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低目标表面的温度，红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。红外侦察系统能探测目标的最大距离R为：式中J——目标的辐射强度； ——大气透过率； N A——光学系统的数值孔径； ——探测器的探测率； ω——瞬时视场； ——系统带宽； ——信号电平； ——噪声电平。红外隐身的主要目的是减少公式中第一项的各项取值,也就是说,目标的红外隐身应包括三方面内容,一是改变目标的红外辐射特性,即改变目标表面的发射率;二是降低目标的红外辐射强度,即通常所说的热抑制技术;三是调节红外辐射的传播途径(包括光谱转换技术)。改变目标红外辐射特性采用的技术 (1) 改变红外辐射波段改变红外辐射波段,一是使目标的红外辐射波段处于红外探测器的响

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

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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。
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? 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。
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《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。

红外技术应用及发展前景

目录一、摘要 (2) 二、红外技术的起源与发展 (3) 三、红外技术的应用 (4) 1、红外热像仪 (4) 2、红外光谱仪 (4) 3、红外传感器 (5) 四、红外技术的发展前景 (5) 1．红外技术的发展及主要应用领域 (5) 2．红外技术产业的主要领域方向 (6) 五、对红外技术课堂的意见及建议 (7)

摘要红外技术的英文名称是：Infrared Technique。红外技术的内容包含四个主要部分，红外辐射的性质，红外元件、部件的研制、把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械、红外技术在军事上和国民经济中的应用。红外技术发展的先导是红外探测器的发展。60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。红外应用产品种类繁多，应用广泛。红外线自1800年被发现以来，人们对她的研究从来没有停止过，目前已经开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、航空到军事等领域，几乎处处都能看到红外的身影。本文选择了红外热像、红外通讯、红外光谱仪、红外传感器等几个比较大的产品领域做介绍。红外技术的发展前景十分的广阔，在军用和民用领域都有着极其广阔的应用。按应用领域可分为：安防领域、消防领域、电力领域、企业制程控制领域、医疗领域、建筑领域、遥感领域等。最后，提出对这门课程的意见及建议。我认为每节课都应有具体的任务，明确的目的和要求，每节课都给学生留有思考的空间。课堂教学的形式是多样的，教学形式是实现教学目的一种手段，是为课堂教学服务的。关键字：红外辐射外探测器红外线

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：

红外测温仪故障诊断

红外测温仪故障诊断故障诊断症状问题动作 OL（在显示屏上）目标温度超出范围选择指标范围之内的目标-OL（在显示屏上）目标温度低于范围选择指标范围之内的目标电池低电量更换电池。显示屏空白可能电池耗尽检查和/或更换电池。激光不工作1.电池低电量或电池耗尽 2.环境温度高于40℃(104℉) 1.更换电池。 2.适合用于环境温度低的区域蜂鸣器长响是否有设置High/Low功能，并且测量值有超限值重新设置或取消限值设定。安全须知警告警告说明对用户可能造成危害状况的动作。为避免触电或人身伤害，请遵循以下指南：请勿将激光直接对准眼睛或间接反射的表面上。在使用测温仪之前，请检查机箱。如果测温仪已经损坏，请勿使用。查看是否有损坏或缺少塑胶件。出现电池指示符“”时应尽快更换电池。若测温仪工作失常，请勿使用。仪表的保护措施可能已遭破坏。若有疑问，应把测温仪送去维修。切勿在爆炸性的气体、蒸汽或灰尘附近使用测温仪。

为了避免灼伤危险，请记住反射率高的物体通常会使温度测量值低于物体的实际温度。如果未按照本手册规定的方式使用本设备，设备提供的保护可能会遭到破坏。小心为避免损坏测温仪或被测设备，请保护它们免于下列伤害：来自包括电焊机、电感应加热器等的EMF（电磁场）。静电。热冲击(由较大或突然的环境温度变化所造成–使用前等待30分钟使测温仪稳定)。不要让测温仪一直开着或靠近高温物体。测温仪上和手册中的各种符号和安全标志。(如图1所示) 符号解释危害风险。重要信息。查看手册。警告。激光。电池低电压警告图1 符号和安全标志特性测温仪组成部件如图 2所示。其特性如下： 1.单点激光瞄准。 2.智能USB供电。 3.二级白色背光显示屏(USB连接时，仪表自动开启此功能)。

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。

红外遥感技术及其应用

热红外遥感技术及其应用红外遥感是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0.76——1000微米之间，是应用红外遥感器探测远距离外的植被等地物所反射或辐射红外特性差异的信息，以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。因为红外遥感在电磁波谱红外谱段进行，主要感受地面物体反射或自身辐射的红外线，有时可不受黑夜限制。又由于红外线波长较长，大气中穿透力强，红外摄影时不受烟雾影响，透过很厚的大气层仍能拍摄到地面清晰的像片。用于红外遥感的传感器有黑白红外摄影、彩色红外摄影、红外扫描仪和红外辐射计。红外遥感技术（thermal infrared remote sensing）利用电磁波谱中8～14μm热红外波段本身和在大气中传输的物理特性的遥感技术统称。所有的物质，只要其温度超过绝对零度，就会不断发射红外能量。常温的地表物体发射的红外能量主要在大于3μm的中远红外区，是热辐射。它不仅与物质的表面状态有关，而且是物质内部组成和温度的函数。在大气传输过程中，它能通过3-5μm和 8-14μm两个窗口。热红外遥感就是利用星载或机载传感器收集、记录地物的这种热红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量等。红外遥感探测的应用随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展，例如在水质监测、裸土湿度、遥感考古、赤潮遥感监等等，这些技术的发展极大地促进了生产生活的进步，。下面将简略介绍这几项技术。 1 遥感技术在水质监测中的应用 1.1 水体遥感监测原理利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图像中体

红外技术在电力设备故障诊断中的应用

红外技术在电力设备故障诊断中的应用-电气论文红外技术在电力设备故障诊断中的应用江双华（国网甘肃省电力公司检修公司变电检修中心，甘肃兰州730050）【摘要】本文论述了电力设备故障红外诊断的原理和在设备故障诊断中的重要作用，分析了高压电力设备各种内外部故障的红外热像特征和典型图谱，及影响电气设备故障红外检测诊断的有关因素，并提出了在以后的应用过程中应注重的问题。关键词红外技术；电力设备；故障诊断 0引言红外技术是研究红外辐射的产生、传递、转换、探测并实现在实际工作中应用的一门技术。随着科学技术的发展，红外技术现已发展成为一门深受广泛重视的高新技术。它以人眼看不见的红外辐射作为传递信息的载体，可以把人们的视野带入一个不可见的世界，因此，现代红外技术在许多领域都得到了重要的应用。红外技术在电力生产中也发挥着重要的作用，目前，大多电力实验研究机构和一些大型发电厂及大部分供电公司都配置了先进的红外热成像仪，广泛用于电力生产的设备普查、故障探测及诊断，大大提高了电力设备探测和诊断的技术水平。 1红外诊断技术在电力生产中的应用电力安全运行最大特点是供电的连续性，而影响安全运行因素是故障出现的突发性和频发性，电气设备一旦有故障就会直接或间接带来经济损失，这就对电力设备安全可靠地运行提出更高的要求。为了更多、更及时发现设备缺陷，我们采用设备在不停电的在线检测一一红外测温，主要是解决热故障的诊断。对运行中的高压电气设备来说，由于红外诊断技术能在不停电状态下，通过运行设备的

热分布以扫描成像的方式进行远距离实时在线诊断，这比传统的停电预防性实验更能有效的检测出与运行电压、负荷电流有关的设备缺陷。大多数运行中的电气设备发生故障时，会导致设备温度发生异常变化，即设备的发热故障，因此红外测温故障诊断技术在电力行业得到了广泛应用。 2影响红外在线检测与故障诊断结果的各种因素在对电气设备故障进行红外检测（尤其在户外现场作业）和故障诊断时，往往受到各种不利因素的限制，以至影响检测的准确性和诊断的可靠性。 2.1运行状态的影响电气设备无论是电流效应引起的导电回路故障、电压效应引起的绝缘介质故障或是电压分布不均匀和泄漏电流过大故障还是电磁效应引起的漏磁涡流故障，产生的设备发热与温升，都分别与设备运行状态有关。因此设备的工作电压和负荷电流的大小将直接影响到红外检测和故障诊断的效果。如果没有加载运行，或者负荷很低，则会是设备故障发热不明显，即使存在较严重的故障，也不可能以特征性热异常的形式暴露出来。只有当设备在额定电压下运行，而且负荷越大时，发热及温升越严重，故障点的特征性热异常也暴露的越明显。因此在进行红外检测时，为了能够取得可靠的检测效果，要尽量保障设备在额定电压和满负荷下运行，至少应在进行检测过程的一段时间内使设备负荷不低于额定负荷得30%。 2.2设备表面发射率的影响 1）可以运用图像运算方法消除发射率影响。2）对于需要经常进行红外检测的故障频发设备部件，可以运用敷涂适当漆料涂层使发射率恒定的方法来增大和稳定其发射率值，从而获得可靠的结果。 2.3大气衰减的影响

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，

红外光谱分析技术及其应用

红外光谱分析技术及其应用（作者： _________ 单位：___________ 邮编： ___________ ）作者：范雪芳徐淼侯晓涛王帅李洪宇张丽华【摘要】红外光谱（IR）分析技术是一门发展迅猛的高新技术，与传统分析技术相比，红外光谱分析技术具有分析速度快，样品用量少，无破坏无污染等特点。红外光谱测定的是物质中分子的吸收光谱，不同的物质会有其特征指纹的特性，利用红外指纹图谱技术对中成药进行质量鉴定与分析，借助计算机和模式识别等技术，以综合的、宏观的、非线性的分析理念和质量控制模式来评价中药的真伪优劣【关键词】红外光谱；红外指纹图谱技术【Abstract ] Infrared spectrum （IR） is a fast developing newly tech no logy. Comparedwith traditi onal an alysis tech no logy, IR possesses characters of fast analysis, little sample, no breach and no pollution. IR measures the absorption spectrum of molecule, and different substances have different fingerprint patter ns. Thus, IR tech no logy can be applied to detect and an alyze the quality of traditi onal Chin ese drug. Using the computer, pattern recognition and so on, we can estimate if

红外检测与诊断技术

近红外光谱技术在医药领域应用的新进展摘要近红外光谱技术是20世纪90年代以来发展最快、最近引入注目的光谱分析技之一,该技术在许多领域有着广泛的应用,尤其在医药领域.本文简要介绍了近红外光谱技术的特点,综述了近几年该技术在药物和临床分析中新的应用,初步探讨了该技术在医药领域应用中存在的局限性和今后发展的方向,并对该技术在医药领域中的应用前景进行了展望. 关键词:近红外光谱, 药物分析, 临床应用, 局限性, 综述 . 引言近红外光( NIR)是介于可见光( Vis) 和中红外(MIR)之间的电磁辐射波, 美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为 780~ 2 526 nm 的区域, 是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区 [ 1].近红外光谱区与有机分子中含氢基团( OH、NH、CH) 振动的合频和各级倍频的收区一致,通过扫描样品的近红外光谱, 可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息,而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低, 不破坏样品, 不消耗化学试剂, 不污染环境等优点, 因此该技术受到越来越多人的青睐. 近红外光谱技术量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使其具有典型的时代特征, 20 世纪 90 年代以来, 近红外光谱技术已成为发展最快, 最引人注目的光谱分析技术,在许多领域( 农业和食品等) 检测中已作

为官方认证的检测技术, 同时在纺织、聚合物、药物、石油化工、生化和环保等领域也得到了广泛的应用 [ 2~ 9]. 除了早期的应用外, 近几年人们又利用该技术检测物质的纯度, 解释物质的结构, 预测、评价生物的某些生理现象及变化, 监测一些天体的变化等 [10, 11]. 本文主要介绍了近红外光谱技术的特点; 综述了近几年该技术在医药分析中新的应用; 探讨了其在医药应用中存在的局限性和今后发展的方向; 并对其在医药领域应用的前景进行了展望. 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0.76～1000μm 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 10103?≈cm/s 红外辐射的波长 ωλc = 式中：C:速度 λ：波长

红外成像技术在军事上的应用

红外成像技术的发展及应用阅读人数：13人页数：7页yangfamingsg 红外成像技术的发展及应用热成像仪是从对红外线敏感的光敏元件上发展而来，但是光敏元件只能判断有没有红外线，无法呈现出图像。在第二次世界大战中交战各国对热成像仪的军事用途表现出了兴趣，对其进行了零星的研究和小规模应用,1943年美国就与RNO合作生产了一款代号M12的机型，其功能和外观已经能看出热成像仪的雏形，这应该算是最找的一款热成像仪，算是热成像仪的鼻祖。 1952年，一款非常重要的材料研-锑化铟被开发出来，这种新的半导体材料促进了红外线热成像仪的进一步发展。不久之后，德州仪器和RNO公司联合开发出了具有实用价值的前视红外线（Forward looking infrared）热成像仪。这一系统采用的是单原件感光，利用机械装置控制镜片转动，将光线反射到感光元件上。随着碲镉汞材料制造工艺的成熟，在军事领域大规模采用热成像仪成为了可能。60年代之后出现了由60或更多的感光元件组成的线性整列，美国的RNO公司将热成像仪的应用拓展至民用领域发展。然而由于最初采用的是非制冷感光元件，制冷部件加上机械扫描机构使得整个系统非常庞大。等到CCD技术成熟之后，焦平面阵列式热成像仪取代了机械扫描式热成像仪。至80年代半导体制冷技术取代了液氮、压缩机制冷之后开始出现了便携、手持的热成像仪。90年代之后,RNO公司又开发 1/7 出了基于非晶硅的非制冷红外焦平面阵列，进一步降低了热成像仪的生产成本。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2~1000微米的部分称为热红外线。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。全球红外热像仪市场发展具有广阔的前景并呈现良好的发展趋势。红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像 2/7 的高科技产品。红外热像仪具有很高的军事应用价值和民用价值。在军事上，红外热像仪可应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾等诸多方面。红外热像仪行业是一个发展前景非常广阔的新兴高科技产业，红外热像仪广泛应用于军民两个领域。在现代战争条件下，红外热像仪已在卫星、导弹、飞机等军事武器上获得了广泛的应用；同时，随着