第2章 红外热像检测技术

合集下载

《红外热像检测基本知识》课件

《红外热像检测基本知识》课件
由于物体被加热,其分子内原子的相对振动,分 子转动,晶体中原子的振动都随之被激发到更高 能级。当它向下跃迁时,就进行辐射,这种辐射 称之为热辐射。
物体接收的入射辐射
➢ 吸收—物体获得并保存来自外界的辐射 ➢ 反射—物体弹回来自外界的辐射 ➢ 透射—来自外界的辐射经过物体穿透出去
入射辐射对物体的作用
谢谢!
冰块红外热像图
红外线传播
➢ 红外线在大气中穿透比较好的波段,称为大气窗口
➢ 短波窗口 1--5μm之间
➢ 长波窗口 8--14μm之间
可见光 短波窗口
长波窗口
目录
一、红外线的定义和特性 二、物体的热辐射 三、红外发射率的概念 四、红外发射率简单测试方法
热辐射的传导
➢ 辐射是从物质内部发射出来的能量
红外热像检测基本知识 ———红外检测技术
目标
一、了解红外线基本概念 二、了解红外发射率概念 三、熟悉红外发射率简单测试方法
目录
一、红外线的定义和特性 二、物体的热辐射 三、红外发射率的概念 四、红外发射率简单测试方法
什么是红外线?
波长范围 (0.75µm1000µm)
红外线特性
➢ 高于绝对零度(-273.16℃)的物体都会发出红外线
目录
一、红外线的定义和特性 二、物体的热辐射 三、红外发射率的概念 四、红外发射率简单测试方法
红外发射率简单测试方法
1、设置黑胶带的发射率(0.95) 2、测量胶带温度(用点温或区域平均温),记下所测温度 3、再将点或区域移动到样品上,改变发射率,直到温度与 刚才所记的温度相同,记下此时发射率既是
物体发出的红外辐射
➢ 自身的红外辐射是各个方向的
红外辐射对物体的作用
实际物体的红外辐射

红外热成像技术的原理和应用

红外热成像技术的原理和应用

红外热成像技术的原理和应用一、概述随着现代科技的快速发展,越来越多的新型技术得以应用到生产和生活中。

其中,红外热成像技术(infrared thermal imaging technology)是一种重要的热力学检测工具,其可以通过红外线热辐射捕捉物体表面温度分布信息,实现对物体内部温度分布的无损检测和图像显示。

二、原理红外线是电磁波谱中波长大于0.75μm小于1000μm的中红外光线,其在材料中的传播是基于物体热能的辐射传输方式,其中物体表面温度越高,其辐射出来的红外线能量越大。

红外热成像技术利用热红外波段的红外线辐射进行测量,检测物体表面温度变化,然后将检测结果反映到热成像仪中,输出一张反映物体表面温度分布的热成像图。

三、分类根据热成像仪的工作方式和应用领域不同,红外热成像技术可以分为以下几种类型。

1. 主动式红外热成像技术主动式红外热成像技术是通过激励器来产生红外线辐射以供检测的技术。

常见的主动式红外热成像技术有激光探测器、偏置探测器和光纤传感器等。

2. 被动式红外热成像技术被动式红外热成像技术是依靠被检测物体的红外线辐射来进行测量的技术。

常见的被动式红外热成像技术有基于微波红外成像仪、红外线放射成像仪和红外线热像仪等。

3. 红外热成像技术的应用领域红外热成像技术具有大范围、非接触、高精度等优点,因此被广泛应用于以下领域。

(1)工业制造中的检测应用在工业制造中,红外热成像技术可以用于检测工艺中产生的温度变化来了解设备运行是否正常,及时预防它产生异常状况。

比如,利用红外热成像技术对汽车轮胎进行检测,可以检测到轮胎胎面与路面接触部位是否存在磨损、裂缝、脱胎等异常情况。

(2)建筑工程中的应用红外热成像技术可以用于建筑工程中的能耗分析和建筑物检测。

通过测量建筑物表面温度分布,可以判断建筑物的保温效果,有助于建筑物节能和减排。

除此之外,将红外热成像技术应用于建筑缺陷探测,也可以提高建筑物的安全性和可靠性。

红外热象图检查

红外热象图检查

红外热象图检查红外热像图检查红外热像图检查是一种非接触、快速、准确测量物体表面温度的技术。

它利用物体发出的红外辐射来生成图像,并通过图像来分析物体的温度分布和热量传递情况。

红外热像图检查在许多领域有广泛应用,如工业、建筑、医疗、军事等。

本文将详细介绍红外热像图检查的原理和应用。

红外热像图检查的原理基于物体温度与其发射的红外辐射强度之间的关系。

根据斯特藩—玻尔兹曼定律,物体的热辐射功率与其温度的四次方成正比。

因此,通过测量物体的红外辐射强度,可以推断出物体的温度。

在红外热像图检查中,使用红外热像仪来记录物体表面的红外辐射强度,并将其转换为图像。

红外热像仪是一种专门用于测量红外辐射的仪器,它由红外透镜、红外传感器、信号处理器和显示屏等组件构成。

当红外辐射通过透镜聚焦到传感器上时,传感器将红外辐射转换为电信号,并经信号处理器处理后显示在显示屏上,形成红外热像图。

红外热像图检查可以用于许多方面。

在工业领域,例如电力设备检测,红外热像图检查可以帮助工程师及时发现设备的异常热点,预测故障并采取相应措施进行维修,有效避免设备事故造成的损失。

同样,在建筑领域,红外热像图检查可以帮助检测建筑物的热漏点,指导改善建筑的节能性能。

在医学领域,红外热像图检查可以用于检测人体的热分布,帮助诊断疾病和监测病情。

除了这些应用领域外,红外热像图检查还可以用于环境监测、军事侦察等方面。

例如,在环境监测中,红外热像图检查可以用于监测地表温度和水域温度等,对气候变化有着重要作用。

在军事侦察中,红外热像图检查可以帮助军队发现敌人的隐藏位置,提供战场情报支持。

红外热像图检查有许多优点。

首先,它是非接触式的测量方法,无需与被测物体接触,减少了测量过程中对物体的干扰。

其次,红外热像图检查可以快速地获取大量数据,并通过图像直观地呈现出来,方便分析和判断。

此外,红外热像图检查对测量的物体无论是固体、液体还是气体均可适用,并且不受光照条件的影响。

红外热成像技术

红外热成像技术
对生产线、设备等进行实时监 测,提高生产效率和产品质量

环境监测
监测大气、土壤、水资源等环 境指标,助力环境保护和治理

THANK YOU
感谢观看
环境质量监测
利用红外热成像技术可以监测城市空气质量、工业污染等环境问题 ,帮助政府部门制定环境保护政策。
生态保护
红外热成像技术可以观察动植物体的温度分布,为生态保护域,红外热成像技 术可以用于火灾监测、救援和灭 火,提高安全保障水平。
交通安全
在交通安全领域,红外热成像技 术可以用于夜间和恶劣天气下的 道路监测,提高交通安全保障能 力。
未来红外热成像技术的发 展方向
提高图像质量
高分辨率
提高红外热成像的分辨率,使得能够更清晰地识 别目标细节。
灵敏度提升
增强红外探测器的灵敏度,提高对微弱热辐射的 检测能力。
动态范围扩展
增大红外热成像的动态范围,使其能够适应更广 泛的温度变化。
降低成本
1 2
批量生产
通过规模化生产,降低红外热成像设备的制造成 本。
红外热成像技术的应用领域
• 医疗领域:红外热成像技术在医疗领域的应用包括无创检测、疾病诊断、理疗 等。例如,通过红外热成像技术可以检测出肿瘤、炎症等病变部位的温度异常 ,为医生提供有价值的诊断信息。
• 工业领域:在工业领域,红外热成像技术可用于检测设备故障、评估产品质量 等。例如,对电力设备进行红外热成像检测,能够发现潜在的故障和隐患,提 高设备运行的安全性和稳定性。
材料成本降低
研发低成本、高性能的红外材料,降低设备采购 成本。
3
技术创新
持续推动红外热成像技术的创新与优化,降低维 护与升级成本。
发展新型应用领域

红外热成像技术

红外热成像技术

红外热成像技术红外热成像技术是一种利用物体发出的红外辐射来生成热图的技术。

它能够实时、无接触地检测和记录物体表面的温度分布,为许多领域提供了极大的便利。

红外热成像技术的原理是基于物体的温度与其发射的红外辐射之间的关系。

根据Planck的辐射定律,物体的红外辐射与其温度成正比。

因此,通过测量物体发射的红外辐射强度,可以推算出物体的温度。

红外热成像技术广泛应用于各个领域。

在工业领域,红外热成像技术可以用来检测设备、机器以及电路板的异常热点,从而提前发现潜在故障,做到预防性维护,提高设备运行的可靠性和安全性。

在建筑领域,红外热成像技术可以用来检测建筑物的热漏点和隐蔽的漏水问题,帮助修复和改善建筑物的能源效率。

在医学领域,红外热成像技术可以用来检测人体的体温分布,辅助诊断疾病,如乳腺癌、关节炎等。

此外,红外热成像技术也被广泛应用于军事、环境监测、消防等领域。

红外热成像技术的应用还在不断拓展。

随着科学技术的进步,红外热成像技术的分辨率和灵敏度不断提高,仪器的体积也越来越小,价格也逐渐下降。

这使得红外热成像技术在更多领域得到了广泛应用。

虽然红外热成像技术有着广泛的应用前景,但也存在一些限制。

例如,红外热成像技术对天气条件的要求较高,在夜晚、多云或高湿度的环境中,会受到大气吸收和散射的影响,导致成像质量下降。

此外,由于红外热成像技术只能测量物体表面的温度,对于深层或内部温度分布的测量较为困难。

红外热成像技术的发展离不开红外热成像仪器的进步。

近年来,热成像仪器实现了数字化、便携化和多功能化的发展。

便携式热成像仪器使得红外热成像技术得以在户外和场地条件下进行应用,极大地方便了使用者。

同时,数字化的热成像仪器也提供了更多的图像处理和分析功能,使得数据的获取和解读更加准确和方便。

红外热成像技术在应急救援、安全监测和预防性维护等方面有着重要的作用。

例如,在火灾逃生过程中,红外热成像技术可以帮助救援人员快速定位人员,并判断其活动状态。

电力设备红外热像检测技术

电力设备红外热像检测技术

电力设备红外热像检测技术红外热像检测技术是一种利用红外热像仪对电力设备进行非接触式的检测技术,通过测量目标表面的红外辐射,可以获取目标的温度信息,并将其转换为热像图显示出来。

这一技术在电力设备的检测和维护中起着至关重要的作用,有助于提前发现设备的故障和隐患,避免事故的发生,保障电网的安全稳定运行。

一、红外热像检测技术原理红外热像检测技术基于目标本身的温度辐射特性,利用红外热像仪捕捉目标表面的红外辐射,并将其转化为电信号进行处理,最终形成热像图像。

红外热像仪通过不同颜色和亮度来表示不同温度的目标,从而帮助用户识别目标的温度分布情况。

红外热像检测技术的核心就在于利用目标的温度信息进行故障诊断和预防。

二、红外热像检测技术在电力设备中的应用与优势1. 传统的电力设备检测方法主要依靠目视和接触式的检测手段,有时无法及时准确地发现设备的隐患。

而红外热像检测技术可以在不接触目标的情况下获得目标的温度信息,避免了对设备的破坏,提高了检测的效率和安全性。

2. 红外热像检测技术具有高精度、快速、非接触等优势,可以实时监测电力设备的工作情况,帮助运维人员快速发现设备的异常情况,提前预防事故的发生。

3. 红外热像检测技术在电力设备中的应用场景多样,如变压器、开关柜、配电室、高压线路等,可以对各种类型的设备进行全方位的监测,为设备维护提供了重要的参考依据。

三、红外热像检测技术在电力设备中的实际应用举例1. 变压器绝缘状态监测变压器是电力系统中最重要的设备之一,在运行过程中往往会受到环境、负载、过压等因素的影响,导致变压器绝缘层的老化、破损等问题。

红外热像检测技术可以帮助运维人员及时发现变压器绝缘层的异常情况,减少因此导致的故障和停电。

2. 开关柜温度监测开关柜是电力系统中的重要设备之一,其内部设备集成密集,工作温度高,一旦出现故障易引发火灾等严重事故。

利用红外热像检测技术可以对开关柜内部设备的温度分布进行监测,帮助检测潜在的故障点,预防事故的发生。

电力设备红外热像检测技术三篇

电力设备红外热像检测技术三篇

电力设备红外热像检测技术三篇第一篇:红外热像检测技术在电力配电设备中的应用随着电力系统的不断发展和扩大,对电力设备的可靠性和安全性要求也逐渐增加。

红外热像检测技术作为一种无接触型的检测方法,因其能够实时、准确地检测电力设备的热量分布情况,成为了电力巡检和维护工作中不可或缺的重要手段。

本文将着重介绍红外热像检测技术在电力配电设备中的应用。

第一节:红外热像检测技术的原理和特点(详细介绍红外热像检测技术的原理,包括红外辐射、红外探测器、图像处理等内容。

同时分析该技术的特点,如实时性、无损检测、高分辨率等)第二节:红外热像检测在高压开关设备中的应用(以高压开关设备为例,详细介绍红外热像检测技术在该设备中的应用。

包括检测热点、异常温升、接触异常等情况,并举例说明其在高压开关设备维护中的作用和意义。

)第三节:红外热像检测在变压器中的应用(以变压器为例,详细介绍红外热像检测技术在该设备中的应用。

包括检测绕组异常、接触不良、设备过载等情况,并举例说明其在变压器维护中的作用和意义。

)第四节:红外热像检测在电缆线路中的应用(以电缆线路为例,详细介绍红外热像检测技术在该设备中的应用。

包括检测电缆接头、绝缘子、接地情况等问题,并举例说明其在电缆线路维护中的作用和意义。

)第五节:红外热像检测技术的优势和局限性(分析红外热像检测技术的优势,如快速、准确等,同时也要明确该技术的局限性,如环境干扰、设备复杂性等问题。

)结论:红外热像检测技术因其快速、准确、无损等优势,在电力设备中的应用越来越广泛。

然而,也要清楚该技术的局限性,并在实际应用中结合其他检测手段,共同提高电力设备的可靠性和安全性。

第二篇:红外热像检测技术在风电设备中的应用风力发电作为一种清洁能源的代表,正越来越受到关注。

然而,风电设备的运行可靠性和安全性也是需要重视的问题。

本文将以红外热像检测技术为切入点,介绍其在风电设备中的应用,旨在提高风力发电系统的可靠性和安全性。

品检中的红外热像仪检测技术应用

品检中的红外热像仪检测技术应用

品检中的红外热像仪检测技术应用红外热像仪是一种利用红外线辐射技术来探测和显示物体表面温度分布的仪器。

它具有非接触、快速、准确的特点,广泛应用于品检领域。

本文将介绍红外热像仪检测技术在品检中的应用。

红外热像仪在品检中的主要应用之一是检测电气设备的异常情况。

在生产工程中,电气设备的温度异常往往是故障的一个重要指标。

传统的温度检测方法需要在设备表面粘贴温度传感器,并通过有线连接到测温仪器。

而红外热像仪可以实现非接触式的温度检测,只需对准设备表面进行扫描即可获取全面的温度分布图像,从而准确判断设备是否存在温度异常,并及时采取措施避免故障的发生。

红外热像仪还可以用于检测建筑物中的能源损失情况。

在建筑物的运行过程中,能源的损耗是不可避免的。

然而,过多的能源损耗会导致额外的负担和资源浪费。

利用红外热像仪,可以对建筑物外墙、窗户、门等部位进行扫描,快速获得它们的热量分布情况。

通过分析这些图像,我们可以确定哪些部位存在能源损失,并及时采取维修或改进措施,提高能源利用效率,减少浪费,节约成本。

红外热像仪在制造业中的应用也非常广泛。

在制造过程中,产品的质量控制是至关重要的。

红外热像仪可以检测产品表面的温度分布,通过分析图像来评估产品的质量。

例如,在焊接过程中,红外热像仪可以检测焊缝的温度分布,以确保焊接质量;在注塑成型过程中,红外热像仪可以检测模具温度分布,以避免产品质量不良。

这些应用可以提高制造过程的稳定性和一致性,保证产品的品质。

红外热像仪在食品行业中也得到了广泛应用。

食品的质量和安全性是对食品行业的重要要求。

红外热像仪可以用于检测食品的温度分布,以确保食品的烹饪和贮存过程中的安全性。

例如,在烤肉或烘烤食品的过程中,红外热像仪可以检测食品的温度,并确保其达到适宜的烹饪温度;在食品冷藏和储存中,红外热像仪可以检测冷藏设备或存储场所的温度分布,以保证食品的质量和安全。

综上所述,红外热像仪在品检中的应用准确、高效、非接触,并且具有广泛的适用性。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第二章红外热像检测技术(湖北公司)目录第二章红外热像检测技术(湖北公司) (1)第一节红外热像检测技术概述 (3)一、红外检测技术的发展历程 (3)二、红外检测技术应用情况 (3)第二节红外热像检测技术基本原理 (5)一、红外线的基本知识 (5)二、红外热像仪组成及基本原理 (7)三、电网设备发热机理 (9)第三节红外热像检测及诊断方法 (10)一、红外检测方法 (10)二、红外热成像仪的使用 (12)第四节红外热像典型实际案例分析 (26)一、红外热像检测110kV鸣谦变电站35kV402断路器C相内部发热 (26)二、红外热像检测发现220kV电容式电压互感器套管过热 (29)三、电网设备状态检测技术应用案例 (33)四、红外热像检测发现35kV避雷器本体过热 (35)内容概要红外热成像是以设备的热分布状态为依据对设备运行状态良好与否进行诊断的技术,它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像的优点。

由于电气设备的红外热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写,而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征,因而,采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来高效诊断设备的运行状态及其存在的隐患缺陷。

本章第一节介绍了红外线的发现及发展经过,并把目前最普遍的红外热成像技术应用现状做了描述。

第二节讲述了红外线的基本知识;红外热成像技术的基本原理;输变电电网设备发热机理及故障类型。

第三节对各种类型输变电设备红外热像检测的要求;现场红外热像仪使用方法技巧;分析诊断方法及标准做了详细说明。

最后,第四节收集了4个比较有代表性的电气设备红外检测诊断的案例供大家参考借鉴。

第一节红外热像检测技术概述一、红外检测技术的发展历程1800年英国的天文学家Mr.William Herschel 用水银温度计在红光外侧发现一种人眼看不见的“热线”,后来称为“红外线”,也就是“红外辐射”。

Mr.William Herschel在1830年提出了辐射热电偶探测器,1840年根据物体不同的温度分布,制定了温度谱图。

红外技术最初应用于军事,20世纪60年代初, 世界上第一台用于工业检测领域的红外热成像仪(THV651)诞生(AGA),尽管体积庞大而笨重,但很快作为一种检测工具在各种应用中找到了它的位置,特别是在电力维修保养中体现了它的重要价值,与当时的瑞典国家电力公司合作,首次用于电力设备检测。

红外技术的高级发展应用是红外自动目标识别技术,系统通过与可见光组成的多功能传感器,配用多功能目标捕捉处理器,以及信息处理技术,对目标实现高速、自动、可靠地探测、识别、测距、定位、跟踪及故障判别。

红外热像检测技术是随着红外探测器的发展而发展的。

红外探测器经历了光机扫描探测器、焦平面制冷式探测器和焦平面非制冷式探测器。

在21世纪初,我国建成红外热成像技术民用产品生产基地,引进国外的焦平面非制冷式探测器,推进红外技术在国内的组装生产和推广应用,现阶段焦平面非制冷式探测器是电力设备检测最主流的应用方式。

二、红外检测技术应用情况目前,在输变电设备红外检测应用中,依据载体的不同主要有以下四种方式:(一)手持式、便携式红外热像仪手持式、便携式红外热像仪在电力设备带电检测中已经广泛使用。

具有灵活、使用效率高、诊断实时的优点,是目前常规巡检普测和精确测温的主要使用方式。

(二)固定式、移动式连续监测在线式红外热像仪在线式红外热像仪主要用于无人值守变电站、重点设备的连续监测,以红外热成像和可见光视频监控为主,智能辅助系统为铺,具有自动巡检、自动预警、远程控制、远程监视以及报警等功能。

在线式红外热像仪分固定式、移动式两种。

固定式为定点安装,可实现重点设备的长时间连续监测数据记录,运行状态变化预警,加装预置位云台后也可以做到比较大的安装区域设备覆盖。

移动式的优势是布点灵活,可监测设备覆盖全面,适合隐患设备的后期分析监测、缺陷设备检修前的运行监测。

图2-1 连续监测在线式红外热像仪(三)线路巡检车载式、机载吊舱式红外热像仪车载红外监控系统主要应用于城市配网和沿路线路检测,可大幅提高人力巡检效率,快速便捷。

图2-2 车载式、机载吊舱式红外热像仪无人机巡检技术是近几年兴起的高科技巡检技术。

根据无人机载荷及大小可将无人机分为小型无人机、中型无人机、大型无人机。

小型无人机主要指旋翼型无人机,一般飞行时间约40分钟,载荷1-2公斤,有个别先进的小型无人机可飞行2小时,搭载小型红外热像仪可实现实时测温、拍照、录像、存储等基本巡检工作。

单次飞行可实现少量杆塔巡检工作。

中型无人机主要搭载6-8公斤吊舱完成巡检工作,配合出色的飞控可以实现超视距3-4公里范围内的线路巡检任务,可搭载高清相机和热像仪,可叠加地理信息坐标、定位杆塔、实时测温分析等。

大型无人机可搭载20公斤及以上吊舱设备完成数十公里范围的线路巡检工作,红外、紫外、可见光数据可以通过地面控制站实时传输,地面数据分析系统可系统化处理采集到的所有数据。

直升机巡检系统主要依靠30公斤左右的光电吊舱设备对超高压、特高压线路进行巡检,可记录红外、紫外、可见光等数据。

采集的数据通过地面数据处理系统实现系统化管理、专业分析、快速报告、各基地信息共享等。

(四)巡检机器人红外热像仪变电站智能巡检系统是集机电一体化技术、多传感器融合技术、磁导航技术、机器人视觉技术、红外检测技术于一体的智能系统。

解决了人工巡检劳动强度大等问题。

通过对图像进行分析和判断,及时发现电力设备的缺陷、外观异常等问题,为各类变电站和换流站的巡检工作提供了一种创新型的技术检测手段,提高了电网的可靠稳定运行水平。

图2-3 红外机器人第二节红外热像检测技术基本原理一、红外线的基本知识(一)红外辐射的发射及其规律红外辐射是指电磁波谱中比微波波长短、比可见光波长长(0.75μm<λ<1000μm)的电磁波。

图2-4 电磁辐射频谱图自然界一切温度高于绝对零度(-273.16℃)的物体,都会不停地辐射出红外线,辐射出的红外线带有物体的温度特征信息。

这是红外技术探测物体温度高低和温度场分布的理论依据和客观基础。

物体红外辐射的基本规律普遍从一种简单的模型——黑体入手。

所谓黑体,就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体。

自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1),所以,黑体只是一种理想化的物体模型。

但是黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础,它揭示了黑体发射的红外辐射随温度及波长而变化的定量关系。

红外辐射主要有以下四个定律。

1.辐射的光谱分布规律—普朗克辐射定律:是描述温度、波长和辐射功率之间的关系, 是所有定量计算红外辐射的基础。

一个绝对温度为T(K)的黑体,单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)Mλb (T)与波长λ、温度T满足下列关系:Mλb (T)=C1λ-5[EXP(C2/λT)-1]-1式中C1—第一辐射常数,C1=2πhc2=3.7415×108w·m-2·um4C2—第二辐射常数,C2=hc/k=1.43879×104um·k2.维恩位移定理: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。

式中:λ为峰值波长,单位μm; T 为物体的绝对温度,单位 K3.斯蒂芬—波尔兹曼定律:是描述黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率M b(T)随其温度的变化规律。

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。

M b(T)=∫0∞Mλb(T)dλ=σT4式中σ=π4C1/(15C24)=5.6697×10-8w/(m2·k4)4.朗伯余弦定律: 是黑体在任意方向上的辐射强度与观测方向相对于辐射表面法线夹角的余弦成正比,即Iθ=I0COSθ。

表明黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。

因此,实际做红外检测时,应尽可能选择在被测表面法线方向进行。

图2-5 朗伯余弦定律示意图(二)实际物体的红外辐射实际的物体并不是黑体,它具有吸收、辐射、反射、穿透红外辐射的能力。

吸收为物体获得并保存来自外界的辐射;辐射为物体自身发出的辐射;反射为物体弹回来自外界的辐射;透射为来自外界的辐射经过物体穿透出去。

但对大多数物体来说,对红外辐射不透明,即透射率τ=0。

所以对于实际测量来说,辐射率ε和反射率ρ满足:ε+ρ=1图2-6 实际物体的红外辐射实际物体的辐射由两部分组成:自身辐射和反射环境辐射。

光滑表面的反射率较高,容易受环境影响(反光)。

粗躁表面的辐射率较高。

(三)辐射率物体的辐射能力表述为辐射率(Emissivity简写为ε)是描述物体辐射本领的参数。

物体自身辐射量取决于物体自身的温度以及它的表面辐射率。

温度一样的物体,高辐射率物体的辐射要比低辐射率物体的辐射要多。

如图2-7茶壶中装满热水,茶壶右边玻璃的表面辐射率比左边不锈钢的高,尽管两部分的温度相同,但右边的辐射要比左边的高,用红外热像仪观看,右边看上去要比左边热。

图2-7 可见光与红外图像物体表面不同的材料、温度、表面光滑度、颜色等,其表面辐射率均不同。

在实际检测中,由于辐射率对测温影响很大,因此必须选择正确的辐射系数。

尤其需要精确测量目标物体的真实温度时,必须了解物体的红外发射率(或称辐射率)ε的范围。

否则,测出的温度与物体的实际温度将有较大的误差。

一般来说,物体接收外界辐射的能力与物体辐射自身能量的能力相等。

一个物体吸收辐射的能力强,那么它辐射自身能量的能力就强,反之亦然。

(四)红外线传播中的大气衰减红外线在大气中传播受到大气中的多原子极性分子,例如二氧化碳、臭氧、水蒸气等物质分子的吸收而使辐射的能量衰减。

大气衰减与红外线波长密切相关,波长范围在(1 ~2.5μm),(3~5μm),(8~14μm)三个区域,大气吸收弱,红外线穿透能力强,是红外线在大气中穿透比较好的波段,通常称为“大气窗口”。

红外热成像检测技术,就是利用了所谓的“大气窗口”。

一般红外热像仪使用的波段为:短波(3µm -- 5µm); 长波( 8µm --14µm)。

二、红外热像仪组成及基本原理(一)红外热像仪组成及基本原理电力设备运行状态的红外检测,实质就是对设备(目标)发射的红外辐射进行探测及显示处理的过程。

设备发射的红外辐射功率经过大气传输和衰减后,由检测仪器光学系统接收并聚焦在红外探测器上,并把目标的红外辐射信号功率转换成便于直接处理的电信号,经过放大处理,以数字或二维热图象的形式显示目标设备表面的温度值或温度场分布。

相关文档
最新文档