红外热成像的测试与分析课件.ppt

红外热成像的测试与分析一、红外线基本理论及概念电磁辐射：电磁辐射：一个表面辐射热能取决于一个表面辐射热能取决于 常数常数发射率发射率 温度温度T T史提芬史提芬- -波兹曼定律波兹曼定律Q= . .TQ= . .T4 4发射率：发射率： 取决于材料性质取决于材料性质 = Wbb/ Wobj = Wbb/ WobjWbbWbb黑体的辐射能量；黑体的辐射能量；WobjWobj同温度的同温度的“普通普通”物体的辐射能物体的辐射能影响辐射率的因素影响辐射率的因素1 1、不同材料的性质、不同材料的性质化学成分和性质化学成分和性质, ,物理性质和内部结构；物理性质和内部结构；绝大多数纯金属很低绝大多数纯金属很低, ,非金属较高；非金属较高；2 2、表面状态、表面状态表面粗糙度表面粗糙度, ,非金属受影响较小非金属受影响较小, ,金属受影响较大；金属受影响较大；涂有油漆的金属表面辐射率比没有涂油漆金属表面辐射率；涂有油漆的金属表面辐射率比没有涂油漆金属表面辐射率；3 3、温度的影响、温度的影响非金属随温度升高而减小非金属随温度升高而减小, ,金属随温度升高而增加；金属随温度升高而增加；注：对于电力设备，其发射率一般在注：对于电力设备，其发射率一般在0.85-0.950.85-0.95之间。

之间辐射温度因以下原因改变：辐射温度因以下原因改变：视角的变化视角的变化目标形状的改变目标形状的改变弯曲物体的边缘处于不同的温度弯曲物体的边缘处于不同的温度物体温度越高，它发射红外射线越强物体温度越高，它发射红外射线越强红外热像技术红外热像技术 红外热像技术是研究红外辐射的产生、传输、转换、红外热像技术是研究红外辐射的产生、传输、转换、探测并付诸应用的科学技术探测并付诸应用的科学技术热传输方式热传输方式 传导、对流和辐射，对流通常只发生在流体介质中传导、对流和辐射，对流通常只发生在流体介质中红外热像仪红外热像仪 显示目标热像的过程称为红外热成像而实现这个过显示目标热像的过程称为红外热成像而实现这个过程的设备称为红外热成像装置程的设备称为红外热成像装置二、红外成像技术红外探测器的工作原理红外探测器的工作原理A A、红外探测器：把被测物体红外辐射量的变化变成电量变、红外探测器：把被测物体红外辐射量的变化变成电量变化的装置化的装置B B、红外热像仪一般由三个部分组成：红外探测头、图像处、红外热像仪一般由三个部分组成：红外探测头、图像处理器、监视器理器、监视器C C、探测器分为光机扫描型和焦平面凝视型。

探测器分为光机扫描型和焦平面凝视型红外成像技术过程：红外热像仪的重要参数：红外热像仪的重要参数：红外热像仪的重要参数：红外热像仪的重要参数：温度分辨率温度分辨率温度分辨率温度分辨率灵敏度（灵敏度（灵敏度（灵敏度（NETDNETDNETDNETD）空间分辨率（空间分辨率（空间分辨率（空间分辨率（IFOVIFOVIFOVIFOV） 分辨物体大小的能力，以毫弧度表示：分辨物体大小的能力，以毫弧度表示： 空间分辨率空间分辨率=/180 =/180 镜头度数镜头度数像素数像素数 检测距离与仪器空间分辨率、检测目标大小、目标温检测距离与仪器空间分辨率、检测目标大小、目标温度等因素有关度等因素有关 例如例如: : （2424度镜头）空间分辨率为度镜头）空间分辨率为1.31.3毫弧度毫弧度(mrad) (mrad) 代表代表仪器在仪器在1010米远可分辨出大于或等于米远可分辨出大于或等于13mm13mm（1.31.3厘米）的目厘米）的目标，标，100100米远可分辨出大于或等于米远可分辨出大于或等于1313厘米的目标厘米的目标 测温精度：测温精度：仪器测量温度的精确性（例如:度）保证仪器测温的精确性和稳定性措施：保证仪器测温的精确性和稳定性措施：仪器自校准功能(包括对大气系数的校准和仪器本体的校准)例如:辐射系数、距离、大气环境相关定义：相关定义：温升温升用同一检测仪器相继测得的被测物和环境温度参照体表面温度用同一检测仪器相继测得的被测物和环境温度参照体表面温度之差。

之差温差温差用同一检测仪器相继测得的不同被测物或同一被测物不同部位用同一检测仪器相继测得的不同被测物或同一被测物不同部位之间的温度差之间的温度差相对温差相对温差两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数 T T1 1发热点的温度发热点的温度 T T2 2正常相对应点的温度正常相对应点的温度 T T0 0环境参照体的温度环境参照体的温度环境温度参照体环境温度参照体用来采集环境温度的物体它可能不具用来采集环境温度的物体它可能不具有当时的真实环境温度，但它具有与被测物体相似的物理有当时的真实环境温度，但它具有与被测物体相似的物理性质，并于被测物处在相似的环境中性质，并于被测物处在相似的环境中外部缺陷外部缺陷致热部位裸露，能用红外检测仪直接检测的缺致热部位裸露，能用红外检测仪直接检测的缺陷内部缺陷内部缺陷致热效应部位被封闭，不能直接检测，只能通致热效应部位被封闭，不能直接检测，只能通过设备表面温度场进行比较、分析和计算才能确定的缺陷过设备表面温度场进行比较、分析和计算才能确定的缺陷 三、红外诊断相关知识1 1、电力红外诊断的特点、电力红外诊断的特点红外监测设备不需停电，不解体、不接触、不取样，省时省力，红外监测设备不需停电，不解体、不接触、不取样，省时省力，降低设备维修费用，红外热像对设备的巡检效率远高于人的效降低设备维修费用，红外热像对设备的巡检效率远高于人的效率；率；监测电力设备适应面广，实现对大范围设备温度变化快速高效监测电力设备适应面广，实现对大范围设备温度变化快速高效监测；监测；设备缺陷形象直观，红外图像资料存档，进一步分析，确定故设备缺陷形象直观，红外图像资料存档，进一步分析，确定故障属性、部位、程度等，进行诊断；障属性、部位、程度等，进行诊断；通过对热缺陷的判断，实现电力设备从预防性维修到预知性维通过对热缺陷的判断，实现电力设备从预防性维修到预知性维修的过渡；修的过渡；红外热像仪是一个重要的、有效的预防潜在性过热故障的武器；红外热像仪是一个重要的、有效的预防潜在性过热故障的武器；在没有红外检测之前，电力设备在在没有红外检测之前，电力设备在1%1%的故障状态下工作，红外的故障状态下工作，红外检测检测1-31-3年后，电力设备故障率下降到年后，电力设备故障率下降到0.5%0.5%；红外诊断理论提升、作业标准化、实际广泛应用上努力。

红外诊断理论提升、作业标准化、实际广泛应用上努力2 2、红外诊断缺陷、红外诊断缺陷热缺陷按照温升的高低及对设备的危害程度分为一般性缺陷、热缺陷按照温升的高低及对设备的危害程度分为一般性缺陷、严重性缺陷、危险性缺陷三种严重性缺陷、危险性缺陷三种 热缺陷按照温升的高低及对设备的危害程度分为一般性缺陷、严重性热缺陷按照温升的高低及对设备的危害程度分为一般性缺陷、严重性缺陷、危险性缺陷三种缺陷、危险性缺陷三种 一般缺陷一般缺陷-指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺但不会引起事故的缺陷这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷 当发热点温升值小于当发热点温升值小于15K15K时，对于负荷率小、温升小但相对温差时，对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备，如果负荷有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行大的设备，如果负荷有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺陷的性质，当无法改变时，可暂定为一般缺陷，复测，以确定设备缺陷的性质，当无法改变时，可暂定为一般缺陷，加强监视。

加强监视严重缺陷严重缺陷严重缺陷严重缺陷-指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大的缺陷这类缺陷应尽快安排处理度较大，温差较大的缺陷这类缺陷应尽快安排处理度较大，温差较大的缺陷这类缺陷应尽快安排处理度较大，温差较大的缺陷这类缺陷应尽快安排处理 对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流等，必要时降低负荷电流等，必要时降低负荷电流等，必要时降低负荷电流; ; ; ; 对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺缺陷性质确认后，立即采取措施消缺缺陷性质确认后，立即采取措施消缺缺陷性质确认后，立即采取措施消缺 危急缺陷危急缺陷危急缺陷危急缺陷- - - - 指设备最高温度超过指设备最高温度超过指设备最高温度超过指设备最高温度超过GB/T 11022GB/T 11022GB/T 11022GB/T 11022规定的最规定的最规定的最规定的最高允许温度的缺陷。

这类缺陷应立即安排处理高允许温度的缺陷这类缺陷应立即安排处理高允许温度的缺陷这类缺陷应立即安排处理高允许温度的缺陷这类缺陷应立即安排处理 对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺; ; ; ;对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质 电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷一、检测准备一、检测准备1 1、制定红外检测计划：、制定红外检测计划： 根据实际情况编制实施计划，根据空间和布局，避根据实际情况编制实施计划，根据空间和布局，避免遗漏，实现故障普查和保障重点检测。

免遗漏，实现故障普查和保障重点检测2 2、高压设备的红外检测准备条件：、高压设备的红外检测准备条件： 选择高压设备在满负荷状态运行的时机进行红外检选择高压设备在满负荷状态运行的时机进行红外检测，使设备有足够的发热时间，设备表面达到稳定温升，测，使设备有足够的发热时间，设备表面达到稳定温升，提高检测效率提高检测效率3 3、检测位置的选择：、检测位置的选择： 多角度、全方位对运行设备扫描寻找热点；发现热多角度、全方位对运行设备扫描寻找热点；发现热点后，固定热像仪位置，以后检测中取原位置，保证不点后，固定热像仪位置，以后检测中取原位置，保证不同时期相同位置的检测结果具有可比性同时期相同位置的检测结果具有可比性四、红外现场检测二、现场检测步骤二、现场检测步骤 开机后设备自检正常，根据环境调整仪器背景温度；在开机后设备自检正常，根据环境调整仪器背景温度；在仪器上调整受检目标发射率，并设置色标温度量程；仪器上调整受检目标发射率，并设置色标温度量程；将仪器测量距离调至较远，进行大范围的一般检测，寻将仪器测量距离调至较远，进行大范围的一般检测，寻找可以发热点；找可以发热点；将背景温度。