红外检测与故障诊断

红外检测与故障诊断红外原理：任何物体只要它的温度高于绝对零度（-273℃），就有热辐射向外部发射，物体温度不同，其辐射出的能量也不同，且辐射波的波长也不同，但总是包含着红外辐射在内，千摄氏度以下的物体，其热辐射中最强的电磁波是红外波，所以对物体自身红外辐射的测量，便能准确测定它的表面温度，这就是红外测温仪测温依据的客观基础。工作原理：非接触红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统是将目标物体辐射出的红外能量汇聚起来，聚焦在光电探测器上，并转变为相应的电信号，再经过电路运算处理电路后，换算转变为被测目标的线性的温信号值，以便实现进一步的信号处理及控制。目前的红外检测仪器：红外点温仪红外热电视红外热像仪红外检测仪器的主要组成部分：红外光学系统：收集红外辐射能量并使其会聚在探测器的敏感元件上红外检测器：接收红外辐射，并转变成电信号信号处理系统显示系统：屏幕显示、数字显示、热图显示，照相记录等红外点温仪一、分类按工作原理分为：辐射测温仪、比色测温仪和单色测温仪按测温范围分：高温（900℃以上）、中温（300℃～900℃）和低温（300℃以下）二、工作原理1、全辐射测温是通过测量波长从零到无穷大整个光谱范围内的辐射功率来确定温度物体表面的发射率会影响物体真实温度2、单色测温通过测量某一波长范围内的辐射功率来确定温度波长越短由发射率引起的误差越小。一般工作于短波区。由于辐射的峰值随温度上升而向短波移动，所以此法适用于高温测量。3、比色测温通过测量两组或以上的波段的辐射功率的比值来确定温度。选择合适的两个波段可使两波段的发射率相差不大从而减小由于发射率引起的误差三、技术参数和使用要求1、测温范围为减小测温误差，不宜选择过宽的测温范围如监测电气设备热故障，选用长波8～14微米的单色测温仪2、距离系数距离系数待测目标距离与光学目标直径之比或用监测角反映目标距离和光学目标直径之比关系红外热电视相对于红外热像仪的结构复杂，制造和维修困难，红外热电视具有无高速运动的精密光机扫描装置、制造和维修相对简单、不需制冷等优点得到广泛应用一、基本原理电子束扫描成像（可参考显像管技术）核心器件：红外热释电摄像管（透镜、靶面和电子枪组成）显现管技术显像管技术显像管是一种电子(阴极)射线管，是电视接收机、监视器重现图像的关键器件。它的主要作用是将发送端(电视台)摄像机摄取转换的电信号(图像信号)在接收端以亮度变化的形式重现在荧光屏上。为了高质量地重现图像，要求显像管屏幕尺寸要大，图像清晰度要高，荧光屏有足够的发光亮度。此外对不同用途的显像管有各种具体要求。红外热电视成像基本原理红外热电视基本结构二、红外热电视的调制1、平移调制型2、斩波调制型3、回转跟踪型平移调制型红外热像仪热像仪能把物体自身辐射的红外辐射变成可见图像。通过可见图像的观察可知物体表面或近表面层的热状态。热成像技术分为两类：光机扫描热像仪和非机械式扫描热像仪（如一般照相机样，免除机械扫描）一、光机扫描红外热像仪1、工作原理利用光学精密机械的适当运动，完成对目标的二维扫描并摄取目标红外辐射而成像的装置为光机扫描式红外热成像系统。探测器输出的信号是与二维分布的辐射通量成正比的一维时序电信号，再转换为视频信号形成物体表面热图像（灰色不等或颜色不同的像素组成）光机扫描系统制冷红外探测器前置放大信号处理显示记录光学系统二、红外热像仪图像处理系统增加测量和分析显示功能、提高测温精度，热像仪都有图像处理系统以微处理机的形式构成热像仪的组成部分作为独立系统形成热像仪的外围辅助设备微处理机系统热像仪分类红外热像仪的分类基本上是可以分为两种的：手持式红外热像仪、望远镜式红外热像仪。这两种红外热像仪在红外热像仪销售市场中可谓是平分秋色，对于使用者来说这两种不同类型的产品在工作中都有着不可或缺的地位。但是这两种红外热像仪在使用上还是有所区别的：手持式红外热像仪在使用过程中更加灵活，使用者可以根据需要进行移动，并且便于携带，适合户外作业。而且手持式红外热像仪还配有电池，设计与使用非常的科学合理。当然，望远镜式红外热像仪的使用也是有它的特别之处，望远镜式红外热像仪一般是用来夜间观察远距离的目标，凡是被望远镜式红外热像仪监测的区域都能保证工作的进行，以便更好的侦察周围环境。这两种不同款式的红外热像仪也是目前市场上最常见的红外热像仪常见的故障一、图像质量不清晰或错位。在红外热像仪的整体运作过程中，涉及到主机、监视器及传输设备等多个环节的联动作用，如果出现这种情况，就需要对每一个环节逐一排查，找出问题的关键所在。比如，检查仪器的参数设置是否正确规范，主机运作是否在正常，监视器是否有线路连接问题，传输设备是否完好无损等。二、监视器画面抖动，无法稳定成像。这种情况多数由传输信号受到干扰或传输线缆信号传递受损而引起。随着信息技术的快速发展，在人们生活的空间范围内，单位密度中几乎充斥着不同传输频段的信号，相互之间必然产生干扰，影响设备的稳定和安全。而传输线缆作为整个系统中相当重要的关键环节，不同的介质和设备其传递可靠性也呈现差异，如果现场环境恶劣，将会受到不同程度的影响。建议用户在红外热像仪操作过程中采用相应措施尽量排除周围信号的干扰，同时根据实际情况选择想适应的配置，避免影响成像质量。三、红外热像仪时而工作时而停止，测量过程不稳定。这可能是由于仪器线路连接不当或接触不良而造成。随着使用时间和次数的增加，线路连接处可能沉积灰尘等异物，金属也可能在长时间暴露于空气中的情况下发生氧化反应，这些都会对线路连接形成障碍，从而出现短路等状况。如果出现这种情况，一定不能掉以轻心，因为如果处理不当，不但会严重影响设备的使用性能，甚至可能造成不可逆转的损害，给用户带来损失和不便。红外热像仪实际产品举例RNO非常知名的HC系列红外热像仪，该系列产品与2002年为美军定制，目前美军采购量超过10万台，前期美国海豹突击队人手配备一台HC640.2010年，RNO与美军共同研发的TC系列超高清望远镜式红外热像仪成功，RNOHC系列才得以成功转为民用，也让很多打猎爱好者有机会使用这款传奇的望远镜式红外热像仪。RNOHC640双筒红外夜视热像仪热成像仪4-16倍75mm2015年款1.640x480探测器分辨率2.内置超高分辨率，超大屏幕，比普通热像仪具有更清晰的观测效果3.颜色模式：白热/黑热/彩虹/各种色彩模式4.4倍物理放大比率，最大4倍数码放大倍率，最高可以达到16倍放大5.75mm超大镜头6.独特的双筒设计，观测更方便7.内置图像调整菜单，可以随意调整图像的亮度等参数，适合各种环境使用8.可输出视屏产品参数：型号：RNOHC640类型：非制冷传感器（微测辐射热计）：640x480像素材料：氧化矾图像尺寸：800x600像素显示屏：彩色OLED矩阵灵敏度：＜50MK视野：H8.3xV6.2出瞳距离：15mm出瞳直径：7mm光学放大倍数：4X数码放大：1x/2x/4x物镜直径：75mm度调节：手动清晰度调整：自动人体探测距离：1400m人体识别距离：600m人体鉴别距离：350m启动时间：5秒低电池指示：是视频输出：有极性控制：白色热/黑色热/多种颜色模式环保等级：防水/防尘电池类型：CR123电池类型x2节净重：1.3kg保修：2年热像仪的设备保养工作1.为了避免损坏红外热像仪，首先要确保工作环境不超出热像仪设备的工作承受界限。2.轻轻使用略微沾湿标明用于清洁镜头的非腐蚀性溶液或是温和的稀释肥皂溶液或是温和的稀释肥皂溶液，绝对不要使用溶的软棉布擦拭镜头的软棉布擦拭镜头，使用干净的清洁布轻轻擦拭显示屏。3.使用干净略湿的布轻轻擦拭热像仪机身，如有需可用水加少量温和肥皂配成的溶液将布浸湿。4.当使用完成后，请尽快将红外热像仪盖上镜头盖，并放当使用完成后，请尽快将热像仪盖上镜头盖，入携带箱内保存。望远镜式红外热像仪的生产情况及价值目前能够生产望远镜式红外热像仪的厂家不多，国内有不少厂家试图在生产，但是产品仅仅在实验阶段。目前在国内能够见到的品牌中最知名的就是美国RNO品牌。而且在市面我们能够见到的更多的顶级望远镜式红外热像仪，是RNO品牌，其产品大多是美国军转民的产品，所以性能上非常卓越。RNO的主力产品是双筒望远镜式红外热像仪，效果确实非常好，价格也不菲。在国内我们能见到的是RNO的HC系列双筒望远镜式红外热像仪，包括HC-336和HC-640.其中HC-336又分为HC336-3和HC336-5两个型号，价格大约在10-20万元人民币。红外热像仪在电气设备检测中的几点应用1.带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。它是利用带电设备的致热效应，采用专用仪器获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。红外检测技术具有不需停电、远距离、准确高效等优点，克服了定期计划检修的盲目性，具有很高的安全性和经济价值。各类导电接头、线夹、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷；各类高压开关内中心触头接触不良缺陷；隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷；各类CT一次内中心及外中心连接不良缺陷、本体及油绝缘不良缺陷以及内中心铁芯、线圈异常不良过热陷；各类PT绝缘不良缺陷、缺油以及内中心铁芯、线圈异常不良过热缺陷；各类电容器过热、耦合电容器油绝缘不良和缺油（低油位）缺陷；各类避雷器内中心受潮缺陷、内中心元件老化或非线性特性异变缺陷；各类绝缘瓷瓶表面污秽缺陷，零值绝缘子检测，劣化瓷瓶检测；发电机运行状态检测、电刷与集电环接触状态检测、内中心过热检测；电力变压器箱体异常过热，涡流过热，高、低压套管上、下两端连接不良以及充油套管缺油（低油位）缺陷；各类电动机轴瓦接触不良以及本体内、外中心异常过热。红外热像仪电力设备检测攻略为保证电力生产安全高效运行，对电力设备状态检修提出了更高的要求。由于状态检修主要依赖于对运行中设备的状态检测以及在线监测手段，所以，电力设备运行状态检测和在线监测在电力安全生产中始终起着重要的作用。红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对备的热状态进行成像。由于设备的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诊断设备的状态及其隐患缺陷。电气设备的红外检测与诊断技术一、油断路器内部故障得诊断内部载流回路接触不良造成过热不同故障热像特征不同如：动静触头接触不良，特征为：顶帽下部温度最高，下法兰的温度次之，瓷套温度最低中间触头接触不良时，其下法兰温度最高，顶帽温度次之，瓷套温度最低二、互感器内部故障的诊断铁心绝缘缺陷、绕组绝缘缺陷引起的匝间短路及绝缘介质缺陷相间温差法正常情况下相间温升、温差均小，有冷却作用的话，更小三、电容器内部故障诊断受潮、绝缘老化、放电等介损增大，整体和局部发热两者相互联系瓷壳电容器（一般为耦合电容器）：介损小，温升不高，其最热温度接近顶部，串接后的温度分布是上节低，下节高铁壳电容器（一般为移相电容器或串联电容器）：介损较大，表面温升较高，最高温度分布在大侧面的2/3高度处。四、电缆内部故障诊断绝缘不良和导体连接接触不良热像特征：缺陷的相应外表面部位过热或是整体过热或是局部过热红外热像仪实际产品举例成像性能视场角（FOV）/最近对焦距离45°x34°/0.5m波长范围7.5–13μm图像帧率9Hz调焦免调焦焦平面阵列（FPA）非制冷微量热型探测器图像显示显示屏3”320x240彩色液晶屏图像调节自动调节/锁定图像