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红外热像仪的技术原理与广泛应用

2019-05-27
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摘要 智能巡检机器人配备的红外热像仪,可现场采集变电站设备气压、油位、档位、温度等关键数据。在工作时,该机器配备的红外热像仪起到的主要作用是实时捕获、记录热分布和热变化,帮助技术工程师观察并准确测量高压设备散热、漏热等温度系数。

  热像仪又称红外热成像仪或红外热像仪,通俗地讲,它可以检测物体发出的不可见的红外线能量,并将其转化成物体表面的温度,并进一步转变为可见的热图像。具体来说,它是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形,反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图。

  这种热像图与物体表面的热分布场相对应。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外热像仪可通过光电转换、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。


500千伏嘉应变电站,配备有红外热像仪的智能巡检机器人上岗

  红外热像仪用于电站巡检机器人

  日前,广东梅州市500千伏嘉应变电站最新采用了一款智能巡检机器人。该机器人便配备有一个可见光摄像仪和一个红外热像仪,可现场采集变电站设备气压、油位、档位、温度等关键数据。

  在工作时,该机器人贴地缓行,当摄像头对准高压设备上的仪器表时,便会读取数据、传送到后台,并根据预设的范围识别出异常数据。其中,红外热像仪起到的主要作用是实时捕获、记录热分布和热变化,帮助技术工程师观察并准确测量高压设备散热、漏热等温度系数。


红外热像仪测得的电源热分布图

  红外成像的原理和历史

  我们知道,自然界中一切物体,只要温度高于绝对零度(-273.16°C),都会发出红外线,利用红外探测器和光学成像物镜进行探测,就能将被测物体的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,即将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。

  19世纪初,英国物理学家就从水银温度计中发现红外辐射,早在第二次世界大战开始,就有了军用热像仪技术,利用热辐射来探测敌方的行踪。后来随着热成像仪的出现及普及,热成像技术逐渐应用于医疗、工业生产、日常生活等领域。

手持式红外热像仪设备

       红外热像仪的应用

  红外热像仪属于非接触式测量技术,红外热像仪的传感器专注于光谱的红外位,它可以检测到低至华氏0.1度的微小温度差异,因此即使在寒冷的夜晚,在240米外的冷金属自行车也能突出显示,这个范围与市场上一些功能最强大的激光雷达传感器相当。而且,与激光雷达系统不同,这些传感器不会受限于大雾还是阳光等天气的影响。

  由于具有测温面积大、测温效率高、温度分辨率高、动态实时性好、可采用多种显示方法等优点,因此,红外热像仪在研发、品质管理、设备维护、建筑检测等领域获得了广泛应用。比如,可利用红外热像仪技术对航空发动机进行温度监控。热像仪可对航空发动机试车时的各部位的温度场、辐射特征的成像探测,并将视频信息送至后级处理模块。

  其他的应用多种多样,比如,在建筑领域,检查空鼓、缺陷、瓷砖脱落、受潮、热桥等;在消防领域,可查找火源,判定事故起因,查找烟雾中的受伤者;公安系统可以找夜间藏匿的人;汽车生产领域,可检测轮胎的行走性能、空调发热丝、发动机、排气喉等性能;医学领域,可检测针灸效果、早期发现鼻咽癌、乳腺癌等疾病;电力检查电线、连接处、快关闸、变电柜等。

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