红外热像仪,顾名思义就是一种利用红外热成像技术,通过对标的物的红外辐射探测,并加以信号处理、光电转换等手段,将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备,也是探测那种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设备,它反映物体表面的红外辐射场,也就是温度场。并根据物体表面的温度场,定量的测量物体的某一部分的平均温度,一般常用的红外热像仪分别工作在中红外(3~5um)或远红外(8~14um)波段。中红外(3-5um)的红外热像仪主要用于冶金、化工等高温领域,电力系统也有应用;远红外(8-14um)波段主要用于工业状态检测。
通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像,可以观察到被测目标的整体温度分布状况,研究目标的发热情况,从而进行下一步工作的判断。 现代热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射,并在辐射与表面温度之间建立相互联系。所有高于零度(-273℃)的物体都会发出红外辐射。热像仪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。
红外热像仪利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)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上,在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
目前,在电力系统、土木工程、汽车、化石、冶金等诸多领域都广泛存在红外热像仪的应用,其发展前景十分广阔。红外热像仪原理的核心是波尔兹曼定律,这位在热学领域贡献颇多的科学家将普朗克的理论进行了延伸,他发现红外线总能量与绝对温度的四次方成正比。
这一关系建立后,通过光敏元件对不同波长红外线的反应值进行数字化处理,可以反演出温度值,就能够得到完整的热像图,图像中颜色的不同就代表了温度的不同。红外热像仪经常用于工业设备的检测,比如锅炉、电机、变电站等等设备,如果有故障发生,其各部分的温度会出现异常,可以通过热像仪很明显地找到故障位置。虽然热像仪可以通过遥感的方式很方便地对温度进行测量,但是毕竟属于间接测量方式,精度并没有一般温度仪那么高,当仪器量程比较大时,比如在冶金行业使用的红外热像仪,其量程达到几千度,其测温精度的差别会有±2℃。但就使用的实际需要而言,这个误差完全在可以接受的范围内。如果将量程缩小,应用一般工业领域中,所测量的温度范围只有几百度左右,那么精度就会上升,测量的误差将减小。红外热像仪属于便携式设备,单手操作即可,屏幕分辨率通常为240*320。然而不同的品牌在使用起来差别很大。比如其使用的光敏元件不同,热灵敏度和分辨率也就不同。以Fluke的红外热像仪为例,其热灵敏度能达到0.045℃。再比如对焦是否快速准确,能否录制测量过程,人机界面是否友好等等。
应用途径:
(1)对于发电机、电动机的不平衡负载,轴承温度过高,碳刷、滑环和集流环发热,绕组短路或开路,冷却管路堵塞,过载过热等问题进行监测。
(2)可以对电气设备进行维修检查。而对于安全防盗,屋顶查漏,环保检查,节能检测,无损探伤,森林防火,医疗检查,质量控制等也比较有帮助。
(3)可以监控像火山爆发、山体滑坡等突发的自然环境变化。
(4)对于变压器的套管过热,过载,接头松动,冷却管堵塞不畅,接触不良,三相负载不平衡等进行监测。
(5)对于电气装置的接触不良,过载,接头松动或,过热,不平衡负荷等隐患进行监测。