紅外熱像儀的原理和選型

 原始使用　　

     1800年英國物理學(xué)家F. W. 赫胥爾發(fā)現(xiàn)了紅外線，紅外線是一種電磁波，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。紅外線輻射是自然界存在的一種的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。溫度在零度以上的物體，都會因自身的分子運(yùn)動而輻射出紅外線。

　　的普朗克定律表明溫度、波長和能量之間存在一定的關(guān)系，紅外總能量隨溫度的增加而迅速增加；峰值波長隨溫度的增加向短波移動。根據(jù)斯蒂芬·玻耳茲曼定律，當(dāng)溫度變化時，紅外總能量與溫度的四次方成正比，當(dāng)溫度有較小的變化時，會引起總能量的很大變化。

儀器介紹

簡介

　　紅外熱像儀zui早是因為軍事目的而得以開發(fā)，近年來迅速向民用工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展。自二十世紀(jì)70年代，歐美一些發(fā)達(dá)國家先后開始使用紅外熱像儀在各個領(lǐng)域進(jìn)行探索。紅外熱像儀也經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成非常輕便的現(xiàn)場測試設(shè)備。由于測試往往產(chǎn)生的溫度場差異不大和現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜等因素，好的熱像儀必須具備320*240像素、分辨率小于0.1℃、空間分辨率小、具備紅外圖像和可見光圖像合成功能等。由于紅外熱成像技術(shù)能夠進(jìn)行非接觸式的、高分辨率的溫度成像，能夠生成高質(zhì)量的圖像，可提供測量目標(biāo)的眾多信息，彌補(bǔ)了人類肉眼的不足，因此已經(jīng)在電力系統(tǒng)、土木工程、汽車、冶金、石化、醫(yī)療等諸多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，未來的發(fā)展前景更不可*。

應(yīng)用

　　下面對紅外熱像儀的具體應(yīng)用情況向您作一個簡單介紹：

輸電設(shè)備：接頭、絕緣子、夾板、跳線、高壓線、壓接套管、瓷瓶引線……

變電系統(tǒng)：互感器、隔離開關(guān)、空氣斷線器、油斷路器、少油量斷路器、避雷器、電容器、電抗器、變壓器、總線、套管、整流器、絕緣子、線夾、阻波器……

配電系統(tǒng)：配電盤、開關(guān)箱、變壓器、斷電器、接觸器、保險絲、電纜……

發(fā) 電 廠：發(fā)電機(jī)碳刷繞組裝備、發(fā)電機(jī)、變壓器、油枕、發(fā)電機(jī)饋電線、電壓調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)馬達(dá)控制中心電盤、UPS……

建設(shè)系統(tǒng)：檢查外墻空鼓、剝落、屋面滲漏、管道、熱橋、建筑節(jié)能研究、竣工驗收等；

公路橋梁：可用于快速掃描公路裂紋、橋梁開裂、滲漏檢查、瀝青攤鋪等；

冶金系統(tǒng)：用于大型高爐料面測定、熱風(fēng)爐的破損診斷和檢修等；高爐、鋼材成型

加工和熱處理：焊接、鑄件、模具、煉鋼爐、轉(zhuǎn)爐、魚雷車、爐壁、金屬熱處里（退火、回火、淬火）、冷/熱軋鋼板、鋼卷線材等溫度量測監(jiān)控……

石化系統(tǒng)：可用于保溫隔熱材料的破損診斷、加熱爐管的溫度分布測定等；

轉(zhuǎn)動機(jī)械設(shè)備：馬達(dá)、馬達(dá)碳刷、軸承、聯(lián)軸器、泵浦、汽機(jī)葉片、齒輪箱、驅(qū)動齒輪、驅(qū)動皮帶、聯(lián)軸器、射出成型機(jī)、柴油機(jī)、空壓機(jī)……

機(jī)電系統(tǒng)：可用于新產(chǎn)品開發(fā)試驗研究、大型機(jī)電設(shè)備溫度分布監(jiān)測等；

鍋爐反應(yīng)爐加熱爐：爐壁、爐管、煙囪、熱交換器、水泥旋窯……

產(chǎn)品流程設(shè)備：安全閥、氣體/產(chǎn)品管路（保溫、保冷）、熱交換器、冷卻塔、桶槽、球槽、儲存槽、空氣干燥機(jī)、烘干機(jī)、冷凍器……

電子產(chǎn)品：PC板熱分析、電子組件熱傳導(dǎo)測試、殼散熱測試、電路設(shè)計、環(huán)境評估……

消防安保系統(tǒng)：可用于消防科研、火災(zāi)救人、安保、走私監(jiān)控等；

自然科學(xué)：采光、溫室效應(yīng)、沙塵暴、植物、采礦等；

醫(yī)療：腫瘤、甲狀腺、糖尿病、非典、禽流感等；

其它：玻璃、軍事、塑料、造紙、紡織、包裝、排污、電影廣告策劃……

選型指南：怎樣選擇合適的紅外熱像儀

　　1.什么樣的像素滿足您的要求?

　　320*240=76,800?

　　在12米處測量的zui小尺寸是1*1cm

　　160*120=19,200?

　　在12米處測量的zui小尺寸是2*2cm

　　TH7700紅外熱像儀 低端低分辨率紅外熱像儀

　　320*240=76800個像素 160*120=19,200個像素

　　2、是否需要定量檢測

　　紅外熱像儀有兩種用途：

　　1、熱成像

　　2、測溫

　　評價紅外測溫能力叫做MFOV，主要有2種：一種是MFOV 為1，另外一種MFOV為3*3。

MFOV為1時，目標(biāo)*覆蓋了熱像儀的像素，像素接受的輻射只來自目標(biāo)，因此能準(zhǔn)確測量目標(biāo)溫度。而MFOV為9時，像素接收的輻射不只來自目標(biāo)，而且吸收目標(biāo)旁邊的和背后的輻射，就不能測得這么小目標(biāo)的準(zhǔn)確溫度。

然而這只是測量的極限，根據(jù)當(dāng)前的大部分FPA探測器技術(shù)，目標(biāo)在探測器上zui少要有 3 x 3 個像素才能確保準(zhǔn)確測量，這要求檢測時盡量靠近目標(biāo)或選用望遠(yuǎn)鏡頭. 如果目標(biāo)成像小于3x3個像素，則熱像儀顯示的溫度讀數(shù)是目標(biāo)的溫度值與也成像在這3x3個像素的目標(biāo)周圍物體（環(huán)境）溫度的平均值。

　　3、高空間分辨率的優(yōu)勢

　　高空間分辨率能夠得出準(zhǔn)確的溫度，低空間分辨率讀出的溫度只是發(fā)熱點周圍的平均溫度。在定量化檢測時候，溫度的正確與否非常重要！

　　4、穩(wěn)定性重復(fù)性對你是否重要

　　決定紅外熱像儀的因素主要有3個方面：

　　探測器、光學(xué)器件、電氣原器件，軍事級探測器的主要優(yōu)勢在哪里

　　a、主要有兩種探測器。氧化釩晶體和多晶硅。氧化釩晶體探測器的主要優(yōu)勢：

　　b、此探測器主要的優(yōu)勢是測溫視域MFOV（Measurement Field of View）為1,溫度測量是到1個像素點。Amorphous Silicon（多晶體硅）傳感器， MFOV為9，即每點的溫度是基于3×3=9個像素點平均而獲得。

　　c、溫度穩(wěn)定性好。

　　d、使用壽命長

　　e、適合于遠(yuǎn)距離測試

　　5、是否在意報告處理的煩瑣？

　　如果紅外圖像和可見光圖像組合顯示就減少了大量工作，同時報告自動生成也會大大減少操作時間。

　　6、是否需要延長曝光時間？延長曝光時間——專業(yè)照相的必然選擇

　　∑2、∑4、∑8、 ∑16等功能，特別在檢測北立面或者陽光照不到的地方很有優(yōu)勢。使用了∑功能，增加了曝光時間，圖像更清晰，更容易發(fā)現(xiàn)缺陷部位。

　　7、是否需要強(qiáng)大的售后

　　a、是否需要現(xiàn)場測試指導(dǎo)培訓(xùn)

　　b、專業(yè)的培訓(xùn)：

　　LEVEL1,

　　LEVEL2，

　　LEVEL3認(rèn)證課程培訓(xùn)。 

使用

　　正確使用紅外熱像儀的方法和技巧

　　1）調(diào)整焦距

　　2）選擇正確的測溫范圍

　　3）了解zui大測量距離

　　4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求測溫

　　5）工作背景單一

　　6）保證測量過程中儀器平穩(wěn)

　　1）調(diào)整焦距

　　您可以在紅外圖像存儲后對圖像曲線進(jìn)行調(diào)整，但是您無法在圖像存儲后改變焦距，也無法消除其他雜亂的熱反射。保證*時間操作正確性將避免現(xiàn)場的操作失誤。仔細(xì)調(diào)整焦距！如果目標(biāo)上方或周圍背景的過熱或過冷的反射影響到目標(biāo)測量的性時，試著調(diào)整焦距或者測量方位，以減少或者消除反射影響。（FoRD的意思是：Focus焦距，Range范圍, Distance距離）

　　2）選擇正確的測溫范圍

　　您是否了解現(xiàn)場被測目標(biāo)的測溫范圍？為了得到正確的溫度讀數(shù)，請務(wù)必設(shè)置正確的測溫范圍。當(dāng)觀察目標(biāo)時，對儀器的溫度跨度進(jìn)行微調(diào)將得到*的圖像質(zhì)量。這也將同時會影響到溫度曲線的質(zhì)量和測溫精度。

　　3）了解zui大的測量距離

　　當(dāng)您測量目標(biāo)溫度時，請務(wù)必了解能夠得到測溫讀數(shù)的zui大測量距離。對于非制冷微熱量型焦平面探測器，要想準(zhǔn)確地分辨目標(biāo)，通過熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)圖像必須占到9個像素，或者更多。 如果儀器距離目標(biāo)過遠(yuǎn)，目標(biāo)將會很小，測溫結(jié)果將無法正確反映目標(biāo)物體的真實溫度，因為紅外熱像儀此時測量的溫度平均了目標(biāo)物體以及周圍環(huán)境的溫度。為了得到zui的測量讀數(shù)，請將目標(biāo)物體盡量充滿儀器的視場。顯示足夠的景物，才能夠分辨出目標(biāo)。與目標(biāo)的距離不要小于熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的zui小焦距，否則不能聚焦成清晰的圖像。

　　4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求測溫

　　這之間有什么區(qū)別嗎？一條量化的溫度曲線可用來測量現(xiàn)場的溫度情況，也可以用來編輯顯著的溫升情況。清晰的紅外圖像同樣十分重要。但是如果在工作過程中，需要進(jìn)行溫度測量，并要求對目標(biāo)溫度進(jìn)行比較和趨勢分析，便需要記錄所有影響測溫的目標(biāo)和環(huán)境溫度情況，例如發(fā)射率，環(huán)境溫度，風(fēng)速及風(fēng)向，濕度，熱反射源等等。

　　5）工作背景單一

　　例如，天氣寒冷的時候，在戶外進(jìn)行檢測工作時，你將會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)目標(biāo)都是接近于環(huán)境溫度的。當(dāng)在戶外工作時，請務(wù)必考慮太陽反射和吸收對圖像和測溫的影響。因此，有些老型號的紅外熱像儀只能在晚上進(jìn)行測量工作，以避免太陽反射帶來的影響。

　　6）保證測量過程中儀器平穩(wěn)

　　現(xiàn)在所有的長波NEC紅外熱像儀都可以達(dá)到60Hz幀頻速率，因此在拍攝圖像過程中，由于儀器移動可能會引起圖像模糊。為了達(dá)到的效果，在凍結(jié)和記錄圖像的時候，應(yīng)盡可能保證儀器平穩(wěn)。當(dāng)按下存儲按鈕時，應(yīng)盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動，也可能會導(dǎo)致圖像不清晰。推薦在您胳膊下用支撐物來穩(wěn)固，或?qū)x器放置在物體表面，或使用三腳架,盡量保持穩(wěn)定。