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紅外熱像儀和紅外熱像技術的簡述

紅外熱像儀和紅外熱像技術的簡述
紅外熱像儀和紅外熱像技術的發(fā)展
1800年英國物理學家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為廣泛的電磁波輻射，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)則的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈劇烈，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，當溫度變化時，紅外總能量與**溫度的四次方成正比，當溫度有較小的變化時，會引起總能量的很大變化。

　　紅外熱像儀和紅外熱像技術的原理
紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。

　　紅外熱像儀和紅外熱像技術的應用
紅外熱像儀早是因為**目的而得以開發(fā)，近年來迅速向民用工業(yè)領域擴展。自二十世紀70年代，歐美一些發(fā)達先后開始使用紅外熱像儀在各個領域進行探索。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)境復雜等因素，好的熱像儀必須具備320*240像素、一般的熱像儀必須具備160*120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能夠進行非接觸式的、高分辨率的溫度成像，能夠生成高質(zhì)量的圖像，可提供測量目標的眾多信息，彌補了人類肉眼的不足，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)得到廣泛應用，未來的發(fā)展前景更不可限量。

　　下面對紅外熱像儀的具體應用情況向您作一個簡單介紹：

　　輸電設備：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、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、開關箱、變壓器、斷電器、接觸器、保險絲、電纜……發(fā) 電廠：發(fā)電機碳刷繞組裝備、發(fā)電機、變壓器、油枕、發(fā)電機饋電線、電壓調(diào)節(jié)器、發(fā)電機馬達控制中心電盤、UPS……建設系統(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)動機械設備：馬達、馬達碳刷、軸承、聯(lián)軸器、泵浦、汽機葉片、齒輪箱、驅(qū)動齒輪、驅(qū)動皮帶、聯(lián)軸器、射出成型機、柴油機、空壓機……機電系統(tǒng)：可用于新產(chǎn)品開發(fā)試驗研究、大型機電設備溫度分布監(jiān)測等；鍋爐反應爐加熱爐：爐壁、爐管、煙囪、熱交換器、水泥旋窯……產(chǎn)品流程設備：**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、烘干機、冷凍器……電子產(chǎn)品：PC板熱分析、電子組件熱傳導測試、殼散熱測試、電路設計、環(huán)境評估……消防安保系統(tǒng)：可用于消防科研、火災救人、安保、走私監(jiān)控等；自然科學：采光、溫室效應、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、**、塑料、造紙、紡織、包裝、排污、電影廣告策劃……

　　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米處測量的小尺寸是1*1cm

　　160*120=19,200?

　　在12米處測量的小尺寸是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，目標完全覆蓋了熱像儀的像素，像素接受的輻射只來自目標，因此能準確測量目標溫度。而MFOV為9時，像素接收的輻射不只來自目標，而且吸收目標旁邊的和背后的輻射，就不能測得這么小目標的準確溫度。

　　然而這只是測量的極限，根據(jù)當前的大部分FPA探測器技術，目標在探測器上少要有 3 x 3個像素才能確保準確測量，這要求檢測時盡量靠近目標或選用望遠鏡頭.如果目標成像小于3x3個像素，則熱像儀顯示的溫度讀數(shù)是目標的溫度值與也成像在這3x3個像素的目標周圍物體（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、光學器件、電氣原器件，**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（MeasurementField of View）為1,溫度測量是準確到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、是否需要強大的售后技術支持？

　　a、是否需要現(xiàn)場測試指導培訓？

　　b、專業(yè)的培訓：

　　LEVEL1,

　　LEVEL2，

　　LEVEL3認證課程培訓。

　　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，還是同時要求準確測溫？

　　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。仔細調(diào)整焦距！如果目標上方或周圍背景的過熱或過冷的反射影響到目標測量的準確性時，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)場被測目標的測溫范圍？為了得到正確的溫度讀數(shù)，請務必設置正確的測溫范圍。當觀察目標時，對儀器的溫度跨度進行微調(diào)將得到佳的圖像質(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）了解大的測量距離

　　當您測量目標溫度時，請務必了解能夠得到準確測溫讀數(shù)的大測量距離。對于非制冷微熱量型焦平面探測器，要想準確地分辨目標，通過熱像儀光學系統(tǒng)的目標圖像必須占到9個像素，或者更多。如果儀器距離目標過遠，目標將會很小，測溫結果將無法正確反映目標物體的真實溫度，因為紅外熱像儀此時測量的溫度平均了目標物體以及周圍環(huán)境的溫度。為了得到準確的測量讀數(shù)，請將目標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。與目標的距離不要小于熱像儀光學系統(tǒng)的小焦距，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，還是同時要求準確測溫

　　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，需要進行溫度測量，并要求對目標溫度進行比較和趨勢分析，便需要記錄所有影響準確測溫的目標和環(huán)境溫度情況，例如發(fā)射率，環(huán)境溫度，風速及風向，濕度，熱反射源等等。

　　5）工作背景單一

　　例如，天氣寒冷的時候，在戶外進行檢測工作時，你將會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)目標都是接近于環(huán)境溫度的。當在戶外工作時，請務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)在所有的長波紅外熱像儀都可以達到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。為了達到好的效果，在凍結和記錄圖像的時候，應盡可能保證儀器平穩(wěn)。當按下存儲按鈕時，應盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動，也可能會導致圖像不清晰。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。

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