红外分析仪

红外分析仪（共12篇）

红外分析仪 篇1

红外气体分析仪广泛应用于电力、石油、化工、建材、轻工及其他各种炉窑或烟道的气体分析[1], 如小型燃烧系统的操作优化;检测燃烧系统废气排放浓度;监测水果贮藏间, 温室, 地窖及仓库的空气状况;检测易燃易爆危险气体浓度等。它是环境监测、生物工程、医疗卫生等科研工作必不可少的检测工具。

1 组成及工作原理

红外气体分析仪主要由光路系统、检测器、滤波器室、切光装置、参比电机和控制电路构成[2]。

1.1 光路系统

光源通过反射镜后成为两束能量相等的平行红外光束, 两束能量相等的红外光分别通过参比气室和工作气室后能量就不再相等了, 参比气室内充氮气不吸收红外光能, 而工作气室内通以被测气体, 吸收一部分红外光能后固通能量就变小了。从而使到达检测器接收室的能量存在一定的差值。利用检测器把此差值转变成电讯号, 便可测出气体的浓度[3]。

1.2 检测器

检测器是一个电容微音器, 它是仪器的关键部件, 是利用中间的薄膜电容器作为其中的一个电极, 与另一个固定电极之间相隔一个很小的距离。

1.3 滤波气室

为了消除重叠干扰, 除了保证充入检测器内的气体具有极高的纯度外, 通常的方法是加装滤波室或滤光片[4], 在滤波室内充以干扰气体, 使干扰气体所对应的那些波长的红外光在到达检测器之前就被吸收掉, 以消除干扰气体对检测器的影响。滤光片则是只让待测组分对应的那段波长红外光通过, 其他波长的红外光被大大衰减。滤波室通常固定在气室与检测器之间的光路上。在光路上密封, 而透光的窗口是氟化钙晶片制成的。

1.4 切光装置

在切光源与气室装有同步马达带动的切光片, 其转动频率为6.48周/s。

1.5 参比电机

为了使整流元件工作在线性段, 利用参比电机产生一个与讯号同频率的参比电压加载到整流器作同步整流, 参比电机由一个四级磁钢转子和四个绕组组成[5]。转子由同步电机带动, 与切光片同轴旋转, 以保证参比电压与讯号电压频率完全相同, 参比电机的输出电压约5~7V。

红外线气体分析整机原理如图1所示。

2 电路设计

本次设计的红外线气体分析仪分为五级电路, 依次为讯号采集、讯号放大, 反馈电路、滤波和讯号输出电路。

2.1 讯号采集电路设计

讯号采集电路作为分析仪前置级, 选用图2所示原理电路, 它是具有选频能力的超低频放大器[6], 有四级三极管放大和二极阴极输出, G1为前置级, G2左边三极为第一级放大, 右边三极为双T网路阴极输出, G3左边三极为第二级放大, 右边为第三级放大, G4左边三极为第四级放大径直接交连至右边三极作阴极输出, 经同步半波整流后由指示表指示。

前置级是整流放大器的输入级, 用来放大从高阻抗讯号源 (电容微音器) 输出的微弱信号, 采用阴极输出, 将高阻抗变成低阻抗和后级放大相匹配, 因此前置放大实际上是一个阻抗变换器, 它的信号源 (检测器) 是一个容量变化的电容器, 故需要加上一个固定的直流电压 (极化电压) 才能工作[7], 如图2, 图中R8、R5、C1、C6均是为了增加该级直流电压的稳定性及把波纹减到最低而设置的;R1、R2组成分压网络, 分出100V的电压再经R3、C2组成的滤波器作极化电压 (B点) 。

在检测电容器容量不变化和B点极化电压非常稳定的情况下, 电容器两端充电成为正、负电极。高阻R6上没有电流也就没有电压降, 6C1栅极也就没有变化符号, 但当检测器两端能量不等时, 产生的差压迫使电容量按切光片的调制频率而变动, 电容变小就放电, 变大就充电, 这个电流流经R6便产生一个微弱的电压降, 在栅极就得到变化的讯号。

2.2 讯号放大电路设计

讯号放大电路作为第二级, 采用电流负反馈式三极放大电路, 如图3所示, C3为高频旁路电容, C4是输入交连电容器, R9、R10组成一衰减器, 改变R9的阻值便可改变整机增益, R11是屏蔽负载电阻, R13是阴极电阻, 起负反馈作用, 使工作稳定并降低噪音。R12、C6起退交连作用。

第二级为一普遍的三极管放大, 双T带阻滤波网路接入反馈回路中, 形成一个选频放大器, 如图4所示。

双T滤波器是由两组T形滤波器组成[8], 其特征频率f0=1/2πRC=6.48周/s, 双T网对6.48周则呈现很大的阻抗, 其传输系数B=0, 而对f0以外的各频率其阻抗很小, 传输系数可达到1, 如图5所示。

把传输特性网路加到负反馈回路之上, 使得6.48周/s讯号频率由于阻抗大而反馈量最小, 大于或小于6.48周/s的讯号均得到不同程度的反馈衰减, 且离主频率越远衰减越大, 特性曲线如图6所示。

此分析仪放大器采用的双T网路对50周/s的讯号, 可衰减80~100倍。图4中C9、C10、R17和R15、R16、R11组成双T滤波器, 此回路由C8隔断直流, 经6N2作为阳极输出以提高双T网路的阻抗并使反馈更加稳定。R24是屏极负载, R25是栅漏电阻, C12是输出交联电容, R26、C13是阴极电阻及旁路电容, K1 (步进开关) 和R18-R23组成一组6档粗调衰减器, 相邻档之间改变放大量为2:1正常测量时仪器在指定档工作。

2.3 反馈电路设计

反馈电路作为第三级, 输出端由交联电容C14、电位器W1及R30组成微调衰减器, 如图7所示, 它可以把讯号衰减到原来的1/3左右, 这样它的变化范围能很好地覆盖粗调衰减器的每档, 两者相互配合, 可使整机的灵敏度均匀地连续调节, 达到所需要的灵敏度值。此电位器W1及R30同时也是下级三极管的栅漏电阻, 故当电位器接触不良或断路时, 会影响整机的正常工作, 此外R27是栅极串联电阻, R28是屏极负载电阻, R29是阴极电阻。

2.4 滤波与讯号输出电路

把滤波和输出电路两级相连, 简化设计。电路由6N1双三极管组成, 两级直接交联, 末极阴极输出, 如图8所示, C16旁路电容, 把剩余的谐波短路, 使输出波形更圆滑, C15、R32均是反馈元件, C15起防止寄生振荡作用, R33、C18组成滤波器起退耦作用, R37为阴极电阻。

3 结论

本文通过对红外气体分析仪的采集电路、放大电路、反馈电路、以及滤波和输出电路五级控制电路进行了模块设计, 明晰了一般分析仪的控制设计过程与方法。该分析仪控制系统设计经实践证明, 可靠性好, 并易于分析器件精度。本文的分析仪控制设计, 对分析仪的新产品开发和仪器故障诊断有着重要的指导意义。

参考文献

[1]陈桄红, 徐科军, 陶波波, 等.不分光红外气体分析仪信号处理与控制系统研究与设计[J].电子测量与仪器学报, 2013 (11) :1040-1046.

[2]张永怀, 白鹏, 刘君华.红外气体分析器[J].分析仪器, 2002 (3) :36-40.

[3]张尧海, 王复兴.便携式固态红外气体分析仪[J].红外研究, 1982 (3) :233-236.

[4]张达, 陈美美, 谢经勇.红外气体分析仪在高炉喷煤系统的应用[J].科技资讯, 2008 (07) :7.

[5]田勇志, 刘建国, 阚瑞峰, 等.一种用于涡度相关系统的新型开路红外气体分析仪的研制[J].激光与光电子学进展, 2012 (10) :1-5.

[6]杨斌, 何小刚, 牛昱光.基于数字信号处理的红外气体分析仪[J].科技情报开发与经济, 2007 (6) :196-197.

[7]刘玉川, 何小刚.红外气体分析系统的分析与设计[J].科技情报开发与经济, 2007 (30) :178-179.

[8]张永怀, 张进永, 刘君华.智能红外多组分气体分析仪[J].测控技术, 2004 (5) :9-13.

红外分析仪 篇2

红外吸收光谱法

10．1教学建议

一、从应用实例入手，介绍红外吸收光谱法的基本原理和红外光谱仪结构特征。

二、依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构为目的,介绍红外光谱分析方法在定性及定量分析的方面的应用。

10．2主要概念

一、教学要求：

（一）、掌握红外吸收光谱法的基本原理；

（二）、掌握依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构方法；

（三）、了解红外光谱仪的结构组成与应用。

二、内容要点精讲

（一）基本概念

红外吸收光谱——当用红外光照射物质时，物质分子的偶极矩发生变化而吸收红外光光能，有振动能级基态跃迁到激发态（同时伴随着转动能级跃迁），产生的透射率随着波长而变化的曲线。

红外吸收光谱法——利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法，称为红外吸收光谱法。

振动跃迁——分子中原子的位置发生相对运动的现象叫做分子振动。不对称分子振动会引起分子偶极矩的变化，形成量子化的振动能级。分子吸收红外光从振动能级基态到激发态的变化叫做振动跃迁。

转动跃迁——不对称的极性分子围绕其质量中心转动时，引起周期性的偶极矩变化，形成量子化的转动能级。分子吸收辐射能（远红外光）从转动能级基态到激发态的变化叫做转动跃迁。

伸缩振动——原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩的振动。弯曲振动——原子沿化学键轴线的垂直方向的振动，又称变形振动，这是键长不变，键角发生变化的振动。

红外活性振动——凡能产生红外吸收的振动，称为红外活性振动，不能产生红外吸收的振动则称为红外非活性振动。

诱导效应——当基团旁边连有电负性不同的原子或基团时，通过静电诱导作用会引起分子中电子云密度变化，从而引起键的力常熟的变化，使基团频率产生位移的现象。

共轭效应——分子中形成大键使共轭体系中的电子云密度平均化，双键力常数减小，使基团的吸收频率向低波数方向移动的现象。

氢键效应——氢键使参与形成氢键的原化学键力常数降低，吸收频率将向低波数方向移动的现象。

溶剂效应——由于溶剂（极性）影响，使得吸收频率产生位移现象。

基团频率——通常将基团由振动基态跃迁到第一振动激发态所产生的红外吸收频率称为基团频率，光谱上出现的相应的吸收峰称为基频吸收峰，简称基频峰。

振动偶合——两个相邻基团的振动之间的相互作用称为振动偶合。

基团频率区——红外吸收光谱中能反映和表征官能团（基团）存在的区域。指纹区——红外吸收光谱中能反映和表征化合物精细结构的区域。分子振动自由度——多原子分子中原子振动形式的数目，称为分子振动自由度。倍频峰——振动能级由基态跃迁至第二激发态、第三激发态……所产生的吸收峰称为倍频峰。

组（合）频峰——多原子分子中由于各种振动之间的相互作用而形成的组合频率（等于两个或多个基团频率之和或差）的吸收峰。

泛频与泛频峰——倍频与组（合）频，统称为泛频。相应的吸收峰称为泛频峰。相关峰——表征某一基团存在的一组特征峰称为相关峰。

（二）基本内容

1.红外吸收光谱的基本原理

利用物质分子对红外辐射的吸收，并有其振动及转动引起偶极矩的净变化产生振动和转动能级由基态跃迁到激发态，获得分子振动和转动能级变化的振动-转动光谱，即红外吸收光谱。除对称分子外，几乎所有具有不同结构的化合物都有相应的特征红外吸收光谱。它反映了分子中各基团的振动特征。因此可以用以确定化学基团和鉴定未知物结构。同时，物质对红外辐射的吸收符合朗伯-比尔定律，故可用于定量分析。

2.红外吸收光谱产生的条件

（1）照射的红外光必须满足物质振动能级跃迁时所需的能量，即光的能量E = hv必须等于两振动能级间的能量差E(E =E振动激发态-E振动基态)。

（2）红外光与物质之间有偶合作用及分子的振动必须是能引起偶极矩变化的红外活性振动。

3.分子的振动方程

1307k Ar 由方程可知，振动波数（或频率）随键力常数k的增加或折合相对原子质量Ar的减少而增大，实际用于真实分子时应加以修正。

4.分子振动的形式和类型

分子中的基本振动形式（理论数）：

对于非线性分子有（3N―6）个基本振动（即简正振动）形式；线性分子有（3N―5）个基本振动形式（N为分子中原子数目），实际上大多数化合物在红外光谱图上出现的吸收峰数目比理论数要少。

振动类型：多原子分子中有伸缩振动（对称和非对称伸缩振动）和弯曲（或变形）振动两大类。

5.红外吸收光谱与有机化合物分子结构的关系

（1）红外吸收光谱的分区：按照红外吸收光谱与分子结构的关系可将其分为基团频率区（或特征区）（4000～1300cm-1）和指纹区（1300～670cm-1）两大区域。基团频率区包括：①X—H伸缩振动区（4000～2500cm-1），主要包括C—H，O—H，N—H和S—H键伸缩振动频率区；②三键及积累双键区（2500～1900cm-1），主要包括C≡C，C≡N键伸缩振动及C═C═C和C═C═O等累积双键的不对称伸缩振动频率区；③双键伸缩振动区（1900～1500cm-1），主要包括C═O（1900～1650cm-1）和C═C（1680～1500cm-1）伸缩振动频率区。

指纹区包括：①1300～900cm-1振动区：主要包括C—O，C—N，C—F，C—P，C—S，P—O，Si—O等单键和C═S，S═O，P═O等双键的伸缩振动频率区以及一些弯曲振动频率区。如C—O的伸缩振动（1300～1000cm-1）和甲基的弯曲振动（～1380cm-1）；②900cm-1以下振动区，主要包括一些重原子伸缩振动和一些弯曲振动频率区，C—H在这一区域的吸收峰可用来确定苯环的取代类型。某些吸收峰还可用来判定化合物的顺反构型。

6.影响红外吸收光谱的主要因素

（1）影响吸收峰位置（即基团频率）的因素 内部因素：诱导效应、共轭效应和氢键效应；外部因素：物质的物理状态和溶剂效应。

（2）影响吸收峰数目的因素 通常大多数化合物在红外光谱上出现的吸收峰数目比理论计算数目有所增减，这主要是由于：①分子中存在着红外非活性振动；②某些振动频率完全相同，即简并为一个吸收峰；有些振动频率相近，仪器分辨不出来；③某些振动吸收强度太弱，仪器检测不出来或某些振动吸收频率超出了仪器的检测范围；④倍频峰和合频峰的产生，使吸收峰增加；⑤振动偶合使得吸收峰发生分裂；⑥ 费米共振，倍频峰和组频峰与基频峰之间相互偶合而产生的吸收峰的分裂，使吸收峰增多。

7.红外吸收光谱仪

用于测量和记录待测物质红外吸收光谱并进行结构分析及定性、定量分析的仪器，称为红外吸收光谱仪或红外吸收分光光度计。

仪器的类型：色散型红外吸收光谱仪和干涉型红外吸收光谱仪。

仪器的结构：红外光谱仪的基本结构与紫外光谱仪类似，也由光源、吸收池、单色器、检测器和记录系统等部分组成。干涉型（傅里叶变换型）与普通色散型红外光谱的主要区别在于它有干涉仪和计算机两部分。

8.红外吸收光谱法的应用

红外吸收光谱法广泛用于有机物的定性分析、定量分析及未知物结构的确定。

三、重点、难点

（一）重点内容

1、红外吸收光谱法的基本原理；

2、依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构方法。

（二）难点

影响基团频率位移的因素、双原子分子振动及未知物结构的确定。

10．3 例题

例3．1 由下述力常数k数据，计算各化学键的振动频率（波数）。

（1）乙烷的C―H键，k=5.1N·cm-1;(2)乙炔的C―H键，k=5.1N·cm-1(3)苯的C=C键，k=7.6N·cm-1;(4)甲醛的C=O键, k=12.3N·cm-1。由所得计算值，你认为可以说明一些什么问题？

答：计算

k5.111307A1307cm1r121cm13072（1）乙烷的C―H键，121

同理可得

（2）乙炔的C―H键：2=3304 cm-1（3）苯的C=C键：3=1471 cm-1（4）甲醛的C=O键：4=1750 cm-1 由此可知，①折合相对原子质量Ar的平方根与化学键的振动频率（波数）成反比，与折合相对原子质量Ar小的C―H键相比，C=C键和C=O键的振动波数比较低；②键力常数k的平方根与化学键的振动频率（波数）成正比，不同的化学键有不一样的键力常数，键力常数差异决定了折合相对原子质量相近的化学键，如C=C键和C=O键的频率（波数）有明显的差异。【评注】本题给定条件明了、直接，解题思路清晰。

例3．2氯仿（CHCl3）的红外光谱表明其C―H伸缩振动频率为3100 cm-1,对于氘代氯仿(CDCl3)，其C―D伸缩振动频率是否会改变，如果变动，是向高波数还是低波数方向移动？

答：因为=1307（k1/Ar）1/2,的折合相对原子质量Ar1=12×1/（12+1）=12/13，而C―2H的折合相对原子质量Ar2=12×2/（12+2）=12/7，显然，Ar2≈2 Ar1，所以，与氯仿（CHCl3）红外光谱中的C―H伸缩振动频率比较，氘代氯仿(CDCl3)的C―2H伸缩振动频率会改变。从Ar2≈2 Ar1来看，C―2H伸缩振动频率向低波数方向移动。

例3．3 图6-1为1-辛烯的红外光谱，试给出各峰的归属。

图6-1 1-辛烯的红外光谱图

答：

（1）如═CH2的反对称伸缩振动（末端═C—H出现在3085 cm-1附近）及═CH2的对称伸缩振动（═CH2出现在2975 ±10cm-1附近），═CH—的伸缩振动（C—H伸缩振动出现在3040～3010cm-1附近）。

（2）C═C的振动（C═C伸缩振动出现在1680～1620cm-1附近）。

（3）—CH2，—CH3的反对称变形（在1460±10cm-1附近）及—CH3的对称变形（在1370～1380cm-1附近）。

（4）═C—H的面外弯曲振动（在1000～650cm-1处出现强吸收峰）。

（5）═CH2面外摇摆振动（910～890cm-1附近）

（6）—(CH2)5面外摇摆振动 [—(CH2)n—(n＞4)的面内摇摆振动720cm-1]。

10．4习题精选详解

（题号）2.1.羧基（－COOH）中C＝O、C－O、O－H等键的力常数分别为12.1N.cm-

1、7.12N.cm-1和5.80N.cm-1，若不考虑相互影响，计算：

（1）各基团的伸缩振动频率；（2）基频峰的波长与波数；

（3）比较ν（O－H）与ν（C－O），ν（C＝O）与ν（C－O），说明键力常数与折合原子质量对伸缩振动频率的影响。

解：Ar（H）=1.00794，Ar（O）=15.9994，Ar（C）=12.0107 1303kA1303krAr(A)Ar(B)Ar(A)Ar(B)12.1CO130312161730.9(cm1)1216

1141730.9105.777(m)c1730.93101051931010(Hz)

7.12CO130312161327.7(cm1)1216

111327.71047.532(m)

c1327.7310103983.11010(Hz)

5.80OH13031163234.6(cm1)116

1413234.6103.092(m)

c3234.6310109703.81010(Hz)

2.2.化合物的不饱和度是如何计算的？

答：不饱和度是有机化合物分子中含有双键、三键及环的个数，即碳原子的不饱和程度，其经验公式为Ω=1+n4+1/2(n3-n1)n4、n3、n1分别为四价元素（C,Si等）、三价元素（N,P等）和一价元素（H,F,Cl,Br等）的个数。

2.3 已知CHCl3中C－H键和C－Cl的伸缩振动分别发生在3030cm-1与758cm-1。（1）试计算CDCl3中C－H键的伸缩振动发生的位置；（2）试计算CHBr3中C－Br键的伸缩振动频率。

（假设CHCl3与CDCl3的键力常数K相同，C－Br键与C－Cl的键力常数K相同）

k212CH(1303)Ar(3030211303)1124.992(N.cm1)解：（1）

.992CD130342122223.5(cm1)212

75835.512k2(2N.cm1)（2）CCl(1303)Ar1303)35.5123.04（c13033.0431010703.4310102.111013CBr79.912(Hz)79.912

2.4 分别在95％乙醇溶液和正己烷中测定2－戌酮的红外吸收光谱。预计在哪种溶剂中C＝O的吸收峰出现在高频区？为什么？

答：正己烷溶剂中C＝O的吸收峰出现在高频区，在95％乙醇溶液C＝O的吸收峰出现在低频区。

红外分析仪 篇3

关键词:红外线遥控; USB技术;硬件系统;驱动编制

中图分类号:TP872 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0092-01

从遥控技术的发展看,红外技术是一种较为可靠的信息传输技术。红外遥控技术就是利用红外线发射与接收装置,完成数字信号的传递。发射装置将控制指令进行编码、调制、放大、激励等,形成一定频率的红外线脉冲向预定目标发射。接收装置则经过调制、放大、解调后形成还原指令内容,控制设备完成指令动作。其优势为体积小、功耗低、抗干扰能力强等,因此受到了业界的关注。

一、基于USB的红外线遥控系统概述

红外线遥控技术在应用中优势明显,因此其在多个领域获得了应用,借助该技术的优势使其与USB相结合,实现向PC机发送指令的完成控制是红外遥控技术的一个拓展。基于USB的遥控系统主要是通过USB将数据接收并传输给PC机,由上位机执行相应的程序指令,以此实现对PC的遥控,该系统的优势是灵活小巧可以嵌入到多种电子设备中,以此实现一个遥控器遥控多机的效果。

二、基于USB的红外遥控工作原理

基于USB的红外线遥控技术在执行中先由发射端所产生的1、0分别代表高低电平,该信号被调制为38或者40KHz等高频信号上。然后利用红外线发射二极管向接收目标发射信号;接收装置对这个高频的红外信号进行放大、整形,使之还原为1、0编码,即形成高低电平的脉冲,然后利用单片机或者逻辑译码等实现控制,驱动PC执行动作。

三、 USB技术优势与系统硬件设计

(一)USB的技术优势

要利用USB技术就需要了解其性能特征,随着通用化串行总线的USB硬件设备和软件不断的完善,USB接口已经成为了PC机上的标准接口。其优势如下:现行的软件系统已内置USB驱动,使其可以实现即插即用,大大缩减了开发软件的时间,降低了系统设计成本提高适应性;USB的拓展能力强且传输速度快;USB的性价比较高,相比与串行总线、并行总线、SCSI总线等性价比优势明显;USB使用更加的灵活,且多数电子产品已经具备了USB控制功能,综合看利用USB为基础设计红外线遥控装置显然有独特的优势。

(二)硬件系统设计

在硬件选择中,P89C58芯片包含了非易失性FLASH,可以并行可编程的存储器,且可以在装载器的引导下实现串行编程ISP,其80C51核心处理元件,速度最高为33MHz,静态操作时RAM可以达到64K,且具备4级中断6个中断源4个8位I/O接口,全双工的增强型UART可对数据帧的错误进行检测,自动的获知和识别地址。电源的控制模型也有多种选择,时钟的停止、恢复、空闲、断电模式等。具有可编辑的时钟输出,双DPTR寄存器由3个定时器(16位)。这样的硬件构成可以支持红外线遥控系统的拓展功能,所以选择其作为系统CPU。因为设计对象是ISR模式下工作,所以需要在编程的时候,考虑响应时中断设置响应的标志。单片机通过识别这些响应中断的标志来控制程序的执行,这样就可以提高单片机的处理效率,使之可以处理更多的数据。

CPU除了需要对系统的中断进行处理,还需要对红外接收器发出的数据进行接收与处理,在设计中没有考虑采用单片机的串口对信号完成接收,转而采用的是P2.7模拟串口完成此项工作。其优势是:可自定义传输格式,从而提高可靠性;简化CPU对中断的处理过程,可靠性较高,因为在89C58中对中断的优先级控制有两个级别,即高与低。而如果对系统操作中有两个中断如果出现第三个,就会增加负担。

(三)驱动程序设置

针对系统的驱动软件开发,因此采用的是USB技术因此可以利用Windows ddk,这时微软公司提供的一个windows驱动程序的开发工具。利用ddk开发驱动较为成熟。现在很多第三方软件开发商已经提供了多种生成工具,如driver work和 driver Wizard等。这些程序都可以在较短的时间内就完成对USB的驱动程序编制。而对于WIN98以上的系统对于USB而言其驱动都是WDM类型。使用ddk进行程序设计主要可以分为五个层次:用户程序设计,用户自己编写程序,可以直接执行exe程序;IO管理,主要是Windows管理,针对用户应用程序和驱动程序之间的数据交换,完成时利用IRP实现驱动程序,在ddk完成装载后,可以自行编制驱动,程序中不同的部分分别通过IRP完成数据交互。当一个例程处理完成后,状态信息也将设置完成,并将此IRP反馈会程序;硬件抽象层,在windows管理为客户编写程序提供了多种方式,而且硬件抽象层还提供了利用一个驱动解释到不同平台的功能;硬件控制,在驱动程序中,利用例程来对函数进行表达。驱动程序设计也可针对性开发,如上位机程序开发所使用的VB6.0.VB是目前较为流行的程序编辑软件,其可视化功能突出。利用时间驱动编程机制完成程序设计,用户不用向以往编程那样精确执行步骤,程序也不是很长,只有简单的将程序片段设计出来就可以完成操作。VB同时也提供了图形工作环境,利用图像来辅助设计,使得用户应用更加的方便。

四、结束语

USB是目前多种电子设备所能提供的控制接口,因此利用其进行红外遥控可以拓展红外遥控的应用领域。在设计中可以选择系统芯片较多,如PDIUSBD12,就是一种性价比较高的USB接口元件,借助于CPU就可对芯片进行控制,实现红外遥控的功能。系统设计的主要特征就是突出了灵活性,在信息化高度发展的今天,利用红外线遥控技术通过USB实现对PC的控制是具有广阔前景的。

参考文献:

[1]徐锦钢,沈緐,孙俊杰.基于单片机的USB数据通信接口设计与研究[J].江西电力职业技术学院学报,2011,(02)

[2]赵海标,马明涛.多功能红外遥控开关的设计[J].吉林农业科技学院学报,2010,(02).

红外遮障辐射温度的分析 篇4

国内外在红外遮障的工程设计、性能测试方面开展了大量的工作[1,2,3],但是对于其辐射特性以及遮蔽性能缺乏理论分析和计算机仿真。文中建立了红外遮障的物理模型,并基于对太阳和天空辐射、辐射换热、热传导、自然对流的分析,利用有限元进行了仿真,得出了多种因素对红外遮障系统最外表面的辐射温度的影响。该方法的计算结果可作为热像仪测量外表面温度和遮蔽效果预估的参考。

1 红外遮障中辐射传输过程

1.1 红外遮障辐射模型

假设目标被由隔热毯和伪装网组成的水平红外遮障所覆盖的,周围为地表和大气组成的环境。类似于对地面目标和海面温度的分析[4,5],在由目标、红外遮障和环境组成的整个系统中,热交换共包含四部分:太阳和天空辐射、辐射换热、热传导和对流换热,如图1所示。

设目标表面、隔热毯下表面、隔热毯上表面、伪装网下表面、伪装网上表面的发射率分别为ε1、ε2、ε3、ε4和ε5,反射率分别为ρ1、ρ2、ρ3、ρ4和ρ5,表面温度分别为T1、T2、T3、T4和T5,伪装网的透过率为τ,空气的温度为20℃,天空的温度为Ts、发射率为εs。

下面分别来考察太阳和天空辐射、辐射换热、热传导和自然对流。

1.2 太阳和天空辐射

设太阳和天空在某一个时间照射到伪装网上的辐射照度为Es。该辐射照度一部分被伪装网上表面吸收,一部分会透过伪装网,其余部分则被伪装网上表面反射。对于透过伪装网的这部分辐照度,会照射到隔热毯上表面上,又由于隔热毯上表面和伪装网下表面都存在有反射和吸收的特性,所以隔热毯上表面和伪装网下表面也都会吸收部分辐射。

经过无数次的反射与吸收,单位面积的伪装网上表面、下表面和隔热毯上表面所吸收的太阳和天空辐射通量值分别为如下所述。

伪装网上表面为

伪装网下表面为

隔热毯上表面为

1.3 辐射换热

在整个系统中,存在着目标与隔热毯、隔热毯与伪装网以及伪装网与天空之间的辐射换热。对于发射率为ε的灰体表面A,如外界入射的辐射照度为E,则由该表面出来的辐射出射度有两部分,即表面自身的辐射εMb和反射的入射辐射(1-ε)E,于是有效辐射出射度为

A表面失去的辐射通量应为有效辐射通量减去入射的辐射通量,即为

将式(4)代人式(5),并消去EA得

利用有效辐射出射度,可以求出两个灰体表面间的辐射换热。设A1和A2的有效辐射出射度分别为Me1和Me2,两个面之间的角系数分别为F1-2和F2-1,则达到平衡时两灰体表面间的辐射换热为

由此可知,A1所失去的辐射通量与A2所得到的辐射通量相等,即A1与A2之间的辐射换热可利用式(6)得

由式(7)和式(8)可解出

利用式(9),就可以分别求出目标与隔热毯之间、隔热毯与伪装网之间以及伪装网与天空之间的辐射换热。

目标与隔热毯以及隔热毯与伪装网之间的距离较近,远小于各自的尺寸,可将其均视为无限大平板。这时,由于从一个平板上发出的辐射完全落在另一块板上,因此有F1-2=1。若A1=A2=A,则由式(9)得目标与隔热毯之间的单位面积辐射换热为

类似地,隔热毯与伪装网之间的单位面积辐射换热为

由于与天空相比,伪装网的面积很小,因此可将其看成一个小面元,可得下式

这表明,伪装网上表面所发出的辐射全落在天空上。将上式代入式(9)并考虑到天空的面积A→∞,可得单位面积伪装网与天空之间的辐射换热为

1.4 热传导

在隔热毯和伪装网的内部存在着热传导,其微分方程的一般形式为

其中,δts为与时间相关的系数;ρ、Cp和k分别为材料密度、热容和热导率;Φ为内部热源单位时间、单位体积内发出的热量。这里,结合实际应用,设定Φ=0。

结合材料参数以及边界条件,利用式(14)可以得出隔热毯和伪装网内部的热传导以及温度分布。

1.5 自然对流

在红外遮障系统中,目标上表面、隔热毯、伪装网都是与空气直接接触的,均与空气之间存在着对流换热。对流换热的量值可以由Newton冷却公式给出

这里,Tw和T∞分别为固体壁和空气的温度;h为对流换热系数,可以利用边界层对流换热微分方程组来求解。

2 遮障辐射温度的仿真结果

从上面的分析可以看出,要研究红外遮障系统的表面辐射温度T5,就必须考察太阳和天空辐射、辐射换热、热传导与自然对流等各种因素的影响。

工程上通常利用太阳常数、大气透明度和大气质量来简单计算太阳辐射照度,但该方法计算结果精度较差,且不能考察经纬度变化带来的影响。这里,采用SBDART方法来计算到达地表的太阳辐照度[6]。该方法结合离散坐标辐射传输模块和LOWTRAN,并利用Mie散射理论来考察水滴和冰晶的光散射,可用于计算有无云层条件下到达大气层内任意高度和地表的太阳辐射。

而天空的辐照度由两部分构成,一是晴空状态下大气的辐射Esky,二是云层的辐射Ecl。通常假设大气在环境温度下为一灰体辐射体,其表观发射率与波长无关,则对于水平表面,可由Brunt公式得到[7]

其中,e为空气中的水蒸汽分压,单位为k Pa;Ta为平均气温。

云层的辐射可利用经验公式求解[7]

其中,c为云层覆盖程度;Tcl为云层基本温度;n为经验参数,低高云层是分别为0.2和0.04。

对于红外遮障系统与外界间的辐射换热、热传导与自然对流,利用基于热流耦合的一维模型来求解。

为了使隔热毯、伪装网能起到很好的隔热、伪装效果,假定目标为铁制成,其内部温度均匀点与其上表面距离为20 cm;隔热毯为尼龙,厚10 cm,覆盖在目标上,两者相距为30 cm;伪装网的材料选定为聚甲基丙烯酸甲酯—PMMA,厚10 cm,它与隔热毯的距离为50 cm,靠支撑物的支撑覆盖的。这一假定与目标覆盖伪装网时的实际情况基本一致。

沿图1中y的方向建立一维模型,各模拟区间的大小以及所设定的材料特征参数与之一一对应,同时考察了边界上的太阳辐射和自然对流以及计算域中的热传导和辐射换热,其中太阳辐射利用SBDART的计算结果。

在分析过程中,设定的一些初始参数的大小值:除了考察红外遮障随太阳辐射来的变化外,均设定时间为中午12:00,对应的太阳辐射照度为Es=1 084.6 W m2;目标表面的温度T1=313.5 K、ε1=0.4;隔热毯下表面ε2=0.4;隔热毯上表面ε3=0.3、ρ3=0.5;伪装网下表面ε4=0.5、ρ4=0.3;伪装网上表面ε5=0.4、τ=0.5。

2.1 太阳和天空辐射对遮障辐射温度的影响

在固定的地点,不同时间或不同气候条件下,太阳辐射量都会发生变化。图2就是上述经纬度的一天中每个整点,计算得到的太阳和天空辐射量对伪装网表面温度T5大小的影响。

可以看出,在夜晚由于对应的太阳辐射接近于零,而仅剩余天空的辐射,这时伪装网表面的辐射温度低于目标表面温度;随着太阳和天空辐射量增加,T5也跟着变大。这是因为太阳和天空辐射不仅对伪装网表面直接加热,而且影响着整个系统内部的热交换过程,所以它的变化对T5的影响较大。

这一结果表明,在使用红外遮障时,要想达到理想的伪装效果,必须考虑气象条件。

2.2 目标温度对遮障辐射温度的影响

改变目标的温度T1,通过仿真得到伪装网表面温度T5的变化如图3所示。

从图中可以看出,目标温度变大时,T5也有增加,但变化的幅度很小,基本保持在317.1 K左右。这可能是由于隔热毯的隔热效果较好,阻挡了目标的红外辐射透过隔热毯。

在计算时,前面假定红外遮障完全遮挡住目标,但如果红外遮障下面是地面背景,图3中的计算结果仍具有参考价值。这一结果表明,由于红外遮障的作用,目标和背景在探测器中表现出的温差大幅下降,这表明红外遮障对目标起到了很好的保护作用。

2.3 材料参数对遮蔽性能的影响

仿真结果表明,T5随着伪装网上表面的发射率ε5的变大而减小,随着下表面的发射率的变大而变大,但下表面发射率带来的影响较小。这表明,伪装网上表面的温度,不仅受太阳辐射和伪装网上表面与空气之间的辐射换热、对流换热的影响,还受伪装网下面的隔热毯的影响。

同时,增大隔热毯上、下表面的发射率,均发现伪装网上表面的温度增大,但是温度变化的范围均较小,T5基本保持在317.1 K左右。这可能是与所设的目标温度过低有关。通过增大目标的温度,发现在改变隔热毯下表面的发射率时,伪装网表面的温度变化范围增大。

上述结果表明,利用对伪装网和隔热毯上、下表面发射率的控制和优化,不仅可以在红外波段构建出迷彩图案,改变或阻断目标红外辐射的传播,而且结合一个高温热源,可以构建红外假目标。

3 结论

结合对红外遮障系统中的辐射传输模型中涉及太阳和天空辐射、辐射换热、热传导以及自然对流的分析,通过仿真计算,分析了太阳辐射量、目标温度、伪装网及隔热毯物理参数变化对伪装网上表面辐射温度的影响。结果表明,伪装网上表面辐射温度随着太阳和天空辐射量、隔热毯上表面的发射率的变大而增大,且温度变化较快;而随着目标温度、伪装网下表面的发射率、隔热毯下表面发射率的变大而增大,但温度变化较慢,几乎保持在317.1 K左右。值得特别强调的是,该辐射温度随着伪装网上表面的发射率的变大而减小。

文中所建立的红外遮障辐射模型、分析方法和结果对于红外遮障遮蔽效果的分析具有参考价值。

摘要：红外遮障是地面目标重要的红外伪装器材,它通常由隔热毯和伪装网两部分组成。建立了红外遮障辐射传输过程的物理模型,对所涉及太阳和天空辐射、辐射换热、热传导、自然对流等进行了分析;利用有限元方法对该过程进行了仿真分析计算,得出红外遮障系统最外表面的辐射温度值,并考察了目标温度以及隔热毯、伪装网材料参数对该温度值的影响。所建立模型以及所得结果可以为红外遮障的遮蔽效果分析和相关工程应用提供参考。

关键词：红外遮障,仿真模型,最外表温度,参数分析

参考文献

[1]Wallace RE,Koester VJ,Volz WB.Feasibility assessment of the perfusion screen camouflage concept[P],ADA120553.1982-05.

[2]曹义,程海峰,郑文伟,等.伪装遮障热红外辐射温度计算[J].激光与红外,2007,37(9):1-3.

[3]宣兆龙,易建政,张胜.一种雷达波衰减型红外迷彩伪装遮障材料设计方案[J].军械工程学院学报,2003,15(2):46-49.

[4]杨德贵,黎湘.基于统一模型的典型地表红外辐射特性对比研究[J].红外与毫米波学报,2001,20(4):263-266.

[5]杨尧,吴振森,姚连兴.从红外辐照热平衡方程求解海面温度[J].红外与毫米波学报,2003,22(5):357-360.

[6]Ricchiazzi Paul,YANG Shi-ren,Catherine Gautier,et al.SBDART:A research and teaching software tool for planeparallel radiative transfer in the earth’s atmosphere[J].Bulletin of the American Meteorological Society,1998,79(10):2101.

红外分析仪 篇5

基于热分析和变温红外光谱, 借助于二维相关分析法, 揭示了β-CD在空气中的`热变行为, 22～150℃, 脱出吸附水和结晶水;150～260℃, 伯羟基被空气中的氧气氧化为醛;当温度高于260℃时, β-CD发生了强烈的氧化反应, 糖环和大环均被破坏, 最终生成CO2和H2O.该法为环糊精热稳定性机理的研究提供了一个有价值的理论依据.

作 者：徐永群 汤俊明 周群 秦竹 孙素琴  作者单位：徐永群(清华大学化学系,北京,100084;黄冈师范学院化学系,黄冈,438000)

汤俊明(河南师范大学化学系,新乡,453002)

红外分析仪 篇6

宫颈糜烂是慢性宫颈炎最常见的一种病理改变。宫颈外口处的宫颈阴道部呈现细颗粒状的红色区，糜烂面被完整的宫颈管单层柱状上皮所覆盖，因柱状上皮菲薄，其下间质透出红色，并非真糜烂。根据糜烂面积大小可将宫颈糜烂分为：轻度、中度、重度。治疗宫颈糜烂最常用最有效的方法是物理治疗，而局部用药治疗适用于糜烂面积小和炎症浸润较浅的病例。我们的研究旨在用物理方法治疗宫颈糜烂的同时应用药物局部治疗，以提高物理方法的首次治愈率和缩短创面恢复时间。

资料与方法

资料来源: 2006年1～10月在咸阳某院确诊为宫颈糜烂（重度）的患者120例，均为已生育妇女，年龄22~48岁，平均30.12±5.89岁。120例全部完成1次复诊，第1次复诊痊愈不进行第2次复诊，其余完成第2次复诊。

方法:将患者随机分为A组（治疗组）和B组（对照组）。治疗方法为红外光热治疗（月经干净后3～7天进行）和安达芬栓阴道放置。A组60例：于月经干净后3～7天行红外光治疗，并于治疗后使用安达芬栓阴道放置（隔日1次，5次为1个疗程，使用2个疗程）。B组60例：单纯使用红外光治疗（月经干净后3～7天进行）。

复查：红外光热治疗后第1次月经干净后3~7天进行第1次复查，第2次月经干净后进行第2次复查。

我们使用的是IRT-Ⅲ型红外光治疗仪，功率15W，距离宫颈糜烂面1cm照射3～5分钟。安达芬栓为重组人干扰素α2b 栓剂，剂量为10万国际单位×5枚×1盒。

诊断标准：有典型临床症状和体征（具体表现：妇科检查发现、白带中带血丝、同房后出血）。取宫颈刮片证实为炎性改变并排除其他恶性病变者。

疗效比较：①两组阴道流液量的比较；②两组阴道出血量与月经量的比较；③两组阴道出血时间的比较；④两组术后2个月治愈率的比较。（1、2以月经量为对照标准，3以上平均出血天数为准，4的标准治愈率为便于创面愈合、表面光滑、分泌物正常，治愈率为“两次复查痊愈总人数”/60×100%）。

统计学方法:采用SPSS10.0软件分析数据，采用X²检验。

结 果

第1次复查结果比较分析：①两组阴道流液量比较：A组少于月经量55例（91.66%）;B组少于月经量３１例（５１．６７%），P<0.01。②两组阴道出血量比较：A组少于月经量58例（96.67%）；B组少于月经量52例（86.67%），P<0.01。③两组阴道出血时间比较：A组平均出血时间7.4±0.38天 ;B组平均出血时间13±0.29天，P<0.01。

第2次复查结果对比分析：两组术后8周疗效比较，A组治愈55例，治愈率91.67%;B组治愈47例，治愈率78.33%，P<0.05。

不良反应：共有10例阴道出血严重，给予云南白药局部止血并口服后出血停止。

讨 论

宫颈糜烂是慢性宫颈炎最常见的一种病理改变，物理治疗是最常用最有效的治疗方法。其原理为使用各种物理方法破坏糜烂面单层柱状上皮，使其脱落坏死，为新生的复层鳞状上皮覆盖。我们的研究结果显示其治愈率可达到78.33%．

安达芬栓的有效成分为重组人干扰素α2b，其具有广谱抗病毒、抑制细胞增殖等作用，并能提高免疫功能，如增强巨噬细胞的吞噬作用，提高淋巴细胞对靶细胞的细胞毒性和天然杀伤性细胞的功能，适用于治疗病毒感染引起的宫颈糜烂。

变电设备发热缺陷红外诊断分析 篇7

1 变电设备发热缺陷判断标准的探讨

1.1 变电设备发热缺陷判断标准的一般原则

根据GB73-90《交流高压电器在长期工作时的发热》和运行经验, 发热缺陷的一般划分标准如下:

(1) 一般性发热缺陷:其温升范围在10～20℃之间, 与相同运行条件下的设备相比, 该接头有一定的温升, 用红外成像仪测量仅有轻微的热像特征。此种情况应引起注意, 检查是否系负荷电流超标引起, 并加强跟踪, 防止缺陷程度的加深。

(2) 严重性发热缺陷:发热点温升范围在20～40℃之间, 或实际温度在70～90℃之间, 或设备相间温差范围在1.5～2.0倍之间, 热像特征明显, 缺陷处已造成严重热损伤, 对设备运行构成严重的威胁。此种缺陷应严加监视, 条件允许时应安排停运处理。

(3) 危急发热缺陷:发热点温升超过40℃, 或者最高温度已超过GB73-90所规定的该材料最高允许值。热像图非常清晰, 外观检查可看到严重的烧伤痕迹。该种缺陷随时可能造成突发性事故, 应立即退出运行, 进行彻底检修。

1.2 对变电设备发热缺陷判断标准的探讨

如何快速对发热缺陷进行比较准确的定性, 一直是变电运行人员界定发热缺陷时比较头疼的事情。最近10年来, 湘西电网变电设备采取了以下定性标准, 既减轻了运行人员定性难的压力, 又为检修提供了直接依据, 实践证明也完全保证了设备的安全运行。

(1) 一般发热缺陷:当导体接触部位发热在70～90℃或当发热点温度与该设备正常时同一部位的温差达到30℃时, 定性为一般缺陷, 列入月、季消缺计划进行处理。

(2) 严重发热缺陷:当导体接触部位发热达90℃及以上或当发热点温度与该设备正常时相同部位的温差达到50℃时, 定性为严重缺陷, 尽快安排处理。

(3) 危急发热缺陷:当导体接触部位发热达130℃及以上或当发热点温度与该设备正常时同一部位的温差达到80℃时, 定性为危急缺陷, 应立即安排处理。

1.3 内部发热缺陷的判断

内部发热缺陷的故障点密封在绝缘材料缠绕的金属导体上, 而红外线穿透能力又比较弱, 因此用红外探测无法准确地测定故障点的实际温升。但热量可以传导到设备外表来, 由于各种设备内部结构的复杂性, 所测到的温升也千差万别, 因此我们无法用外部缺陷标准来判断。对内部发热缺陷的判断, 只能根据不同设备的实际情况分别探讨区别其发热缺陷等级, 进行分类处理。

2 变电设备发热缺陷统计及分析

2.1 变电站红外检测工作开展情况

湘西电网变电站红外检测工作主要采取红外成像检测和红外点测两种方式。红外成像检测由专门的兼职人员进行, 计划性周期为每季度一次;红外点测由运行值班 (维操) 人员进行, 结合运行巡视一般每月一次;两种方式的重点检测与跟踪检测周期不完全固定, 视具体情况而定。

2.2 变电设备发热缺陷情况统计

据不完全统计, 湘西电网2004～2008年10月变电设备的发热缺陷情况, 见附表。

2.3 变电设备发热缺陷的初步分析

2.3.1 发热缺陷类别分布

2004年至2008年10月, 湘西电网变电站通过红外检测发现变电设备发热缺陷190项。其中, 一般发热缺陷117项, 占总发热缺陷的61.58%;严重发热缺陷66项, 占总发热缺陷的34.74%;危急发热缺陷7项, 占总发热缺陷的3.68%;电压致热效应型缺陷2起, 占总发热缺陷的1.05%;电流致热效应型缺陷188项, 占总发热缺陷的98.95%;内部发热缺陷4项, 占总发热缺陷的2.10%;外部发热缺陷186项, 占总发热缺陷的97.90%。

2.3.2 设备发热缺陷部位分布

湘西电网变电站2004～2008年10月190项发热缺陷设备部位分布如下: (1) 主变及电容器放电线圈温升异常4项, 占总发热缺陷的2.11%; (2) 主变高压套管及电容器套管发热17项, 占总发热缺陷的8.95%; (3) 设备线夹及导流板发热91项, 占总发热缺陷的47.89%; (4) 隔离开关触头、导电杆、滑动触头等节点过热58项, 占总发热缺陷的30.53%; (5) 高压熔断器及其它节点发热15项, 占总发热缺陷的7.89%; (6) 二次设备发热5项, 占总发热缺陷的2.63%。

2.3.3 设备发热缺陷特点

变电站设备存在大量的导电连接部位, 其本身都是具有电流致热效应的热源, 某种情况下致热效应的异常就会产生发热缺陷。由于这些部位位于设备表面, 裸露在空气中, 可以直接观察并确定位置, 比较容易诊断。变电站设备外部发热缺陷的主要特点有: (1) 数量众多。导电连接部处位数量很多, 因此引发外部缺陷的机率也高。 (2) 接触电阻异常。只有接触电阻增大到超过许可范围, 长期电流通过时产生局部发热才会形成缺陷。 (3) 都属于电流致热效应型缺陷。如果通过电流较小, 即使接触电阻异常, 发热症状也很难发现。

内部发热缺陷的主要特点是:这类缺陷发生在电气设备的内部, 例如变压器或高压开关的出线套管等, 无法象外部热缺陷那样直观地检测出来。一般只能根据设备内部结构、运行状态、故障点热传递形成, 结合设备的运行情况, 依据设备所呈现的红外热像图, 分析判断可能存在的内部发热缺陷。

2.3.4 发热原因分析

(1) 通过对湘西电网变电站设备近5年来的发热缺陷分析发现, 变电设备发生外部发热缺陷的原因主要有: (1) 接头连接不良, 螺栓未压紧。特别是由螺丝紧固的节点发热点多。 (2) 大气中的有害气体、灰尘引起的腐蚀。具有很明显的地域性, 主要存在于工矿业污染严重的花垣县境内, 如花桥、佳民等变电站。 (3) 设备材质质量差, 加工安装工艺不好造成导体损伤。刀闸刀口触指发热多为触指弹力不够或是安装调试不精确使刀口接触面过少造成接触不良。 (4) 机械振动等各种原因所造成的导体实际截面降低。 (5) 负荷电流不稳或超标。高温高负荷季节是设备发热缺陷的高爆发期。 (6) 冰冻影响。2008年变电站设备发热缺陷比2007年明显增多的原因之一就是因为2008年初持续冰冻雪灾天气带来的后续影响。

(2) 而变电设备内部发热缺陷原因主要有: (1) 内部导电部分连接不良或者触头接触电阻过大; (2) 内部受潮, 介质损耗增大; (3) 绝缘材料老化、开裂、脱落; (4) 电压分布不匀、泄露电流过大; (5) 套管内部缺油等。

3 预防变电设备发热缺陷及故障的对策

随着设备负荷的增加, 电力用户对供电可靠性要求更高, 设备发热缺陷在变电设备管理中已经成为一个越来越突出的问题, 必须引起高度重视, 积极预防变电设备发热缺陷及故障。

3.1 保证金具质量

变电站母线及设备线夹金具, 必须根据需要选用优质产品, 载流量及动热稳定性能, 应符合设计要求。特别是设备线夹, 应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品, 坚决杜绝伪劣产品入网运行。

3.2 确保安装检修工艺

(1) 保证工艺程序。制定连接点安装的技术规范程序。根据造成连接点过热的不同类型, 制定不同的工艺规程。安装时, 严格按照规程进行。

(2) 控制紧固压力。部分检修人员在接头的连接上存有误区, 认为连接螺栓拧的愈紧愈好, 其实不然。因铝质母线弹性系数小, 当螺母的压力达到某个临界压力值时, 再继续增加压力, 将会造成接触面部分变形隆起使接触面积减少, 接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时, 螺栓不能拧得过紧, 以弹簧垫圈压平即可, 有条件时, 应用力矩板手进行紧固, 以防压力过大。

(3) 接触面处理和防氧化。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉, 使接触面平整光洁, 但应注意加工后的截面减少值不超过规定。设备接头的接触表面要优先采用电力复合脂进行防氧化处理。

3.3 加强运行红外检测

对于运行设备, 变电运行人员要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定, 比如运行中过热的连接点会失去金属光泽, 导体上连接点附近涂的色漆颜色加深, 晴后小雨“冒热气”等。变电运行开展红外检测工作, 既要有精确检测仪器、专业检测人员的保障, 更要保证实际检测工作及时、全面, 并加强诊断分析。

4 结束语

空间气球的红外特性分析(英文) 篇8

Infrared radiation of a target consists of reflected environment radiation and self radiation.The reflected radiation lies on received environment radiation and the reflectivity of the target and the self radiation lies on the surface temperature distribution and the emissivity of the target.Infrared radiation characteristics of spatial targets are very important for infrared target detecting,recognition and remote-sensing[1,2,3,4].

This paper takes a spatial ballistic balloon as the research object,having discussed the theoretical research method for the surface temperature distribution and the infrared radiation feature of the spatial balloon.After calculating the spatial heat flux that the spatial balloon gets,the surface temperature distribution of the balloon is got by solving the three-dimensional transient heat balance equations with the use of the finite element software ANSYS 10.0.On the basis of the solved surface temperature distribution,taking the spatial balloon as a poin object,the spatial distribution of infrared radiation intensity in 3～6µm and in 6～16µm is calculated.In the end with the comparison and analysis of the differences of the surface temperature distribution and the infrared radiation intensity spatial distribution between the spatial balloon got in this paper and a spatial ballistic target go in our previous work at different time of flight,some important conclusions are obtained.

1 Spatial Heat Flux Calculation

First,the surface of the balloon is partitioned into a series of surface elements.Second,the spatial heat flux which each surface element gets is calculated in the coordinate system x-y-z as shown in Fig.1.In the following subsections,Eijm is the spatial heat flux of the surface element ijm,which consists of solar heat flux ES,earth’s heat flux EE,and earth’s albedo heat flux ESE[1].The spatial heat flux Eijm can be got in Eq.(1)

1.1 Solar Heat Flux

As shown in Fig.1,sˆis the unit vector of the sunlight,O′is thegeometric center ofis the outward unit normal vector of ijm and.ES can be obtained by

where ES is the solar radiation intensity above the atmosphere and its value is 1 363.2 W/m2[5].

1.2 Earth’s Albedo Heat Flux

IfΓV is the earth cap which is visible from the spatial balloon andΓL is the area illuminated by the sun,the concerned area isΓV∩ΓL for the problem of the Earth’s albedo heat flux.As shown in Fig.1,U is the geometriccenter of a differential area d A1 onΓV∩ΓL and is the outward unit normal vector of d A1.ESE can be got as follows:

WhereρE is the Earth’s albedo and its value is 0.304[5].

Similarly,Eq.(3)can also be rewritten as

1.3 Earth’s Heat Flux

In Fig.1,V is the geometric center of a differential area d A2 onΓV,andˆnE is the outward unit normal vector of d A2.Then EE is given by

Where ME denotes the emittance of the Earth and its value is 390.1 W/m2[5].

2 Heat Balance Equations of the Spatial Balloon

In Fig.2,the axial cross section of the balloon is sketched.The balloon has one layer which has no inner heat source.The material of the layer is not transparent and assumed to be isotropic and uniform.db is the thickness of the layer.Rbo and Rbi are the outer radius and the inner radius of the balloon.Γbo andΓbi are the outer interface and the inner interface.nbo is the outward unit normal toΓbo and nbi is the outward unit normal toΓbi.The inside of the balloon is empty and has a little gas.

The three-dimensional heat conduction process of the balloon is got by

Whereρb is the material density,cb is the specific heat,kb is the thermal conductivity,the subscript b denotes physical characteristics of the balloon,T is the temperature and t is the time.

The boundary condition onΓbo is

Where nbox,nboy,nboz are the x,y,z axial cosine components of the outward unit normal nbo,Ei is the spatial hea flux density onΓbo,αbo andεbo are the absorptivity and the emissivity of the outer interfaceΓbo.

The boundary condition onΓbi is

Where nbix,nbiy,nbiz are the x,y,z axial cosine components of the outward unit normal nbi,qnet is the net radiation density(W/m2)which can be got by Gebhart method.

The initial condition for Eq.(6)is

Where Tb0 is a constant.

In section 4,the transient heat balance equations of the spatial balloon are solved with the use of ANSYS,and the surface temperature distribution is got there.

3 IR Radiation Intensity Calculation

Fig.3 shows the coordinate system in which IR radiant intensity of the spatial balloon is calculated.The orthogonal axes respectively have the same directions with the corresponding axes in Fig.1.θb andϕb indicate the direction of radiant intensity.

The spatial balloon is assumed to be diffusing grey body.IR radiant intensity of the balloon in the direction indicated byθb andϕb can be got by

The subscript i denotes the index of partitioned surface elements ofthe spatial balloon,the superscript N denotes the amount of surface elements,is the outward unit normalvector of the surface differential areais the outward unit normal vector in the direction indicated by

is the self radiant intensity of idA,which is in the direction of idAˆn,and it can be got by

MdiA is the radiant emittance ofdAi.According to the Planck’s law,it can be got as follows

whereεdAi is the emissivity ofdAi,λ1 andλ2 are respectively the lower limit and upper limit of the waveband of interest,iATd is the temperature of idA,c1 and c2 are two physical constants(c1=3.742×10-16 W⋅m2,c2=1.439×10-2 m⋅K).

is the reflected environment radiant intensity of d Ai,which is in the direction ofand it can be got by

where ES,ESE and EE are the solar heat flux,earth’s albedo heat flux and earth’s heat flux which are gotten bydAi,ρdAi is the reflectivity ofdAi,KS andKE are two proportionality coefficients related to the sun and the earth respectively which can be obtained in Eq.(14)

where T is the temperature of the sun or the earth.

4 Numerical Results and Discussions

To the spatial balloon,the height equation is assumed to beH=-.35t2+2400t+88000,where 0≤t≤680and H is the vertical distance from the geometric center of the balloon to the ground.The distance equation is D=3.13×103t,where D is the flight distance along the ground.The elevation angle of the balloon isπ/6.The overall flight time is divided into 68 intervals.The properties of the balloon are:db=2 mm,kb=0.29 W/(m⋅K)ρbcb=3.22×106 J/(m3⋅K),9.0biboboεαε===and K300b0T=.

By using the finite element software,ANSYS 10.0,the temperature field distribution of the balloon is calculated.We use the finite elements PLANE55 to deal with the heat conduction,use SURF151 to deal with the radiation boundary,and use MATRIX50 to deal with the radiation heat transfer inside the balloon.We use“Non-Hidden Method”to calculate view factor when we calculate the radiation heat transfer inside the balloon.

Because the spatial balloon has an axisymmetric structure and spins around its axis with a high angular speed during the flight,the temperature field distribution of the balloon is axisymmetric.Therefore the temperature field can be analyzed in a series of longitudinal elements.

Fig.4 shows the temperature fields of the balloon in the nighttime,where the x-axis represents the Lb depicted in Fig.2.In the nighttime,only the earth heat flux exists,and the temperatures on all the parts of the balloon descend gradually.The temperature of the part(Lb=0)is the lowest and ascends to 271 K at the 680 s.

By comparing the balloon’s temperature fields in this paper with the spatial ballistic target’s in ourprevious literature[6],firstly,one can find that the varying trend of surface temperatures of the balloon and the target is consistent.The main reason is that their flight trajectories and motion modes are the same,so the spatia heat flux distributions of their surfaces are also the same.Secondly,one can find that the surface temperature range of the balloon changes more distinctly than the target’s.One reason is that the balloon has no inner heat source.The other reason is that the thickness of the balloon is very thin,so the volume of balloon’s material is small and the spatial heat flux has a strong impact on the balloon’s surface temperature.

Fig.5 shows the spatial distributions of the balloon’s radiant intensities in two IR bands in the nighttime.In Fig.5,firstly,one can find that the earth radiation reflected by the balloon has an apparent impact on the spatia distribution of radiant intensities at the initial time as shown in Fig.5(a1)and(b1).Secondly,the radiant intensities in two wave bands gradually descend accompanied with drop in the surface temperature in the nighttime.

In order to compare the spatial distributions of the balloon’s IR radiant intensities in this paper with the distributions of the ballistic target’s in our previous literature[7],we give the spatial distributions of the absolute errors between the balloon’s radiant intensities and the target’s in Fig.6.The absolute error function isis the absolute errors,bI is the balloon’s infrared radiant intensities and tI is thetarget’s infrared radiant intensities.At the same time,we give the maximum and the minimum of the relative errors between the balloon’s radiant intensities and the target’s in Table 1 and Table 2.The relative error function

In the nighttime,the temperature drop range of the balloon’s surface is wider than the target’s,so one can find that∆Iba,t in Fig.6 and∆Ibr,t in Table 1 and in Table 2 decrease gradually with the elapse of time.Although∆Iba,t and∆Ibr,t decrease,one also can find that the balloon’s infrared radiant intensity in any spatial direction is always apparently higher than the target’s in the nighttime as shown in Fig.6.This conclusion can also be got in Table 1 and Table 2.As shown in Table 1 and Table 2,the maximum of∆Ibr,t is 313.16%and the minimum of∆Ibr,t is 61.76%.So the good effectiveness of deception and interference can be obtained in the nighttime with the use of the balloon.

5 Conclusions

This paper builds up the perfect theoretical calculation models of the spatial balloon’s temperature field and IR radiant feature.The surface temperature field of the spatial balloon is calculated with the use of ANSYS 10.0On the basis of the solved surface temperature,the spatial distribution of the balloon’s IR radiant intensities is calculated.Compared with the spatial ballistic target’s surface temperature and IR radiant feature,the varying range of the balloon’s surface temperature is wider and the IR radiant feature of the balloon is more salient.So the spatial balloon has the good ability of IR deception and IR interference.

参考文献

[1] Batts Glen W. Thermal environment in space for engineering applications[C]// AIAA,Aerospace Sciences Meeting and Exhibit,32nd,Reno, NV, United States,Jan 10-13, 1994:105-118.

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[3] Hauptmann E G. Angle factors between a small flat plate and a diffusely radiating sphere[J]. AIAA Journal(S0001-1452), 1968,6(5):938-939.

[4] GUO Li-xin,ZHAO Kang. Study on the characteristic of IR radiation from the space target [J]. International Journal of Infrared and Millimeter Waves(S0195-9271),2004,25(1):119-127.

[5] Bhanderi Dan D V,Bak Thomas. Modeling earth albedo for satellite in earth orbit[C]// AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit,San Francisco, California, August 15-18,2005:1-12.

[6] ZHANG Jun,Lü Xiang-yin,WANG Yi-cheng,et al. Finite element analysis of the surface temperature distribution on the exoatmospheric ballistic target [J]. Infrared and Laser Engineering(S1007-2276),2008,37(3):416-419.

红外测温的应用及实例分析 篇9

电气设备在运行中，许多高压电气设备的内部导流回路因连接不良，接触电阻增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升从而造成设备局部出现过热。因为上述原因造成的设备出现局部过热的例子非常多，例如如下这些例子：

1)由于变压器套管内部引线由于某种原因造成接触不良;

2)高压断路器也是经常出现接触不良的一类设备例如其内部动静触头、静触头由于安装或者使用的不当很容易造成与基座之间的接触不良;

3)电流互感器是电气设备中常用到的一种电气设备其内部一次绕组端部接头、以及大螺杆接头和串并联接头也是最容易出现连接不良现象的;

4)电力电缆由于要流过很大的电流其接头处焊接不良就很容易造成温度急剧升高。此类故障通常在设备表面相关部位形成有一定特征性的热场分布或者是红外热像。因此，可以通过红外测试，判断出设备内部导流回路有没有回流故障并且如果判断出有这类故障的话故障的具体位置也就很容易判断出来了。如此就非常准确的为设备检修提供了可靠的依据。

1 红外测温的方法及判断原则

红外测温诊断技术主要有5种方法，包括：

1)表面温度判断法;

2)相对温差判断法;

3)同类比较法;

4)热谱图分析法;

5)档案分析法。

下文详细分析这五种方法。

1.1 表面温度判断法

在这五种方法中生产试验人员最普遍采用的一种方法是表面温度判断法。这种方法的原理其实很简单，运用起来也是很方便的，主要就是使用测温设备对需要测试的设备表面温度值进行测量记录，然后把测的的温度值与相关规定进行对照，只要是测量的温度(或温升)超过规定所列的标准的，就可根据设备温度超标的程度、设备的重要程度以及设备所承受的机械应力的大小这三方面的数值来确定设备缺陷的性质。

但是，实际情况并非如此，我们大部分的生产人员并没有严格按照上述步骤进行操作，而是简单的根据设备有没有发热以及发热的程度高低来判断设备是否处于缺陷以及缺陷的程度如何。这样的判断方法是非常不严肃并且也是极其不可靠的，主观意志太强没有科学可靠的测量数据进行比对，是非常容易出现误判的。

1.2 相对温差法

这种测温诊断技术方法其实道理非常简单，就是根据测量的相对温差来判定的方法。相对温差的概念是指两个对应测温点间的温差跟其中一个相对比较热的测温点的温度升高之比的百分数。

温升的概念是指用相同的检测仪器分别去测量被测物表面温度然后记录测量数据，再用同一检测仪器去检测环境温度参照体表面温度也记录下测量数据，这两场测量出来的数据之差就代表温升。

环境温度参照体：是指一类物体，这类物体是用来采集环境温度的，所用把这类物体叫做环境温度参照体。环境温度参照体不一定就具有当时的真实环境温度，但是这类参照体具有与被测物相似的物理属性，而且这类参照体还跟被测物同时处在一个相似的环境内。例如：某电力设备中的油浸式电流互感器，如果采用温度探测器测得油浸式电流互感器的顶部金属连片有发热的情况，那么就要根据上述环境温度参照体的概念以及解释来选取环境温度参照体，所以环境温度参照体也就只能选取类似金属连片或材料相同的金属部件了，瓷群或其他材质的金属显然就不能选择当做环境温度参照体了。

1.3 同类比较法

同类比较法指的是在相同厂家生产的相同型号的设备之间进行对比。同类比较法还可以分为两种类型设备比较，一种是电流致热型设备比较，另一种是电压致热型设备比较。

1.4 热谱图分析法

热谱图分析法主要应用的是同类设备不同状态下热图谱的差异来对设备是否异常来进行判断的。

1.5 档案分析法

档案分析法主要是一种动态曲线分析，利用同一设备在不同时期的检测数据来制作出变化曲线图，通过曲线图就可以轻易的找出设备致热参数的变化趋势和变化速率以此来判断设备是否正常。

2 红外测温在现场应用中应注意的问题

在红外测温现场，必须要保证测量数据的准确性，这就要求测温设备必须在合适的环境下工作。所以必须要注意如下一些注意事项来达到准确测温的目的：

1)环境参照温度是要根据检测对象的变换而变换的，不同的检测对象就要对应不同的环境参照温度，不能一个环境参照温度对应很多的检测对象;

2)在对设备进行红外测温的时候必须要要保证同一台仪器相继的测量设备的发热点、正常的对应点及环境温度参照体的温度值;

3)正确选择被测物体的发射率;

4)在进行同类比较时的时候一定要特别注意保持仪器与各对应测点的距离一致，方位一致;

5)正确键入大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数，并选择适当的测温范围;

6)在测量温度值的时候要力争做到科学准确的测量方法，应从不同方位对设备进行检测，最终求出最热点的温度值;

7)要正确记录下异常设备的准确测量数值，如异常设备的实际负荷电流以及异常设备的具体发热部位、正常部位，还要准确记录下异常设备的环境温度参照体的温度值等测量数据。

3 红外测温实例分析一

2010年1月8日，我工区巡视人员在对新利110kV变电站进行红外测温巡视时，发现301断路器C相内部温度分布异常，其中间法兰处有明显发热现象。1月11日，再次对其进行跟踪监测，发现发热情况加剧，根据红外图谱通过热谱图分析法判断出发热原因为断路器内部动静触头、静触头及基座间接触不良引起的。红外图谱如图1:

2010年11月13日，更换下来的301断路器返厂检修，进行解体查明发热原因，从现场解体情况看，发热情况非常严重，断路器中间导电部位与开关静触头压气缸导电接触面严重发热，导电滑环已熔断并与开关静触头压气缸导电接触面熔接在一起，造成开关无法正常分断。经过强行敲击，才迫使开关中间导电部位与开关静触头压气缸导电接触面脱离。解体后照片如下：

通过解体后分析出发热原因：

1)该台断路器经过多次开断电流后引起导电滑环触指表面氧化，接触电阻增大，发热，引起温度过高后导致与气缸、动触座熔接在一起从而无法分闸;

2)元件在装配过程中，对导电部分没有处理干净，导电部位夹杂有绝缘物，引起导电能力下降，产生发热现象;

3)导电滑环质量差或装配过程中工艺差，开关在分合过程中导电滑环出线断裂，引起导电能力下降，产生发热现象。

4 红外测温实例分析二

2012年4月25日，我工区巡视人员在对某110kV变电站进行红外测温巡视时，发现323-3隔离开关开关侧接线板明显发热。如图3:

巡视人员通过多个角度反复进行测试，初步分析是由于接线板螺栓松动，在风沙天气下接线板内部贮存了污垢，导致接线板导电能力下降，且该线路属于用户专线，负荷较大，从而导致发热。

巡视人员通知运行值班人员后，经单位领导批准，对该间隔设备进行停电处理。停电后，检修人员爬上隔离开关检查后后明显看到接线板内部贮存了大量的脏污，且螺栓松动明显，接线板表面由于高温导致氧化。随即将螺栓全部松动后清理了接线板内部脏污后并重新接好引线。

由于我单位地处高耗能、高污染地区，输变电设备都长期处在风沙天气的环境下，且向用户输送大量的电能，负荷电流也较大，经常出现设备因脏污、风沙导致接线螺栓松动降低设备导电能力，增大电阻，进而导致设备严重发热的现象。

5 结论

本文通过对红外测温在应用过程中的一些方法和注意事项，并以一台发热的断路器和隔离开关接线板发热现象为例，详细阐述了红外测温技术的重要性和有效性，并得到以下结论：

1)红外检测可以监测到设备在运行状态下的真实信息，在保障安全的情况下，可以做到省时、省力、降低设备维修费用，大大提高设备运行可靠性。

2)可以实现大面积快速成像扫描，状态显示快捷、灵敏、形象、直观，监测效率高，劳动强度低。

3)红外检测与故障诊断有利于实现电力设备的状态检修管理。

摘要：当前在电力系统中广泛应用的红外测温诊断技术是电气设备在线监测技术中的一种。本文主要讲解了红外测温诊断技术的几种方法和一些注意事项,以及对一起测温实例的分析,提出如何对红外测温诊断的缺陷作出正确的判定和红外测温对电气设备带电检测的重要性及有效性,从而对电气设备的状态检修工作提供可靠依据。

关键词：电气设备,红外线测温,断路器,发热

参考文献

[1]陈衡^,侯善敬.电力设备故障红外诊断.中国电力出版社.

[2]中华人民共和国电力行业标准:带电设备红外诊断技术应用导则.

燃气红外线辐射采暖技术分析 篇10

可以使用该产热源给空气加热, 在借助其他设备的帮组, 例如离风机或者真空泵。这些热源吧空气燃烧后加热的付带物品送到辐射管内[2]。加热使辐射管升温至要求的温度, 可以通过远红外这种介质传递热量。这种系统的制造原理是根据太阳设计的电磁波谱的数据表明, 太阳能传递给地球的能量波长大概是10-8微米 (μ) 以下的为宇宙射线[3], 波长在6×108μ以上的为电波, 热能辐射波的波长范围主要在3-10μ之间。这个系统能够模拟出太阳的产生还有热对物体的传导介质中不加热的那一段物体热能辐射波长 (波长2-12μ) [4]。

这种供暖方式用针对性, 而不是房间内的空气, 或者其他无关的人员器具。采暖目标可以根据他的物理化学性质的结构特点吸收并且存储能量, 再通过他们接触空气的表面向空间传播能量, 用这种方法解决采暖问题。我们用一个实例来分析此系统。一个机库内有吊顶, 必须考虑其安全起飞还有检测的需要。在计算实际的采暖符合值, 因此选用此辐射采暖器, 按要求设计通风和空调系统。我们采取了几种供热不同高度温度的相对温度。用软件模拟了下图分布曲线。达到了预期的效果。

燃气红外线辐射采暖技术成功解决了大空间内温度分布不合理的问题可以节约能源30%以上。这种采用远红外得供暖技术可以解决很多生活中的问题, 例如, 空间分布不合理, 能源浪费, 可以用到国产, 军工民用都可, 市场前景非常广阔。

参考文献

[1]王翠英, 宋伟.高大空间燃气红外线辐射采暖技术应用[J].建筑, 2013, (5) :75-76.

[2]韩彦恒.红外线辐射采暖方式的特点分析[J].民营科技, 2013, (5) :150.

[3]杨月斐.燃气辐射采暖系统应用技术研究[D].大庆:大庆石油学院, 2007.

红外分析仪 篇11

关键词：变电站；测温技术

中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、电力设备维修体制的发展与效益分析

随着电网的发展和用户对供电可靠性的要求越来越高，电气设备旧的维修体制越来越不适应电网发展的要求。旧的维修体制有事故维修体制和预防性维修体制。所谓事故维修体制就是设备发生故障或事故之后进行维修，这种维修只适应于造价较低、事故停电带来的直接或间接损失都不大的设备；预防性维修体制是针对某些无备用装置的重要设备或因意外停电会造成巨大损失的设备实行的维修体制，它是以时间为依据的定期维修体制。不可否认，定期进行预防性试验和维修，对于排除某些事故隐患和降低故障率的确发挥了一定的积极作用，但是也存在以下难以克服的缺点：

1.预防性试验都是在停电的条件下进行的，影响正常运行，费时费力，不仅减少了设备的可用时间，增加了其不可用时间，而且还检测不到设备在运行中的真实状态，有时还会增加不必要的拆装次数，使得维修费用大大增加。

2.预防性试验条件往往不同于设备的正常运行条件，某些已经存在的故障不易发现，尤其更难以预防由于随机因素引发的偶然故障，致使有些预防性试验认为“合格”的设备，投运后不久发生重大事故。

3.这些本来没有故障的正常设备，经拆卸进行预防性试验后复装，反而引入了新的事故隐患。

显而易见，上述两种维修体制已经不能适应现在电网的检修。为此，从70年代初发展起来的一种先进设备维修体制一状态检修，即“无病不修，有病才修，修必修好”，已得到普遍的推广和应用。

二、应用情况

2001年成武公司购置了一台HD—97红外热电视测温仪，由于效益显著，公司里在考查论证的基础上，2007年又购置了一台CMP525先进的红外测温仪。

2010-2013年，我们红外测温QC小组按试验周期和有关规定对所辖变电站设备进行了测试，共发现了100多处外部发热故障和内部绝缘故障（其中紧急缺陷5起），其中典型的有以下几例：

（一）35kV某站300—1刀闸B相异常发热问题。在2011年2月7日测温中发现300—1刀闸B相有异常发热现象，温度118℃，最高温度是B相刀口南边上触指。属异常发热（相对温差76%，接近重大缺陷）应安排处理，因某站属枢纽变电站，带负荷较多，因此未安排处理，只加强了红外测温跟踪检测。温度随时间变化如下图：

从红外图谱中清楚地看到B相刀闸的温度分布，最高温度点为B相刀口南边上触指118℃，下触指72℃，这说明上触指拉紧弹簧弹力下降或已失去作用。而在后来的检测中上触指温度由118℃左右降到80℃左右，并基本稳定。因温度稳定在80℃左右，除继续跟踪检测外没安排检修。2012年4月23日春季检修时，果然发现上触指与静触头连接处，因打火被烧溶住，所以在温度高峰后，因动静触头烧溶住而接触电阻下降，使温度逐渐下降而稳定。

正是因为连续的红外测温检测，为检修提供了可靠依据，避免了无计划停电和突发事故的发生，创造了较大的经济效益和社会效益。

（二）测温不仅对外部异常发热能正确的做出分析、判断，且能及时发现电气设备内部绝缘故障。

（1）2012年在预防性试验中发现110kV某站123CTB相tgδ偏大，超过标准。2010年为A相0.52%，B相4.3%，C相0.7%，而上次检修试验数据为A：0.91%，B相1.2%，C相0.75%（均为换算到20℃值），为验证B相tgδ超标原因，进行了红外测温，在环境温度10℃情况下，B相与A、C两相的相同部位相差为1.6℃（A、C相10.7℃，B相12.3℃），外部裸露接头良好，无明显局部过热现象，油位面也正常，因此B相tgδ超标使温差达1.6℃。这表明tgδ试验结果与红外测温结果相符合。因此，对123CT进行了大修，大修中发现123CT底部有水珠，顶部因进水使顶部铁件严重生锈，线圈已受潮，如不及时处理，可能引发事故。

（2）2011年7月红外测温发现110kV某站1#主变10kV侧电缆支架温度112℃，而电缆为89℃。电缆外护套有的部位已炭化。分析可能是由于单相电流很大，有涡流损耗引起的。因时值负荷高峰，只带电对电缆外护套进行绝缘处理。在12月份的停电更换电缆时发现有的电缆外护套已进水，铜屏蔽已生锈，由于发现及时，避免了一次大面积停电事故。

通过近几年的红外测温工作，我们有以下体会：

1.要实现电网的状态检修，必须有科学技术手段来支持，红外测温技术是实现状态检修主要手段之一。

2.红外测温可以发现高压电气设备内外部导流回路故障，内部绝缘故障，铁磁损耗或涡流损耗故障，电压分布异常和泄漏电流增大故障，油浸电气设备缺油故障诊断。

3.为保证测温结果的正确性，要清楚各种影响因素，最好在无风、无雾、无尘埃，晴朗的天气下进行。

4.任何一种检测技术都不是万能的，红外测温也有它的局限性，如油浸变压器一些内部故障，线圈断线，圈屏及绝缘纸间爬电，内部引线焊接不良等，因变压器内部的油循环搅乱了故障发热形成的原始热场，很难在变压器箱体外表面产生与内部故障对应的特性热场。所以变压器故障除进行预防外，也难以进行在线红外诊断。

参考文献：

制作红外测温统计及分析小软件 篇12

随着电力体制改革的进一步深化, 电网得到迅速发展, 各地区变电站已经实现了由有人值守方式向无人值守方式的转变, 运维人员从管理一个站到管理多个站, 人力实现了集约化管理, 这样的转变, 使得企业取得了明显的经济效益和社会效益, 但是运维人员面临的问题就是:随着管辖的变电站不断的增加, 运维设备数量也不断的增加, 每天需要加强测温的点数也不断的增加, 给运维人员的带来很大的工作量, 传统的运行管理记录只是罗列式地描述了每天测温点数及温度。这种运行记录不能直观地、纵向地对发热点进行统计和分析, 时间长了一些历史的记录将被遗忘, 不利于设备的运维管理和分析。基于以上情况, 我们制作出了一个红外测温的统计与分析的小工具。

2 项目功能:

制作一个小网页小软件, 它主要是具备三个功能:输入功能;转换曲线功能;查询功能三大功能。

2.1 输入功能:

第一步:运维人员打开小软件, 点击添加站点信息, 弹出窗口后, 输入变电站、间隔;第二步:自动弹出发热部位信息窗口, 输入站点间隔, 发热部位名称;第三步:自动弹出具体发热部位信息窗口:输入发热部位、日期、负荷情况、环境温度、发热点温度、红外图谱、可见光图、检修图、检修后红外图谱 (如图三) ;

2.2 转换曲线功能:

小软件可以根据输入的日期、负荷情况、环境温度、发热点温度自动形成一个曲线图 (如图二) , 运维人员可以根据这个曲线图分析造成发热的原因, 方便运维人员对发热点采取适合的措施去解决发热点问题, 。

2.3 查询功能:

运维人员进入查询页面中, 选择变电站、间隔、发热部位, 点击查询, 会出现有相应发热部位的红外曲线、红外图谱、可见光图、检修图、检修后红外图谱按钮的界面, 点击这些按钮相应的内容就会显示出来。

3 实施过程

首先是构思阶段:把需要小软件实现的功能以文字形式写出来, 经过反复斟酌, 不断进行修改, 最终形成一个文本文稿。

其次是制作阶段:根据文本文稿进行网页制作, 通过网页制作的来实现输入、转换图形、查询三大功能。

最后是分析阶段:通过观察温度曲线对发热点进行分析处理, 若此时设备的负荷还较轻, 但有可能出现更高的负荷的情形下, 应定为“重大”或“紧急”缺陷, 同时采取相应的措施。如已接近满负荷, 则可以暂时考虑降低负荷, 使温度值符合规定, 不一定要立即停电, 但必须加强监测, 在短期内消除缺陷。当温度值已大大超过规定值, 必须立即停电处理。

4 创新点

4.1将记录输入简单化, 且每个发热点都会附有四张图:红外图谱、可见光图、检修图、检修后红外图谱, 对发热点处理全过程进行了归档, 可视化加强。

4.2传统的罗列式的运行记录在进行查询时, 只能一页一页的进行翻看, 很费时费力, 利用小工具后, 只需轻轻点击几下便可实现, 从而快捷方便的了解设备的运维状况。

4.3将数值变成了曲线通过温度曲线图运行人员可以一目了然的了解并分析当前发热点情况, 采取适合的措施处理发热点问题。

5 取得效益

通过小工具对红外测温数据的统计和分析, 让运行人员很容易掌握运行设备的运行情况, 减轻了运维人员的工作量, 方便了运维人员对发热点的运维管理工作, 为电力系统的安全和经济运行提供了有力保障。

摘要：随着管辖的变电站不断的增加, 运维设备数量也不断的增加, 每天需要加强测温的点数也不断的增加, 给运维人员带来很大的工作量, 传统的运行管理记录不利于设备的运维管理和分析。基于此, 我们制作出了一个红外测温的统计与分析的小工具。

关键词：红外,测温,统计

参考文献

[1]戴文进, 郭世才.高压输电线路故障的红外诊断技术[J].电力建设, 2005 (04) .

[2]王彦霞, 王震洲, 刘教民.基于红外成像法的低压电器故障检测研究[J].低压电器, 2008 (15)