红外线热成像诊断技术（共9篇）
红外线热成像诊断技术 篇1
1 概述
红外热成像技术是现阶段一种非常重要的设备故障诊断方法, 其得出的数据表面了设备运行的温度场参数。运行中设备的热状态是不是发生变化和异常, 对判断设备的工作状态和可靠性具有十分重要意义。这项技术分辨率优越, 显示多样化, 可持续监测物体表面的瞬态二维温度分布场, 有利于发现热区以及热区的形状和热点的分布, 接下来我们将结合我们工作中发现的一些检测特例来展示给各位便于大家在以后的工作学习中参考。
1.1 变压器储油柜假油位的判断和处理
储油柜是变压器的主要部件之一, 他的作用是补偿绝缘油因温度变化而产生的膨胀或收缩, 确保充油设备自身体内一直注满油。大型变压器要求使用全密封式储油柜, 确保绝缘油与外界的空气完全隔离, 以杜绝绝缘油吸收空气水分氧化而降低它的绝缘性能。储油柜结构见下图:
胶囊式储油柜是通过胶囊将绝缘油与外界空气完全的隔开, 同时通过呼吸器阻止水蒸汽进入胶囊。正常工作情况下, 胶囊是浮在油面上, 当绝缘油随着油温的升高而膨胀时, 储油柜内油面就将上升, 挤压胶囊向外排气;相反当油温降低而油面下降时, 胶囊从外面吸收气体涨大, 自动保持胶囊内外两侧压力平衡, 确保设备本身一直充满绝缘油。
能源管控中心四烧变电站主要对炼铁厂四号烧结机附属设备进行供电, 2012年10月19日点检过程中发现1#变压器储油柜油位异常升高, 怀疑为假油位。为防止对生产造成影响, 倒负荷停1#变压器对其进行全面检查。储油柜红外图像如下图所示:
从侧面观察油面大约在储油柜1/3处, 油位计显示油位高于2/3, 基本判断为假油位。遂拆下呼吸器, 打开放气塞, 将柜内气体放出, 油位计显示油位随气体的放出逐渐下降, 最后稳定在油枕1/3处, 基本与红外图像显示油位持平。打开吸湿器管接头后发现胶囊在吸湿器管接头处断裂, 已整体脱落入储油柜内。
由于其他仪器很难准确检测出具体油位, 通过红外成像图可以使问题得到完美解决。
1.2 发电机保护屏端子过热检测
2012年6月12日12时20分34769秒, 能源中心35MW发电机差动保护动作跳机。
对发电机本体进行检查, 未发现异常。于是怀疑差动动作原因可能为:1) 电流互感器故障或者二次线虚接;2) 发电机到保护屏之间电缆屏蔽存在问题;3) 发电机保护屏端子松动。
首先对励磁小间内电流互感器进行检查, 外观、温度等均正常。之后对发电机保护屏后端子进行红外检测时发现端子号12一行中间压片处温度明显超标, 最高温度121℃, 判断为螺丝松动, 此行对应线号为C411, 与之前故障录波所显示发电机C相电流异动导致跳机的结果正好吻合。检修人员对端子进行短接, 紧固中间压片螺丝后温度逐渐恢复正常, 机组目前运行正常。
1.3 远距离过热点的监测
由于测温枪存在距离系数比的问题, 导致远距离测量时不易找到具体过热点, 红外成像仪测量距离和范围较广, 可以对远距离过热点进行准确测量。
2012年7月9日岗位人员点检4#前置发电机小间过程中发现B相互感器周围个别点温度较高, 但无法准确找到具体过热点。通过红外线成像仪观察, 互感器上端母排截面处最高温度达到222.6℃, 分析造成高温的原因可能为互感器穿心螺栓与上端母排联接处螺母松动。经研究决定停机对其进行处理。停机后检查发现穿心螺栓上端螺母已有轻微松动, 螺母垫片已与母排相融, 对母排及垫片进行打磨后重新紧固安装。起机后再次测量温度回归正常。
1.4 锅炉给水泵压力、流量降低分析
9月28日, 余热一区2#锅炉2#中压给水泵出口压力突然下降, 电机电流明显减小, 岗位人员到现场查看就地压力表与远传压力一致, 检查泵体和进出口阀门正常后, 关小出水门, 开启给水管道排空气门, 但压力, 流量和电流未恢复正常。开启备用泵之后, 事故现象也未好转。为保证锅炉、汽机安全稳定运行, 降低了锅炉负荷, 保证锅炉正常给水。分析测试过程中, 同时启动1#锅炉两台给水泵, 进出口压力没有变化, 1#锅炉给水泵出口压力2.3MPa, 水泵进口温度116℃, 出口温度116℃。同时启动2#锅炉两台给水泵, 进出口水压先升高后降低, 2#锅炉给水泵出口压力1.2MPa, 进口温度85.7℃, 出口温度102.4℃。检查两台泵进水管道滤网, 未发现有异物。初步判断为低压汽包至中压给水管道入口堵塞。
次日利用停产检修机会, 停2#锅炉后放水。检修人员进入低压汽包人孔门, 发现中压给水入口管道有异物堵塞, 并确认是汽水分离器组件损坏脱落。
2 结论
温度是反应设备运行状态和功能故障的重要特征, 经常对重点设备的温度进行检查, 可以及时跟踪设备工作状况, 并可以第一时间发现异常状态便于进一步检查。通过监视设备的性能状况可在在需要时安排维护, 即可降低因设备故障而发生非计划性停产的可能性, 也可减少设备维护费用和维修成本, 极大限度地提高了维护效果和生产能力, 因此红外热成像技术的应用对于整个生产具有重要的意义。
摘要：红外热成像技术是现在一种主要的无损检测判断评估方法 , 它所反映的热状态是设备工作状态的一个指标。利用热像仪对设备温度的非常规变化进行监控, 对判断设备的实际工作情况和确定运行的可靠性具有重要的指导作用。本文讲述了该项技术的主要特点并结合实例介绍这项技术在电力设备故障检测方面的应用。
关键词：过热,故障检测,红外热成像技术
红外线热成像诊断技术 篇2
由红外热成像技术的原理与特点可知，红外热成像技术能很好地应用于智能视频监控系统中，并且往往是普通摄像监控所不能完成的。其具体的应用如下。
能真正实现24h及恶劣气候条件下的全天候的智能视频监控
普通的视频监控很难做到全天候的监控，如银行的金库、机要室、军事要地、监狱以及核心办公室等重要的监控区域，不可能完全做到全天候的有可见光，而没有了可见光，普通视频监控也就失去了其监控功能。要想夜晚监控，只能用日夜转换摄像机加上红外灯。而红外热成像仪，是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜24小时均可以处于运行状态且正常工作，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出预/报警，并可以通过其他智能设备自动对有关情况进行处理与上报。
在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差。而工作在8—14μm波长的长波红外热成像仪，其穿透雨、雾的能力较高，从而仍可以正常地观测目标。因此在夜间以及恶劣气候条件下，采用红外热成像监控设备可以对各种目标，如人员、车辆等进行24h监控。在高速公路、铁路夜间安全保卫巡逻、夜晚城市交通管制等领域中，红外热成像装置也有着不可替代的作用。由于热成像系统在观察、识别目标方面有着众多的优点，因此在许多发达国家车载或直升飞机机载监控系统已经得到了广泛的应用。
能进行火灾的智能视频监控与识别
由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使 用外，还可以作为有效的防火报警设备。如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源，采用现有的普通监视系统，很难发现这 种隐性火灾苗头。然而采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，即可透过烟雾发现着火点，把火灾消灭在萌芽阶段。
如加拿大森林研究中心，利用直升飞机采用便携式热成像仪，在一个火灾季节中就发现了15次隐火。
在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，通过红外热成像仪探测的红外热图像，均能迅速及时监测到火灾源头，并进行预/报警，以便及时采取行动进行处理。
谷物粮仓往往会发生自燃现象，过去一般采用温度计测量其温度变化。而采用红外热像仪可以准确判定这些火灾的地点和范围，从而做到早知道早预防，早扑灭。
据美国保险公司的统计数据表明，在所有火灾中，有25%是电气设备隐患引发火灾的，即由于插头接触不良引发的。红外热像仪还可以用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面部件上的情况，来发现其热隐患。而利用红外热成像产品，可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。如我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热 为100处，做到及时处理，从少减少火灾事故的发生率。
此外，即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效的搜救工作。
能对伪装及隐蔽的目标进行视频监控与识别
普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。红外热成像装置是被 动接受目标自身的热辐射，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此不易伪装，也不容易产生错误判断。
能对边防、周界入侵进行远距离有效的监控与识别
我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别是在下雨、下雪、大雾、大风的日子，许多系统都不可能很好地担当起防范作用，更不用说通过智能分 析报警了。如果采用人员巡逻，利用望远镜进行观察，往往由于可见光波长短，使观察效果不理想，根本不可能做到全天候，这样难免不造成漏查、误查和失查的现象。
利用红外热成像仪，可以探测到不同物体的红外辐射，因而可以远距离地进行观察，尤其适用于风雨天气。如在边境地区放置红外热成像仪，就可成功地破获非法入境者案件，显然，其效率大大高于人工巡查。
目前在海边走私，常常利用“大飞”来进行，这些“大飞”无灯光，马力大，机动性强，往往容易摆脱缉私人员和边防人员的追踪。而有了红外热成像仪，就可以迅速地远距离跟踪这些“大飞”，其距离可达数公里。即使是在雷达的死角，这个系统也可以正常运行，特别是在黑夜和恶劣的天气下，均可以充分发挥其良好的特点。
此外，传统的视频监控技术只是对周围的现象进行实时的监控与记录，在非智能的状态下，无法完成有效的预/报警功能。而是传统的红外对射技术，虽然能够短距离地对入侵者进行实时预/报警却无法认识入侵对象。而利用红外热成像技术可远距离地对周边入侵进行监视，不仅能够实时预/报警，而且能够察看当时入侵者的红外监控图像，从而做出分析，达到一般监视系统不易达到的效果。
过境人员检验检疫人体温检测跟踪
红外线热成像诊断技术 篇3
【关键词】 骨关节炎，膝；红外线热成像；红外线热像图；柔肝；化痰；疗效评价
膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是关节软骨变性、软骨下骨和关节边缘有新骨生成的慢性关节疾病，在中老年人群中最为常见[1]。本病属中医学“骨痹”范畴，为本虚标实之证，主要病因病机为肝肾亏虚，风寒湿外邪侵袭，气滞血瘀阻滞经络而致病。临床对于KOA的治疗方法多样，治疗后多采用各种量表作为疗效评价指标，红外热成像作为功能影像学的一个分支，临床应用广泛。笔者根据KOA患者治疗前后红外线热像图变化对比临床症状改善程度，发现红外线热成像技术可以为临床评价KOA疗效提供客观证据，现总结报告如下。
1 临床资料
1.1 一般资料 选取2015年3月至2016年1月在河南省洛阳正骨医院颈肩腰腿痛科就诊的KOA单膝发病患者60例，男21例，女39例；年龄42～74岁，中位数54.5岁；病程1～86个月，中位数48.5个月；左侧发病23例，右侧发病37例。
1.2 诊断标准 西医诊断标准按照美国风湿病学会（ACR）1995年骨关节炎诊断标准[2]。中医诊断标准按照中医肝肾不足、筋脉瘀滞证诊断标准[3]。
1.3 纳入标准 ①符合上述诊断标准；②单侧膝关节发病；③年龄42～74岁；④近期未使用药物或其他治疗方法；⑤签署知情同意书。
1.4 排除标准 ①有明确的膝关节外伤手术史者；②合并有膝关节感染性关节炎、类风湿关节炎、肿瘤、结核、关节内骨折急性期者；③膝关节有明显内、外翻畸形及患侧有血管神经损伤性疾病者；④合并有重要脏器功能不全（心、脑、肾、肝）及精神病患者；⑤妊娠或哺乳期妇女；⑥过敏体质者。
2 方 法
2.1 红外线热成像检查方法 采用由台湾汉唐公司生产的医用SP-9000红外热像仪，空间分辨率为1 mrad，可测温度范围为10～40 ℃，最小解析温差为0.01 ℃。所有受检者在无空气对流、无阳光直射的屏蔽室内采集图像，室温保持在24～25 ℃，相对湿度控制在40%～60%。受试者前一天晚上禁止饮酒、吸烟、服药及熬夜等。检查前完全裸露膝关节，并在恒温室内静坐5～10 min后，距红外摄像机镜头2.5 m处采集规定体位的标准热成像图，然后对采集热像图进行存储、编辑、图像处理，利用计算机软件对所需部位进行温度测量。采集图像后，以胫股关节间隙中心划水平线，再以其中点划垂直线，分别在股骨髁上缘及胫骨结节下缘划水平线，见图1。对膝关节的前、后、内、外侧进行四分区划分。测量膝关节前、内、外侧温度，因后侧受血流影响较大，予以排除，热像图上所测定部位以边长为0.5 cm的正方形投影区为数据采集区，取该区域的平均温度值。分别采集治疗前后图像，记录膝关节前、内、外侧温度值。
2.2 药物治疗方法 采用柔肝化痰法治疗，本院自拟方，药物组成：白芍15 g、秦艽6 g、牛膝12 g、川芎9 g、独活9 g、防风12 g、威灵仙12 g、全蝎6 g、蜈蚣3 g、僵蚕9 g、白蒺藜9 g、甘草6 g，每日1剂，早、晚2次分服。连续服用4周。
2.3 评价指标 ①临床疗效性指标：关节压痛数、关节肿胀数、晨僵持续时间、疼痛VAS评分。②红外热像图温度变化。
2.4 统计学方法 采用SPSS 13.0软件进行统计分析。计量资料以表示，采用t检验。若不满足正态分布及方差齐性，采用秩和检验。计数资料采用非参数检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。
3 结 果
3.1 治疗前后红外热像图膝关节温度变化 治疗后，膝关节温度较治疗前稍增高，红外线热像图显示为膝关节周围主体温度由浅蓝色转为黄色，治疗前患膝温度明显低于健侧温度，治疗后双侧温度色阶趋于一致。见表1。
3.2 治疗前后症状、体征比较 治疗后，患膝关节压痛数、关节肿胀数、晨僵时间、VAS评分较治疗前均降低，差异有统计学意义（P < 0.05）。见表2。
4 讨 论
KOA是中老年人常见病和多发病，其发病机制尚未明确[4]，目前已经发现与年龄、遗传、炎症以及机械因素损伤有关。临床症状主要表现为早期不适感，活动后疼痛，休息后减轻，随着病情的发展，逐渐出现静息痛，休息不减轻，关节肿胀，活动受限，后期出现明显畸形。
KOA属中医学“痹证”“痿证”范畴，通常认为其病机为肝肾亏虚、寒湿侵袭、瘀血阻络。《素问》曰：“肝主身之筋膜。”“肝气衰，筋不能动。”叶天士《临证指南医案》中也指出：“肝为刚脏，非柔韧不能调和。”肝为刚脏，用药宜柔不宜刚。这些理论都说明筋病与肝的关系，故可以通过肝的功能调节治疗筋病。《素问》中有“风寒湿三气杂至，合而为痹”“百病皆由痰作祟”的记载。患者久病，脾失健运，水湿不化，聚湿生痰。KOA患者长期劳损，不仅伤及脏腑气血，同时累及筋脉肢节，营卫不贯，经络不畅，津液不能正常输布，故KOA患者又可从“痰”治疗，采用柔肝化痰法论治。石氏伤科对于无明显寒热表现且同时合并关节积液的患者主要采用柔肝和化痰法[5]。王学宗等[5]研究证实，柔肝化痰类中药可以抑制KOA早期和晚期患者体外培养滑膜细胞的增殖，减少关节腔积液量。
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目前，关于KOA的治疗方法很多，中医外治法可采用针灸、理疗、小针刀，以及减少负重、限制活动量等保守治疗方法[6]，内服中药多以补肾、柔肝祛痰、活血化瘀、祛风散寒为治疗原则。西药以内服非甾体抗炎药、环氧化酶-2抑制剂抗炎镇痛；硫酸氨基葡萄糖促进软骨基质修复；关节腔注射玻璃酸钠润滑关节，保护软骨，抗炎，减少渗出。目前，治疗措施已相对成熟；但对于治疗后效果评估多采用各种评分量表的形式，结果易受患者主观影响。红外线热成像区别于解剖影像学，可以显示局部功能代谢情况，因此可以发现解剖结构未出现异常的病变。因其对温度敏感，通过表面温度变化反映内部病理变化，体现中医“司外揣内”的思想。红外线热成像用于临床诊断已有几十年的历史，现已用于多种疾病的诊断[7-9]，如炎症、栓塞、疼痛、乳腺癌、周围血管疾病、溃疡、烧伤、放射线灼伤、疼痛、胎盘定位、断肢再植等。由于同时具有无辐射、可重复、价格低廉等优点，备受现代医学推崇。近年来研究发现，其在肌骨系统中运用价值较大，不仅可以用来诊断疾病，而且通过红外热像图色阶变化可以辅助中医辨证分型、指导冷热治疗及治疗后效果评价[10-13]。膝关节位置表浅，腘窝处血管较多，对温度测量影响较大，予以排除；前、内、外侧也正是髌股关节、胫股内外侧关节处，因此具有一定的可信度。红外线热成像诊断疾病的原理是通过温度变化反应机体内部代谢情况。久病多虚、多瘀，通过补肾、柔肝、祛痰、活血化瘀等治疗方法，能够加速局部代谢，促进患膝血液循环。这一变化能够通过相应的红外热像图以温度值的形式表现出来，治疗后患侧温度升高。笔者运用红外热成像技术测量温度这一客观指标来评价局部功能代谢情况，对比临床症状、体征的改善以及VAS评分，证实其可行性。
综上所述，通过比较KOA患者治疗前后红外线热像图变化，对照临床疗效评价指标结果，证实其可用于中医药治疗KOA的效果评价。红外线热成像技术作为现代医学的一部分，主要通过机体局部代谢情况（以温度值表示）反映机体内部病理变化，具有灵敏度高，安全无辐射，重复性强的优点，为中医药治疗效果评价提供新的思路。是否可以为中医发展做出更大贡献，值得进一步探索。
5 参考文献
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红外热成像技术在电厂的应用 篇4
红外检测技术是现代科学领域中的前沿学科,国外于20世纪60年代开始应用红外仪器测定与诊断电力设备的热缺陷。我国电力部门从20世纪80年代末开始引进红外热像仪,并相继开展理论方面的探讨与研究。目前诊断电气设备故障有以下几种比较判别方法[1]:绝对温度判别法;相对温差法;同类比较法;档案分析法;热像特征(热谱图)分析法。
1998年,内蒙古超高压供电局赵墨林等[2]提出温差比诊断法,胡世征[3]提出电气设备红外诊断的相对温差判别法及判断标准,并作为标准写入DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》。他们认为相对温差法可排除负荷电流、风速、环境温度、测量距离、发射率选择等因素的影响。但由于影响红外测温的因素较多,有些因素对相对温差的影响不能忽略。2007年,杨宝东等[4]对电气设备红外诊断相对温差判别法的影响因素做了深入的分析研究,得出了环境温度对相对温差影响较小,设备表面发射率对相对温差有一定影响,在相同条件下,使用长波热像仪测温对相对温差影响较小的结论。电力行业是目前我国民用红外热像仪应用[5,6,7]最多的行业,但仅限于广东、浙江、江苏、山东等沿海经济发达地区,而且目前这些发达地区的拥有量也仅为需求量的20%。作为最成熟、最有效的电力在线检测手段,红外热像仪可以大大提高供电设备运行的可靠性,大大降低设备的检修时间。因此,随着我国经济的发展,其他内陆省份的电力行业也将使用红外热像仪,这为红外热像仪行业的发展提供巨大的发展空间。本文在红外热像检测原理的基础上,讨论了电力设备的发热原理、过热损耗的危害、故障的在线诊断方法以及热像测温的影响因素等。最后针对红外热成像技术在电厂的应用进行讨论。
2红外热像检测基本原理及热像测温影响因素
所有温度超过绝对零度的物体均对外发射红外辐射,物体的辐射出射度和物体发射率的比值undefined等于同一温度下黑体的辐射出射度Mb(T),与物体的性质无关。该比值表明,吸收本领大的物体其发射本领也大,如果该物体不能发射某一波长的辐射能,也决不能吸收此波长的辐射能。实际物体的辐射出射度除了依赖于温度和波长外,还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。当不考虑波长的影响,只研究物体在某一温度下的全发射率,则物体的发射率为:
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斯蒂芬-玻耳兹曼定律应用于实际物体可表示为:
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可见物体发射率对设备状态的红外热像监测信息有影响。另外,物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射和透射,而且吸收率α,反射率β和透射率τ之和必然等于1,即α+β+τ=1。在热平衡条件下,被物体吸收的辐射能量必然转化为该物体向外发射的辐射能量。由此可断定,在热平衡条件下物体的吸收率必然等于该物体在同温度下的发射率:α(T)=ε(T)。定性地分析可知,影响被测物体发射率大小的因素包括:
(1) 不同材料性质的影响。不同性质的材料因对辐射的吸收或反射性能各异,因此他们的发射性能也不同。一般当温度低于300 K时,金属氧化物的发射率大于0.8。
(2) 表面状态的影响。任何物体表面都不是绝对光滑的,总会表现为不同的表面粗糙度。
因此这种不同的表面形态将对反射率造成影响,从而影响发射率的数值。例如,对于非金属电介质材料,发射率受表面粗糙度影响较小或无关。但对于金属材料,表面粗糙度将对发射率产生较大的影响。如当熟铁表面状况为毛面、温度300 K时,其发射率为0.94;当表面状况为抛光、温度为310 K时,发射率仅为0.28。除了表面粗糙度以外,一些人为因素如施加润滑油及其他沉积物都会明显地影响物体的发射率。因此,在检测时应该首先明确被测物体的发射率。对于电力设备,其发射率一般在0.85～0.95之间。
热像测温的影响主要是由被测物体发射率不同引起的,表1是几种常见物体的发射率(总的法向发射率)。
当用红外热像仪测温时,同一温度的物体如设定不同的发射率值测量,其测量结果会相差很大。表2为同一温度水杯设定不同的发射率值测量所得的测温结果。
注:标准温度计测得的水杯实际温度为44.1 ℃
由上表可以看出被测物体发射率确定的准确与否关系到测量温度的准确性,发射率误差大,测量误差也大,所以,实际测量前正确确定被测物体发射率是减小测量误差的重要因素。
3故障在线诊断方法
3.1 电气设备相对温差判断法
在电气设备正常运行时,因电流的热效应会引起设备局部温度升高,散发出热量。电气设备有规定地允许温升值,用热像仪对电气设备进行扫描诊断时,若发现有温度异常点,则应对该部位进行重点检测,并计算相对温差值,计算公式为:
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式中:T1为发热点的温度;T2为正常相对应点的温度;
T0为环境参照体温度;δt为相对温差值。
计算出相对温差值后,在发热点温升>10 K的条件下,按表3规定判断设备缺陷的性质。
3.2 同一设备三相比较法
同一电气设备三相所用金属材料是相同的,在一般情况下三相电流对称,如果三相上升的温度均衡,则设备正常;如果三相中的某一相或两相出现温度过高的现象,则认为温度高的相存在缺陷。
3.3 同一部件的温度比较
同一部件材料流过电流值都一样,整个部件的温升基本相同。如果产品由于材质上存在缺陷,如材料中杂质气泡与缺陷等使材料特性发生了变化,当电流流过时会产生不同的热量,表现出局部发热,如绝缘子串的局部发热、避雷器局部发热、导线电缆的局部发热等。
3.4 运行负荷比较法
设备运行时的升温和负荷有直接关系,若发现设备某部件或线路某一相的温度出现异常,应先考虑该设备运行的负荷。若当时负荷很大,而发热部件温度相对高些,属正常情况;反之,如果当时负荷很小,设备部件已发热,那么一旦负荷增加,发热部件的温度将会急剧增加,从而导致故障的发生。
3.5 热像特征(热谱图)分析法
利用红外热像仪对设备进行红外成像,将物体发出的红外辐射转变为可见光的热分布图像,从而获得设备的温度及热分布,即热像图。通过对设备表面温度分布的测量,可以分析设备内部热损耗部位和性质,从而判断该设备的健康状态。热点温度直观显示,热图像清晰,能储存和打印。
红外热成像仪具有定性成像与定量测量的双重功能,并有较高空间分辨率和温度分辨率,能够辨别很小的温差。实时热图像能够清晰显示在屏幕上,为建立热图像数据库提供条件,实现图像采集、储存、分析于一体的功能。
用红外热成像仪检测设备,属于远距离非接触式的扫描巡检,可以保证人身设备的安全。使用起来如同用摄像机录像,能够快速的对大面积的设备进行检测,能够准确、直观地发现与运行电压、电流有关的设备缺陷,还可对缺陷的性质、位置、程度做出定性、定量的判断。
4电厂应用讨论
在红外热像仪未普及之前,对电力设备的测温非常简陋。最早是在绝缘棒顶端涂上一层蜡去接触被测设备的可能发热地点,通过观察蜡是否融化来判断该位置是否过热。现在的红外测温大都采用点测温仪,他与热像仪相比具有成本低、携带方便、传感器不需制冷等优点,但缺点也很明显,首先是只能测量一个点(局部区域)的温度,不能提供图像和足够的温度信息,而且难以对准被测点;其次是使用距离常受仪器视场的限制;再就是对环境温度起伏敏感。
红外热成像技术是一种先进的在线检测技术,可在设备不停电的情况下,检测设备的运行状况。通过对电气设备表面温度及其分布的测试、分析和判断,可以准确地发现电气设备运行中的异常和缺陷,从而使部分事故检修转为预见性检修,为电气设备的状态检修提供可靠的科学依据。
发电厂应用热像仪进行扫描的范围主要包括锅炉热保温部分、蒸汽管道、热风道、除尘器烟道、输煤皮带、阀门、电动机控制中心、电气控制盘、变压器、升压站设备、电路板、电缆接头等。红外热像仪作为一种新型设备,在电力系统有着广泛的应用,实践证明红外热像仪在检查电力设备的外部故障和内部故障时起着巨大的作用,具有非接触、非破坏、不解体、不停电等优点,是电力系统不可多得的现代化工具,为电力设备实现由计划检修向状态检修转变提供有力手段。
5结语
采用红外热像检测技术可预防电气设备的一些重大事故发生,及时发现故障点,把事故消灭在萌芽状态,使设备的定期检修、抢修变成状态检修;降低事故的发生率、减少了设备的维修时间,可以杜绝大量的事故隐患。从这个意义上讲为电气设备的安全运行、经济运行带来了巨大的社会效益和经济效益。由于红外热像仪检测的都是物体的表面温度,而电气设备内部的温度因结构复杂不能准确测出,所以红外检测必须与其他的测量技术和科学方法结合起来,才能更好地发挥他的作用。
摘要：电力行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业,红外热成像技术在电厂检测中应用广泛。依据红外热像测温和热像检测原理,讨论电力设备的发热原理、过热损耗的危害、故障的在线诊断方法以及影响热像测温的因素等。最后针对红外热像技术在电厂的应用进行讨论。
关键词：红外热像仪,热像测温,红外诊断,热像检测
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红外线热成像诊断技术 篇5
关键词：热成像技术,病害检测,胁迫分析,图像处理
0 引言
红外热成像技术是一项新型机器视觉技术。该技术研究红外辐射的发射传输及接收的原理和规律, 通过转换和处理接收到的红外信息, 运用景物自身各部分辐射的差异获得图像的细节[1]。热成像技术通过对事物进行成像, 能够从另一个角度观察到事物的自身的变化。该技术之前多用于军事及工业上。随着热成像技术的发展及精度的提高, 目前热成像技术开始应用于农业生产领域。利用热成像技术对作物的长势进行热成像后, 结合相关分析方法, 有利于实时监测作物生长发育的变化情况, 并可通过变化情况来实现对作物生产的指导。近年来热成像技术在农业研究方面, 开始有了一定的应用, 其应用原理如图1所示。
物体发射的红外辐射通过光学元件汇聚到探测器上, 然后将入射的辐射转化成电信号, 随之通过信号放大和模数转换, 并通过处理系统后, 即形成了红外热图像。通过该方法可实现对物体的无损非接触检测, 通过智能检测进行分析和判断。
目前, 红外热成像技术宏观上主要应用于农作物生长监测、温室大棚的监控、作物病虫害的预防、遥感探测、作物的采摘、农产品储藏控制和农产品品质的无损监测等方面。微观上则利用热成像技术研究作物的气孔导度与叶片温度之间的关系、气孔开度与外界气体含量之间的关系, 以及作物受病害侵染后, 细胞改变情况与叶片温度变化的关系及作物叶片的水分分布情况等。加速对作物病害胁迫监测的进展, 使得对抗作物病害胁迫的方法具有科学依据, 对国民经济的发展具有重大意义。
1 国内外研究进展
红外热成像技术在作物检测方面的研究主要包括病害胁迫[2,3,4]、水分胁迫[5,6,7]及冻害胁迫检测[8]。
1.1 在作物病害胁迫方面的应用
作物病害不仅严重影响农作物的产量, 而且还对食品安全造成极大的影响。但是, 病害在发病初期往往不易被人觉察。而当病害一旦发生, 防治困难, 且实施效果较差, 将导致作物产量大幅减少, 甚至绝产[9,10]。当作物受病害胁迫时, 会在伤口处形成伤素, 同时伤处会产生大量化学信使如ABA等, 经一系列诱导作用, 使作物产生多种防御反应, 形成许多防御反应产物, 以抑制或杀伤病原[11]。与其同时改变的是作物的蒸腾作用。作物经气孔开闭来改变蒸腾作用, 对病害胁迫进行防御。当蒸腾作用改变时, 作物叶片组织的温度随之发生变化。此时, 通过热成像技术观察作物的温度变化趋势, 可以实现对作物病害的预警。
徐小龙[12]发现在可控条件下, 于红外热像仪采集到的感染病毒的黄瓜叶片和番茄叶片的热图像。经计算得出, 黄瓜接种叶片和对照叶片约有1℃的温度差异。而对于番茄叶片, 徐小龙将浙杂品种选为实验材料, 其接种叶片比对照叶片的温度低0.5~1.2℃。目前, 红外热成像技术可以通过叶片细胞的温度变化。这更容易地观察到大叶作物的叶温变化, 表明叶片温度的差异可以作为辨别作物感病的一个可靠指标。
朱圣盼[13]以番茄为实验材料, 利用可见光采集系统、红外热图像采集系统和多光谱图像采集系统初步监测其叶片的早期感病状态。在监测植物的叶子时使用了红外热像仪, 并采用电子显微镜, 叶绿素含量检测等实验方法研究叶片内部的变化。在植物早期病害监测时的热图像中, 可以很清楚地从图像中看到病变部位与健康部位的温度差异, 为以后热成像技术在作物预警方向的研究, 奠定了理论基础。
E-COerke等[14]对感染霜霉病的黄瓜进行红外热图像采集, 并分析其叶片温度的变化。在可控条件下, 可以于热像图中明显区分出黄瓜叶片的染病区域和健康区域, 甚至在病斑肉眼可见前也可观测到叶片中染病区域和健康区域的差别。但由于环境温湿度较大, 受其影响, 只通过最大温差 (MTD) 并不能量化黄瓜霜霉病感病程度。
Carlos Berdugo等[15]在甜菜最佳播种时间, 即播种后第4周接种立枯丝核菌AG2-2IIIBand AG4后, 采用红外热成像技术测量接种后的甜菜叶片温度差异。此时, 甜菜各品种间的发病率表现出显著差异。该技术是可以用于鉴定作物抗性的一种新工具。
E.-C.Oerke等[16]利用数字红外热成像技术, 检测和定量分析在不同时期接种苹果黑星病病菌后的苹果叶片, 其病情的严重程度及对苹果叶片蒸腾作用的影响。发现随着病情发展, 叶片最大温差MTD与感染部位面积大小 (r2linear=0.85) 及病斑面积占叶面积的百分比密切相关。MTD不仅可用于区分感病叶片和健康叶片, 如在精准农业的筛选和检测方面, 也可用于感病的定量分析。
Lindenthal Miriam等[17]进行了结合数字热红外技术、显微镜和气体测量等设备观察已接种霜霉病的黄瓜叶片的研究, 并记录病菌在黄瓜叶片组织中的发展状况和气孔开闭情况。因蒸腾速率和叶片温度呈负相关 (r=-0.762, P<0.001, n=18) , 在病症肉眼可见前, 由于气孔异常开放, 感病叶片比健康叶片温度低0.8℃。最终, 叶片因细胞过量失水以致组织坏死, 无法正常冷却, 导致感病叶片温度高于健康叶片。通过红外热成像技术, 可以测定健康叶片和感病叶片间的MTD值, 并在肉眼可见前可以将其区分出来, 应用于作物预警研究。
Manfred Stoll等[18]在可控条件下, 对处于灌溉充足、水分胁迫两种状态下的接种霜霉病的盆栽葡萄叶片拍摄了红外热图像, 并研究其温度变化。由于病菌侵染, 处于灌溉充足和水分胁迫的葡萄叶片之间的热成像具有鲜明对比。此外, 该技术也可用来评估植物灌溉的均匀度, 从而减少农药的使用量, 优化施药效率。
Min Wang等[19]将黄瓜叶片接种尖孢镰刀菌后, 利用热红外摄像机监视其应激反应。通过研究发现, 在感病初期, 叶片的蒸腾速率下降并导致叶片温度上升, 随着细胞的失水死亡, 叶片温度略有下降。在叶片感病的后期, 叶片细胞水平衡被破坏, 组织死亡和脱水, 最终导致细胞温度上升。此时, 细胞失控的水分流失不是因为气孔开放, 而是因为叶片细胞的损伤。同时, 红外热成像技术可用于黄瓜枯萎病的无损监测, 并能得到良好结果。
LChaerle等[20]以接种过烟草花叶病毒 (TMV) 的烟草为研究材料, 结合红外热成像技术, 监测肝病的烟草叶片的温度变化。在感染病毒后, 作物片细胞会产生水杨酸。在病斑肉眼可见前, 被感染的叶面温度会有所上升。
Stoll Manfred等[21]在温室环境下, 采用热成像技术结合气孔导度测量, 对接种霜霉病的葡萄叶片在水分充足和水分胁迫两种情况下进行监测。在接种4天之内, 热响应特征能明显看出;并且, 至少3天时间, 病症就可显现出来。由于叶片温度对气孔导度高度灵敏, 可以应用热成像技术监测作物初期阶段受迫时的温度变化, 在作物受病害胁迫时进行预警。
当受病害胁迫时, 作物会产生防卫反应;与此同时, 叶片产生应激反应并会导致蒸腾作用异常, 造成叶片温度升高或降低, 病变部位发射的红外射线因此而改变。热成像仪通过接收改变的热辐射并进行成像, 可以实现对作物的早期病害诊断和预警。能够看出, 热成像技术在作物胁迫预警方面具有很大潜力, 也使得红外成像技术应用于植物病害的早期诊断成为可能。未来对作物病害研究中, 热成像技术将是一种对作物进行早期病害诊断和预警的有效手段。
1.2 在作物水分胁迫方面的应用
植物的长势对水分极为敏锐, 微小的水分胁迫即能抑制作物的生长发育, 影响其生长速度。而冠层温度直接反映了作物对土壤中水分的要求。红外热成像技术, 可以用另一个角度, 在肉眼可见前, 观察到植物的水分胁迫情况, 为精准农业在作物灌溉方面提供可靠指标, 指导种植者及时、快速地做好灌溉措施。
刘亚[22]使自交系玉米苗期遭受干旱胁迫, 利用远红外成像技术研究其叶温的变化与生物量耐旱系数间的关系。通过实验可得出结论:将红外图像中苗期玉米叶面的温差作为抗旱性筛选的一个有用指标, 充分说明利用远红外热成像技术使得育种专家以此为依据筛选玉米耐旱成为可能。
王道杰[23]将油菜作为实验材料, 使用远红外成像技术检测其处于水分胁迫下的叶片温度的变化情况。结果表明:若该油菜品种在苗期抗旱性强, 则其叶面温度比苗期抗旱性弱的油菜品种高;而在水分胁迫下, 抗旱性强的品种比抗旱性弱的品种存活率高。
程麒等[24]使用Fluke红外热像仪获取棉花的冠层红外热图像, 并同时测量了棉花叶片气孔导度Gs、净光合速率Pn和叶面积指数LAI。通过计算水分胁迫指数, 有效地监测棉花冠层水分状况。
Sigfredo Fuentes等[25]采用半自动化及自动化的方法, 利用红外热像仪监测了葡萄藤在水分胁迫下各指数的变化。结果表明:在同一个葡萄藤中获得的冠层温度指数等独立于叶面积指数 (LAI) 。为在田里利用红外热成像仪自动化采集和分析葡萄藤和其他作物迈出了第一步。
M Meron等[26]以红外热成像技术为基础, 根据棉花、西红柿和花生等作物水分胁迫进行特定地点的灌溉。该方法可以经特定校准后扩展到其他作物。根据测试和开发的方法, 高空热成像可以提供需要灌溉管理的特定地点的地图。由上述可知, 利用红外成像技术进行作物前期抗旱性鉴定是可行的。
黄春燕等[27]采用红外热像仪和非成像高光谱仪对棉花的5个生育时期的冠层进行数据采集, 分别计算水分胁迫指数CWSI, 并建立了相关模型方程。红外热成像技术作为无损检测冠层信息的一种手段, 可以消除背景干扰, 有助于更准确地计算棉花冠层的CWSI。
赵田欣等[28]以美洲黑杨和大青杨杂种为实验材料, 选用温度分辨率小于0.05℃的FLUKE Ti55红外热像仪, 结合LI-6400型便携式光合仪, 设计了气孔导度红外热像的测量实验, 并根据实验数据建立了气孔导度Gs和温度T之间的关系, 得到了良好的结果, 与实际测得的数据有线性关系。
王冰等[29]为了更好地选育花生的抗旱品种, 提出采用热敏度≤0.05℃的美国Fluke公司的Ti32远红外热成像仪, 进行水份胁迫下的花生幼苗叶片的检测, 并计算其温度变化。结果表明:叶面温差可以作为筛选花生品种苗期抗旱型的一个有用指标。
Wiriya-Alongkorn Winai等[30]研究发现:在对龙眼树进行水分胁迫实验时, 通过使用热成像技术, 并测量与水分胁迫指数 (CWSI) 等相关的各种参数, 提出了用阈值为0.7的CWSI来区分干旱胁迫的龙眼树和对照组, 并得到了良好的结果。
当作物受到干旱胁迫时, 叶片随之产生应激反应, 具体表现为气孔关闭、蒸腾作用改变及减少水分蒸发。通过红外热成像技术, 结合相关分析方法, 可以实现对农业生产生活的指导。迄今为止, 热像图在作物灌溉方面有着很广泛的应用前景, 而该技术在实践应用中的进一步的突破, 将成为今后无损检测技术在作物灌溉方面的应用研究趋势。
1.3 在作物冻害胁迫方面的应用
当遭遇气候骤变, 气温降低时, 容易引发作物冻害, 这是一种非侵染性伤害。作物处于低温时, 容易导致其组织内出现冰晶而受冻害。因此, 对于作物冻害发生的检测是非常有必要的。及时做好保温防护措施, 可以有效防止作物冻害的产生, 谨防作物枯萎甚至死亡, 以此提高作物产量。而红外热成像技术可以在肉眼不可见的情况下, 根据作物内部发射红外线的不同, 观察到作物内部冰核的侵害, 为农业生产方面及时做好相关措施, 提供技术支持。
Wisniewski M等[31]提出使用红外热图像的方法直接观察植物的冰核及其形成, 用装有Hg Cd Te (8~12μm) 探测器的图像辐射计检测植物受寒胁迫时的热反应, 随后将其红外图像使用相关红外软件进行分析处理。图像辐射计可清晰地监测0.5[mu]L的小水滴结冰情况, 使用红外成像仪进行观测, 可明显看到不同温度下的植物组织中的冰核及其形成。另外, 利用热成像技术很容易测出冰核的形成速率。红外热成像技术是一种非接触、无损的研究冰核及其形成的极佳技术。
Pearce Roger S等[32]利用红外热成像技术对受冻大麦进行了研究。研究发现:冻害的纵向蔓延速度为1~4cm/s, 横向蔓延速度为0.3cm/s;结冰现象慢慢从叶子边缘向中脉蔓延, 初次结冰的传播并不是破坏性的;然而初次结冰的传播是第2次结冰的先决条件, 此次结冰会导致破坏性。
Fuller M P等[33]将红外热成像技术应用在检测马铃薯和花椰菜的冰核和冰冻的形成过程中, 通过视频颜色改变能很容易显示出植物叶面的温度曲线。而通过检测马铃薯植株叶片, 说明了水分能够激励亚热冰核的形成, 同时若缺少表面水分将会呈现过冷现象 (零下8℃) 。
大量研究表明:作物叶片的生物冰核产生的绝大多数原因是冰核细菌[34]的作用, 而除去生物冰核有助于防止作物冻害。在作物冷冻损伤发生前, 不仅需要除去已经产生的冰核, 而且要防止冰核细菌产生新的冰核, 从而起到防冻作用。而我国对于冰核的研究方面远远落后于发达国家, 在生物冰核的研究应用领域亟待进一步发展。由于冰核研究的滞后性影响, 限制了本国生物冰核资源的开发和利用。热成像能及时发现冰核, 对各学者的生物冰核理论方面的研究有很大的指导作用, 对生物冰核应用方面的研究有极大地推动作用。另外, 对生物冰核的研究能很好地指导生产者及早做好防冻措施, 对作物的生长及生产有极大的积极意义。
2 应用展望
近年来, 热像仪和光谱仪均是工业及农业上进行作物检测的热点[35,36,37,38]。
然而, 利用光谱检测作物的生长情况受光照的影响非常大。在天气条件恶劣的情况下, 光照不强, 此时照在作物上的光线能量会受到很大影响。而光谱仪靠反射可见光的光线来成像, 当照在作物上的光线减弱时, 相对的作物冠层反射光线也会减弱, 此时光谱视觉技术将会受到很大的影响, 给机器视觉技术在生产生活上的应用带来诸多不便。
红外热成像与光谱成像不同, 是通过接收物体发射的红外辐射实现对物体的检测。红外热像仪的热灵敏度一般小于0.1℃, 能检测并成像出物体各部位的微小温差。该技术对光线要求低, 不需要很强的光照即可对作物进行检测, 并且有价格低、检测无损、携带便捷等优点。同时, 红外热像仪能反映出视场内任意一点的温度信息, 通过使用相应的热像分析软件, 能够得到温度分布直方图和其他的信息来帮助分析和了解被检测的物体, 可以帮助人们发现肉眼难以观察到的事物, 从其他角度来了解众所周知的事物[39]。应用红外热成像技术对作物进行检测, 可以加深对作物应对各种胁迫的原理的认识。这使得人们能够更好地理解作物在应对各种胁迫时的反应机制, 对作物实施无损检测的新技术有很大的研究意义和广阔的应用前景。
红外线热成像诊断技术 篇6
1分析观察等级和探测概率对目标探测的影响
在军事方面的探测目标过程中, 知道目标的方位还远远不够, 还应该对于目标的类型和型号等进行更为详细的掌握。所以, 红外热成像系统的目标探测还应该考虑目标的大小和形状对探测距离的影响[2]。这里提出的Johnson准则, 一般为国际上公认的方法, 实际中存在的目标通过把目标分成若干对等效条带图案而进行有效的等效条带表示。相同的总宽度与目标临界尺寸, 一组黑白间隔相等的条带状图案则表示目标的等效条带图案, 另外, 实际目标的温差, 也用于目标相同的线条图案来代替。其中, “周/临界尺寸”能够表示响应的目标临界尺寸中所包含的可分辨的条带数。通过Johnson准则, 能够对于目标的探测和识别的预测进行有效的处理。这里所谓的观察等级, 则是在考虑结合人眼视觉的基础上, 结合红外热成像系统的性能的一种评价方法。在Johnson准则中, 目标的不同的等效条带对数代表不同的观察等级。等级的划分往往是通过视觉心理实验来进行完成, 相关的大量的分析和视觉试验工作都已经完成, 公认的比较适用的就是上述指出的Johnson准则, 能够把红外热成像系统对目标的识别能力通过目标等效条带图案方式进行表达, 发现、定向、识别和辨别4个等级则是人眼观察的等级划分, 这就是所谓的Johnson准则。
2关于红外热成像系统的视距估算模型探讨
红外热成像系统的最大作用距离对于热成像系统的设计非常重要, 另外, 这也是红外热成像系统性能的一个重要指标。在热成像系统中, 根据辐射源的成像大小, 点源和扩展源两种则是其两种分类方法。点源顾名思义就是忽略不计目标的物理尺寸, 而目标看作为一个点的辐射源。但是, 需要注意, 在实际中并不存在点源。只有充分考虑到了辐射源相对于观测仪器所张的立体角度, 而不仅仅是辐射源的真实物理尺寸, 这样才能判断能否应用为点源。例如, 观测对象为地面非常遥远的一颗星体, 观察者的真实物理尺寸尽管很大, 但是, 相比于观测仪器的张角, 则可以忽略不计, 这样, 就可以认为观测者为一点源。另外, 在不同的观测场合, 尽管对于同一个目标, 也可能为点源, 可也能为扩展源。例如, 这里按照喷气式飞机的尾喷口为例进行说明, 扩展源则是在5 m处观测的情况下较为合理, 而点源处理则是在2 km以外处观测较为合理。
总体上说, 光学系统一般都在热成像系统中具备, 要能够正确判断目标是点源还是扩展源, 应该充分考虑的则是目标在探测器中所成像的尺寸以及探测器的尺寸的关系, 点源的情况则是在像的尺寸比探测器尺寸小的情况下, 反之, 扩展源为辐射源就比较合理。
图像细节的保持应该在探测目标过程中比较清晰, 成像则是典型的特征, 所以, 点辐射源并没有太大的实际意义。在对于军事方面, 特别是海空目标跟踪的热成像技术中, 其发现、定向、识别和辨别的过程都是可以看作辐射源基本都是扩展源。所以, 在这样的情况下, 应该充分考虑目标辐射的能量情况, 还应该对于相关的辐射特性、人眼探测概率、几何尺寸大小、形状、观察等级等方面的影响进行充分考虑, 这样才能得出比较合理的系统视距。这里提出的表征红外热成像系统静态性能的MRTD模型, 其中能够一方面包括观察者的主观因素, 另外, 还具备相关的热成像系统的性能和目标的辐射特性, 能够具备比较综合的评价热成像系统性能。
首先分析MRTD预测红外热成像系统视距, 其基本原理如下, ΔT为背景的实际等效温差, f则为目标的空间频率, 在相关的大气衰减以后, 热成像系统对应频率的MRTD应该小于或者等于红外热成像系统的温差, 同时, 观察等级所要求的最小视角则应该小于或等于辐射源对热成像系统的张角, 即:
式中, H为目标的高度。
为了对于典型扫描型红外热成像系统进进行分析并验证, 利用MATLAB软件进行模模型的计算, 通过计算不同条件下, 包括不同同的大气气象条件和探测概率, 对于海空目目标的发现、识别和辨别距离。此海空目标的的尺寸则为5.25×2.7 m2, 其中与背景之间的的温差是6.14 K。
通过计算结果分析可以知道, 红外热成成像系统作用距离能够收到相关的探测概率率和观察等级的影响, 从具体情况进行分析析, 一般来说, 观察等级的提高导致热成像系系统的视距的减少, 另外, 增大的探测概率则则也导致热成像系统的视距的减小, 这里分分析的结果与2001年的NVTherm模型的分析析结果的变化趋势具有一致性, 同时, 经过对对于实验数据的对比, 此视距模型也较为接接近实验数据, 这样就能够说明本文所提出出的MRTD模型预测值的合理性, 在实际的的应用过程中, 能够合理选择并应用此视距距模型。
3结语
在使用MRTD模型过程中, 为了使得估算算结果更加接近实测值, 应该尽可能多的综综合考虑相关的背景的辐射特性、辐射特性性以及目标尺寸的影响, 还应该了解相关的的人眼视觉系统的感知特性等, 这样就能使使得红外热成像系统的作用距离的估算问题题能够有效的解决。
摘要：本文对于红外热成像系统对海空目标跟踪距离进行研究, 提出了相关的修正的MRTD视距估算模型, 通过验证, 本模型考虑了目标的尺寸和探测概率对视距的影响, 具有一定的可行性。
关键词：目标跟踪距离,红外热成像系统,MRTD模型
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红外线热成像诊断技术 篇7
1 相关理论的界定
1.1 红外热成像技术的原理依据
红外热成像技术的原理是利用自然界中的一些温度要远高于绝对零度 (-273℃) 的这些物体, 不停地都在向外辐射出的红外线, 与此同时, 这种红外线辐射所承载的物质信息, 就是为我们提供了透过该项技术来判别需要检测物质的温度的高低以及热分布场给了一个比较明确的方向。
通过这一系列的特性, 光电红外的探测器利用物体所发热部位的辐射功率信号, 彻底的将它转换成所需要的电信号, 在经过一系列的成像装置设备转换, 就能够一一对应出所检测的物体的温度空间的分布, 再经过系统的处置, 就能够得到热图像的视频信号, 反应到预先设置好的屏幕上, 这就得到了与检测物体表面的热分布, 以及其相应的热像图, 也就是红外热图像。
1.2 电气设备维护的规则
企业或工厂在对电气设备维护中应当遵守如下规则:一是对重要的企业电器设备进行一系列的检查, 检查应当按照从简单的目测, 到各个环节的每一处都进行检测, 并且每一个检测环节要做好登记记录, 确定责任人;二是员工伙食技术人员应当都进行检测, 尤其要登入企业的检测系统, 对电器设备仔细进行检查, 这样有利于提高厂内技术员得操作水平, 也能做好保证电器设备的正常运行。三是企业应当积极建立或设定一套检测系统, 这将极大地推动电器设备的维护。
2 红外热成像技术在电气设备维护中的应用
2.1 电气设备的故障分类
一般正常运行的电气设备, 在电流、电气的作用下, 均会产生热, 这也是我们检测维护过程当中需要关注的一点, 电气设备所发生的热主要有如下几点, 高电流所产生的发热发烫和电气的效应所产生的热。当企业的电气设备发生一些故障或者是存在一些缺陷时, 这些部位将会产生异常的温度, 进而会影响电气设备局部或全部发热, 如果没有及时发现这些现象或者有效地阻止这些发生, 将最终会酿成一些重大的安全事故, 这将对企业的财产造成不小得损失。经过我多年的实践经验以及精心收集的资料, 整理出, 电气设备故障有以下基本特征:
1) 外部发热的故障。这是由于电器设备的局部运用过快过热, 以致它所产生的热向四周不停地辐射红外线, 造成各种裸露的接头以及连接体的热故障, 他有一个显著的特点, 那就是故障点的红外热图中的热场分布比较均匀。因此, 我们可以直接从相关设备的热图就可以很直观的发现这是否存在热故障, 依据这些温度的分布, 能够精确地确定这故障所发生的部位以及故障的严重程度。
2) 内部发热的故障。电气设备的内部发热是有一个比较长的过程, 由于它还具有稳定发热, 难以检测, 与故障点所接触物体容易发生传导、对流以及辐射的特点, 同时电器设备的内部发热还会将热量连续不断地散发至设备的外壳, 进而去改变电气设备外表面的热场分布。
2.2 电气设备维护中的红外热成像仪常用检测分析方法
1) 表面温度的判断方法。依据所检测设备的表面温度值, 对照有关电力设备检测规范的相关规定, 能够确定一些电流致热型设备的缺陷。
2) 相对温差的判断法。电气设备的正常运行均会产生一些热量, 这些热量在设计上是被允许的。利用热像仪对这些电气设备进行全面的扫描检查时, 如果发现存在不寻常的温度点, 就应当对这些温度异常的部位, 来一个全面重点的检测, 测出这个部位异常点的温度。
3) 热图谱的分析法。根据同类的电气设备在正常运行状态和异常运行状态下的热图谱的差异, 来对电气设备的运转进行判断分析。
3 电气设备维护的热成像的重要
红外热成像技术在电气设备维护中的应用已成为机械设备检测的趋势, 这项技术可以捕获到物体所散发的、利用其他办法看不见的红外辐射的热量。透过这些图像, 我们可以清晰的看出电器设备在颜色以及相关色彩变化, 这样可以较好的显示出温度变化的范围, 同时检测人员可以较好的找到电气、机械或流程过程的问题温度点, 也能节省花费的时间, 提高检测的效率。
在此之外, 电气设备维护中的预测性维护, 是指一个透过在一定时期内收集相关测量数据, 并且随着时间的推移能够跟踪一些关键性的指标来预测这些设备需要多少时间进行维护。对此, 只要能够准确地识别, 并能够随着时间将这些关键性的指标加以预测, 可以对这些所要发生的故障提供一个比较好的维护方法。对此, 只要能够将这些所要发生的设备故障进行一个细致化的分析, 并将它们登入系统, 还可以方便故障维修的传递性, 从根本上来降低电气设备的维护成本, 来减少生产的损失。
加强企业机械设备工程中的红外热成像技术的应用, 这样不仅可以对企业安全生产有一大保障, 并且对也是提高企业经济效益的基本途径, 是企业发展生存的基本途径, 而要达到这个目的, 寻求科学的电气设备维护的方法, 完善管理控制体系, 则是最重要的部分, 关于电气设备维护中的管理控制的方法、体系, 必将是未来要研究领域关注的重点, 在社会生产生活中所达到的经济效益也将是立竿见影的。
摘要：我国经济的高速发展, 推动了国内的大型基础工程建设, 尤其现在电气设备的建设中, 取得非常大的成就。在现实生活中, 许多的电气设备事故的发生, 追究其原因, 绝大多数是用户不大注重电气设备的装置的运行以及维护, 给个人和社会带来了不少损失, 电气设备维护的工作对推动技术的改进越发的重要, 目前红外热成像技术的应用已成为机械化时代的新趋势。本文并结合实际情况, 来探讨电气设备维护中红外热成像技术的具体应用。
关键词：电气设备,红外热成像,应用,问题
参考文献
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[4]杨雪漫.电气设备红外检测及诊断[J].广西电业, 2009.
红外线热成像诊断技术 篇8
一、红外热成像技术分析
红外热成像技术就是通过对光电技术的利用, 并在对检测物体进行一种红外线特定波段信号的辐射来完成检测, 再利用一定的技术完成信号和图形、图像的转换, 同时进一步计算其温度值的一种技术。而且红外热成像仪可以精确量化所探测到的热量, 并能够准确识别和严格分析出发热的故障区域。而且该技术所具有的众多优点, 也是其被广泛应用在电力设备运行跟踪和监测中的原因, 例如在对电力设备进行检测的时候, 该技术不会受到电磁的干扰, 并且具有较高的检测精度, 进而在一定程度上保证了电力设备的后期维护;此外, 红外热成像技术不同于传统的检测方法, 它能够在电力设备运行的情况下进行检测, 同时也能应用子啊大规模的电力设备检测和维护中, 使得设备的检测与维护工作得到进一步的提升。
二、在电力设备运行中红外热成像技术的应用
(1) 应用现状
随着社会经济的不断发展, 使得用电需求快速增大, 这也导致电力设备的负荷量也随之增大, 进而对电网的正常稳定运行产生了一定的不良影响, 但是电力生产人员可以通过红外热成像技术的应用对电力设备的运行状态进行跟踪和监测, 就能及时发现电力设备所存在的热缺陷问题, 尤其是一些紧急热缺陷以及重大热缺陷, 通过这样的方式更容易发现电力设备的热缺陷, 同时也能及时消除隐患, 这样不论是电力设备, 还是电网的安全稳定运行效率都能够得到有效的提高。
在实际应用的过程中, 电力生产人员需要结合当前检测目标具体情况、环境以及电力设备的性能和特点来对红外热成像中的热像图进行捕捉和分析, 进而判断运行中的电力设备是否存在热缺陷。在电力设备运行的过程中, 常见的设备故障就是电压效应以及电流效应的热缺陷。当电力设备的固体绝缘内部发生了绝缘体质量降低的现象, 就会使其发热, 这种现象就是电压效应的热缺陷, 尽管在电力设备故障中, 电压效应的热缺陷占据的比例不大, 但是对电力设备的完全稳定运行会有着很大的影响, 并且与电流效应的热缺陷相比要大得多, 因此也提高对红外热成像技术的要求。而对于电流效应的热缺陷, 它主要是指电能输送回路上因为连接件和接头出现接触不良现象, 导致其接触电阻增大, 进而导致电力设备局部出现过热现象, 这种局部的过热现象可以通过红外热成像清晰明显的看到, 并且该种热缺陷问题产生机率会比电压效应的热缺陷问题要高, 占据所有热缺陷的90%, 但是其危害性则低于电压效应的热缺陷。因为在电力设备的连接处最容易产生电流效应的热缺陷, 这些地方也是重点监测的地方, 例如隔离开关或者接线板等处。
(2) 应用红外热成像技术的注意事项以及改进措施
红外热成像技术的应用对电力生产人员发现热缺陷来说有着重大现实意义, 因为该技术的应用, 使得设备运行中热缺陷问题的发现能力得到有效的提升, 同时也能预防电力设备出现热缺陷问题, 进一步保证了设备供电的安全可靠和稳定, 尤其是在用电高峰期以及政治保电等期间。但是在应用该技术的时候, 还需要注意相关的注意事项, 例如要确保红外成像仪的使用环境温度和湿度, 一般要求环境温度在5℃以上, 相对湿度应该低于85%;通常情况下, 天气在阴天或者多云的时候, 夜间图像质量会更好, 不能在打雷、下雨、起雾以及下雪等天气条件下进行使用, 否则就会导致红外热成像仪出现检测失误, 而且在检测时候风速不能超过5m/s;在户外, 要避开阳光直接照射进仪器的镜头, 同时也要避免反射, 在室内或者晚上进行检测时候则需要闭灯检测, 最好是在高峰负荷期间对电流致热型设备进行检测。
要想让电力设备运行中红外热成像技术的运用得到更好的效果, 就还需要针对当前应用红外热成像技术现状中存在的问题进行改进, 主要可以从以下三个方面入手:第一, 加强对人员的专业性培训, 进而提高电力生产人员应用红外热成像技术的操作程度, 同时也能够提升管理维护仪器的水平和效率, 从而提高红外热成像的应用效率, 同时, 还需要加强对电力生产人员责任心的教育, 让工作人员有着较强的安全意识, 进而确保测温工作的顺利进行;第二, 分清扫描检测与分析判断的关系, 也就是说, 电力生产人员不仅要注重红外热成像的扫描和测温工作, 还要注重后期的分析和判断工作, 这样才能真正完成红外测温工作, 充分发挥出红外热成像技术的作用;第三, 在选购的过程中, 也要根据实际情况选择仪器的性能, 以确保仪器的功能和性能达到实际使用的要求, 同时还需要确保仪器的质量。
摘要：电力设备具有了较强的可靠性之后, 才能保证电网的运行稳定和安全, 而且随着社会经济的不断发展, 人们的生活水平得到了有效的提高, 因此对于用电安全也进行了重点关注, 这也提高了对电网运行的要求, 因此为了满足广大用电用户的要求, 电力设备在运行的过程中应用了很多的先进技术, 其中就包括红外热成像技术, 该技术主要是针对电力设备在运行中发热、过热等现象加以检测的, 方便电力生产人员及时发现电力设备存在的问题, 进而确保电力设备的完好性, 从而保证电网运行的安全性和稳定性。
关键词：红外热成像技术,电力设备,应用,热缺陷
参考文献
[1]邵进, 胡武炎, 贾风鸣, 胡育蓉, 马晓薇.红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用[J].高压电器, 2013 (01) :126-129+133.
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[4]刘勤锋.红外热成像技术在电力设备中的应用[J].科技经济市场, 2010 (05) :28-30.
红外线热成像诊断技术 篇9
现场试验:2014年4月1日至4月2日, 为了试验红外光谱热成像检测系统的监测效果, 现对2#料仓进行试验, 试验采用北京格宝的SMART IR监控软件, 硬件采用双视红外一体机。红外热成像仪:25°640×480 16位58FPS 40米处11m×8m分辨率40mm;可见光摄像机:变焦25-75mm 704×480 H.264 25FPS 40米处9m×6m。实验包括:画面视场检测、料堆内温度检测、硫磺燃烧检测和动火作业温度检测。
1 料仓外燃烧检测试验
分别在硫磺仓外碎石地面, 距硫磺仓围墙顶部的热像仪约30米和50米处, 点燃硫磺进行检测试验。试验中, 硫磺燃烧速度较慢, 燃烧时使硫磺颗粒融化下沉, 向下燃烧。30米处硫磺燃烧面积约为50×40mm, 红外热像仪检测系统检测到硫磺的燃烧现象, 检测温度为161.1℃;50米处硫磺燃烧面积约为30×30mm, 红外热像仪检测系统能够检测到硫磺的燃烧现象, 由于距离较远以及检测角度的问题, 检测温度只有45℃。
2 料仓内热点试验
4月1日下午, 在料堆表面设置了2个15×10mm的热点, 红外热成像仪能够检测发现, 温度分别为58℃和76℃。
4月2日下午, 在料堆内分别埋置了2个温度约70℃热矿泉水瓶, 埋深约150mm, 5分钟后, 红外热成像仪能够检测到热点, 检测温度约25℃, 比周边温度略高。
3 动火施工检测
在实验中正好遇到堆料臂上进行动火作业, 随即对动火作业情况用红外热成像仪进行监控。在动火过程中, 焊渣溅落的下方有人员进行洒水防护。但由于洒水的角度影响, 在料堆中检测到持续燃烧点一次, 约30秒, 检测温度43℃, 洒水的地方图像明显变暗。
4 结论
硫磺料仓的火灾早期报警对于安全防控具有重要意义, 红外热成像监测系统能通过红外热信息极早期发现硫磺料仓的温度异常部位和火灾隐患。净化厂硫磺料仓若增加红外热成像监控, 须考虑监测精度、覆盖范围、检测角度和设备的防尘防腐等问题。
摘要：利用红外探测器对硫磺料仓仓内、仓外硫磺颗粒着火及现场动火作业进行热成像试验分析。试验结果显示, 红外探测器为非接触式探测, 不受周围天气环境的影响, 能够准确及时的发现料仓内各处火灾险情及设备运行异常情况下的摩擦生热等现象。特别对于不可见火焰 (高色温火焰) 具有较好的检测效果, 对预防料仓早期火灾, 提高火灾报警可靠性、准确性、及时性具有重要意义。
关键词：硫磺颗粒料仓,红外热成像,适用性
参考文献
[1]雷玉堂.红外热成像技术及在智能视频监控中的应用[J].中国公共安全 (市场版) , 2007, 08:114-120.
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