红外检测技术介绍

1、红外探测技术红外探测技术 10 13 页红外探测技术红外检测技术根本原理红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于确定零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度凹凸与热分布场供给了客观的根底。0.761000m为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射在真空中的传播速度C299792458m/s 31010cm/s红外辐射的波长 c式中：C:速度 ：波长：频率红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的

2、分子和原子无规章的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈猛烈，辐射的能量愈大， 反之，辐射的能量愈小。温度在确定零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。其中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系，依据普郎克定律：p C1 1eT 5c2eT瓦厘米式中：2 微米 1p波长T31010cm/s学温度为T光速度C1第一辐射常C 2数=3.7415 104瓦厘米2 微米 2 波长微米T热力学温度K温度辐射的能量密度峰值对应的波长，随物体温度的上升波长变短。依据维思定律： 2898 m式中：峰值波长，单位：mT物体确实定温度单位K物体的红外辐射功率与物体外表确定温度的四次方成正

3、比，与物体外表的放射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系，依据斯蒂芬波尔兹曼定律：P=RT4W/m2式中： P物体红外辐射功率辐射能量 物长外表红外放射率辐射系数R斯蒂芬波尔兹曼常数1.380662 10物体外表确定温度的变化，使的物体发热功率的变化更快。物体产生的热量在红外辐射的同时，还形成物体四周肯定的外表温度分布场这种温度分布场取决于物体材料的热物性，物体内部的热集中和物体外表温度与外界温度的热交换。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体外表温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体外表热分布相应的热像图。

4、红外线辐射的特点，除了具有电磁波的本质特性外，还同时具有两个重要的特性。其一，物体外表红外线辐射的峰值波长与物体外表分布的温度有关，峰值波长与温度成反比。温度越高，辐射的波长越短；温度越低，辐射的波长越长。与红外线辐射峰值波长对应的温度见表。11近红外0.761.53540165中红外1.5151658-80远红外15750-80-269极远红外7501000-269-270类别类别m温度依据红外线辐射的这一特性，通过对被测物体红外辐射的探测，便能实现对目标进展远距离热状态图像成像和测温并进展分析推断。量被衰减，但空间的大气、烟云对红外辐射的吸取程度与红外线辐射的波长有关，特别对波长范围在22

5、.5m35m及814m的三个区域相对吸取很弱,红外线穿透力量较强,透亮度较高,这三个区域被称之为“大气窗口”, “大气窗口”以外的红外辐射在传播过程中由于大气、烟云中存在的二氧化碳、臭氧和水蒸气等物质的分子具有猛烈吸取作用而被快速衰减，利用红外辐射中“大气窗口”的特性，使红外辐射具备了夜视功能，并能实现全天候对目标的搜寻和观看。2 红外检测设备种类及其特性比红外辐射的探测是将被测物体的辐射能转换为可测量的形式，对被 测物体的热效应进展热电转换来测量物体红外辐射的强弱，或利用红外 辐射的光电效应产生的电性质的变化来测量物体红外辐射的强弱，由于 电量的测量最便利、最准确，因此一般红外辐射的探测总是

6、把红外辐射 量转换成电量进展测量，而红外辐射的探测是通过红外探测器来实现的。红外探测器种类繁多，依据不同的功能已掩盖整个红外波段，按其性质可分为两大类：其一是依据物体辐射特性进展测量和把握，其二是依据材料的红外光学特性进展分析和把握。目前，我国电力行业所使用的红外探测器可分为红外测温仪、红外热电视、红外热像仪三种，以下是三种红外设备的根本工作原理及其性能比：红外测温仪的根本工作原理通过红外滤光片进入探测器，探测器将辐射能转换成电能信号，经放大器放大电子电路处理，由液晶显示器显示出被测物体的外表温度。红外热电视的根本工作原理红外热电视是通过热释电摄像管PEV接收被测目标物体的外表红信号放大,处理

7、由屏幕显示出目标热图像。红外热像仪的根本工作原理红外热像仪是利用光学系统收集被测目标的红外辐射能，经光谱滤波、空间滤波、使聚焦的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，利用光学系统与红外探测器之间的光机扫描机构对被测物体红外进展扫描，由探测器将红外辐射能转换成电信号、经放大处理转换成标准视频信号通过电视屏显示红外热像。三种红外检测设备的特性比我国目前所使用的红外检测设备性能比较见表。3-1机型主要技术特点可稳定成像，具有彩色、定格、图像分析功能，测红 光机扫描 温准确。外式图像质量，温度区分力、空间区分力、帧频良好。热适合外部、内部故障诊断。像可稳定成像，测温准确。功能格外强大。适合外

8、部、内部故障诊断。平移式功能格外强大。适合外部、内部故障诊断。平移式工作时必需不停摇动摄像机。平移有严峻拖尾信号失真。图像质量较差、测温误差较大，无彩色、定格、图红像分析功能。适合查找接头过热，但不适合内部故障诊断。外平移时仍有拖尾，但瞬变工作时无拖尾。热式图像质量略有改善，本机有彩色、定格、图像分析电功能。视适合查找接头过热也可用于简洁的内部故障诊断。工作时无须摇动摄像机即可稳定成像。折波式完全无拖尾，图像质量好、测温准确。适合外部、内部故障诊断。红 激光瞄准 不能成像、只能测温、功能简洁。外式只能用于接头过热故障的监视和初略查找。测温 光学望远 不能成像、只能测温、功能简洁。仪瞄准式只能用

9、于接头过热故障的监视和初略查找。3 红外检测技术故障诊断方法外表温度推断法(GB763-90)3.2或温升超过标准的可依据设备温度超标的程度、设备负荷率的大小、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备的缺陷性质，尤其是对在小负荷率下温度超标或设备承受机械应力较大的设备应当严格对 待。相对温差推断法对电流致热型设备,假设觉察设备的导流局部热像特别,可按相对温42相对温差可用下式求出：t T T12t11001T T1100式中：和T 发热点的温升和温度11和T22正常相对应点的温升和温度T 环境参照体的温度042 局部电流致热型设备的相对温差判据相对温差值陷SF6陷SF6208095真空断

10、路器208095充油套管208095高压开关柜358095空气断路器508095隔离开关358095视同紧急缺其他导流设备358095行复测，以确定设备缺陷的性质。同类比较法在同一电气回路中,当三相电流对称和三相设备一样时,可以比较三相电流致热型设备对应部位的温升值,即可推断设备是否正常。假设三相设备同时消灭特别，可与同回路的同类设备比较。但当三相负荷电流不对称时，则应当考虑负荷电流的影响。对于型号规格一样的电压致热型设备,可以依据其对应点温升值的差异来推断设备是否正常。电压致热型设备的缺陷适合用允许温升或同类允许温差的推断依据来确定。在一般状况下，同类温差超过允许温升30时，应定为重大缺陷。

11、但当三相电压不对称时，则应当考虑工作电压的影响。热图谱分析法状态下的热像图的差异来推断设备是否正常。档案分析法可以依据试验报告来分析同一设备在不同时期的检测数据例如温升、相对温差和热像图，找出设备致热参数的变化趋势和变化速率，以推断设备是否正常。4 影响红外诊断的因素及解决对策大气吸取的影响由于大气中的水蒸气、二氧化碳 、臭氧、氧化氮、甲烷、一氧化碳等气体分子有选择性地吸取肯定波长的红外线，红外线辐射在传输过程中总会受到肯定的能量衰减，从而造成测量的误差。因此，在室外进展红外测温诊断时应在无雨无雾，空气湿度最好低于 75%的环境条件下进展。大气尘埃及悬浮粒子的影响由于大气尘埃的悬浮粒子可以吸取

12、红外能量并重辐射出去的同时转变了红外辐射的方向和辐射的偏振度，从而影响测量的准确度。因此，红外诊断应在无尘或空气较清爽的环境条件下进展。风力的影响在风力较大的环境下，由于受风速的影响，存在发热缺陷的设备热量会被风力加速发散，使得设备的散热系数增大，从而使缺陷设备的温度下降。因此，在室外进展红外测温诊断时应在无风或风力很小的条件下进展。太阳光的影响当被测电气设备处于阳光辐射下时，由于阳光的反射在314m长区域这与红外仪器设定的波长区域一样而极大地影响仪器的正常工作和准确推断。所以红外测温应中选择在没有阳光的天气条件下进展。被测物体距离和邻近物体热辐射的影响当被测物体的距离太远时，仪器接收到的红外

13、辐射能削减，从而对温升小的设备检测存在肯定的误差。因此在现场测试工作中应当尽量避开由于被测物体距离太远而造成的测量误差。身的辐射率很低时，邻近物体的热辐射的反射将对被测物体的测量造成影响。5 高压设备热故障实例以及缘由分析电力设备的热故障主要分为外部故障和内部故障两大类型 ,外部故障主要是各种电气引流的暴露接头 ,包括高压设备或线路中的连接件由于压接不良、或因受到氧化、腐蚀及灰尘的影响，或因材质不良和加工、安装工艺的问题、或冲击负荷、机械振动等缘由造成的接触电阻增大而 消灭的局部过热等。而设备内部故障的生成缘由有内部导流接点接触不 良造成的过热缺陷，有内部绝缘材料受潮、老化引起介损值增大造成的

14、 发热缺陷，有油浸设备缺油造成的发热缺陷，有电导电流变化或内部绕 组局部短路，磁路的局部故障造成的热缺陷等。以下是不同设备发生热 故障实例及缘由分析。隔离刀闸与导线连接件接触不良导致的热缺陷202210183502C140，A、B27当时运行电流是320CC22#400AT20225251115T 型线夹ABC觉察线夹由于氧化腐蚀使接触电阻变大，造成局部发热缺陷。由于觉察处理准时，避开了事故。隔离刀闸触头接触不良的过热缺陷2022731220KV2214A、B、C103、100106，当3180试温蜡片触接触头部位觉察蜡片冒烟熔化，推断为故障缺陷，经停电处理觉察3良引起严峻过热。电缆头出线接头

15、接触不良产生的过热缺陷2022611112001#杆电缆头A298，B23.8、C23，现场观看电缆头已变色，检修人员马上进展停电处理，对电缆头进展重包扎，避开了因电缆头起火而引起的事故。避雷器内部绝缘不良的发热缺陷20223201#220KV节FCZ3220，西安生产B相避雷器从上往下第六裙处局部有明显发热现象,三相温度分别为A13.49、B19、C13.43，随后对该避雷器退出运行,解体觉察该避雷器阀片有贯穿性受潮痕迹,并联电阻连接处铜片长期发热使铜片颜色发红 ,内部元件与瓷套绝缘层大56129cm我们在建设坪变测得3#所用变的磁吹避雷器ABC4.5，1000A，解体觉察内部受潮，属设备受

16、潮发热缺陷。避雷器内部元件损坏的故障35KVBA、C证明该相并联电阻断线，属设备元件故障缺陷。套管端部绝缘不良造成的过热缺陷202210163220KVB70。在停电检查时觉察将军帽内引线连接丝扣残缺，导电回路接触面积太小造成发热，且由于穿缆引线未包绝缘层，在引线与铜管内壁相碰处有分流，多处发热，烧断引线多股，属典型的制造不良缺陷。电流互感器内部接头接触不良导致的发热缺陷20225202#10KV102CCT28,A、B19.2419.16，当时82#102C作三侧开关跳闸，事故检查觉察该CT认为由于该CT缘强度，造成了事故的发生。6 经济效益分析1995TVS2100像系统，经过理论分析并结合电气设备测试的特点，对全