红外热像仪的原理

Committingto

the

future基础–红外（热像仪）红外基础原理testo

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-

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1

-

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21/21Committingto

the

future基础–红外什么是红外热像仪红外热像法：是一种无损检测技术，是对被检测物体表面进行非接触的热测量及测成像并分析其热图谱的方法。testo

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1

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22/21Committingto

the

future基础–红外电磁光谱••可见光谱段：380nm~

780nm•红外光谱段：780nm

~1mm近红外：

780

nm

~

3μm中红外：

3μm

~

5μm远红外：

5μm

~

1mmtesto

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1

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23/21Committingto

the

future基础–红外图像分析当我们用红外热像仪观察物体时，热像仪检测到的是来自物体表面

的辐射能量。而实际拍摄到的热能往往产生于内部，然后才传到物体表面testo

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1

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24/21Committingto

the

future基础–红外testo

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1

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25/21了解被测物体热像仪呈现了一幅来自物体表面的辐射能量热图热图像与被测物体的表面温度以及物体的类型、组成材料、表面工作状况以及检测期间的运行条件有直接的关系为正确解释图像，你必须清楚了解物体的材料及组成部件的工作方式被测物体是如何运行的被测物体的材料与结构被测物体的正常温度及所处的环境Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式为了了解被测物体的运行状态，我们必须认识特体内部与外表面之间的热传递机理。热传递在红外热成像中是个非常重要的概念，为正确地解析一副热图像，必须熟悉热从一个物体传输到另一个物体的三个方式：热传导热对流热辐射testo

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26/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热传导热传导将热能从一处传往另一处通常热传导发生在固体或液体状态的物质中，且热传导仅存在能量传递而无粒子运动testo

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1

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27/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热传导A

q

=

A·

k

·

T2

–

T1/

Lq:单位时间内传递的热能T2T

A:

区域面积1K:

材料的导热性qT2–T1(△T):温差L：材料厚度Ltesto

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28/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热传导请解释一下这张热图的检测原理testo

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29/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热对流热对流由于流体运动产生的热传递通常热对流发生在固体与液体或气体之间的相互作用。热量的流动始终是从高温流向低温。testo

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210/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热对流有风： 无风：冷动效果注意：在室外检查时，风会影响测量结果。请解释一下这张热图的现像

风是红外检测最大的障碍！！！testo

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211/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热辐射热辐射是指物体自身向外辐射热能的能力。热辐射发生在所有绝对零度以上的物体。物体辐射热能的能力从0

~

100%之间。testo

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212/21Committingto

the

future红外测量基础理论热传递的形式–热辐射热辐射：指对外辐射热能的能力testo

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213/21Committingto

the

future基础–红外（热像仪）testo

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214/21红外热像仪的参数介绍Committingto

the

future红外测量基础理论基础知识1、分辨率：Resolution2、测量精度:Accuracy3、探测器:Detector4、光学部件:Optics5、电子部件:Electronics6、显示器:Display7、电池:Batteries8、操作特性:Operation

Featurestesto

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215/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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216/21基础知识–分辨率分辨率是指准确测量小目标温度的能力分辨率分为：1、热分辨率热灵敏度：对温度的敏感程度2、空间分辨率–图像分辨率图像分辨率：分辨图像细节的能力Committingto

the

future热分辨率–热灵敏度（NETD）

热灵敏度是指热像仪可分辨出的最小温差，也称为噪音等效温差（NETD）

热灵敏度与测量效果有密切关系，直接关系到热像仪的价格解释：NETD≤0.05℃指热像仪可检测到≤0.05℃的温差，是指热像仪可以看到的温度细节的能力热灵敏度的数字越低意味着灵敏度越高。红外测量基础理论testo

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217/21Committingto

the

future空间分辨率–图像分辨率

空间分辨率是指热像仪精确分辨和测量物体的能力。空间分辨率可以回答以下问题：能测量多大的物体？能测量多远？空间分辨率有以下3个因素：视场（FOV）瞬时视场（IFOV）测量视场(MFOV)testo

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218/21红外测量基础理论Committingto

the

future视场角(FOV)可使物体在热像仪中成像的物空间的最大张角.即指在一个镜头中可看见或可测量物体的最大范围.=>参数是以度(°)为单位32°显示视场范围内的物体对测量的影响:决定了被测物体的大小及距离德图视场角:

32

°

*23°

/ 9

°

*

7°水平视场垂直视场testo

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219/21红外测量基础理论Committingto

the

future160

Pixel120

Pixel1,3

mrad1m1,3mm空间分辨率(IFOV)–也称为瞬时视场角

是指热像仪可分辨出的最小测量点,描述了热像仪在规定距离可识别的物体尺寸

单位是毫弧度mrad,

如1.0mrad即指千分之一弧度德图IFOV:3.3mrad

/

1.0mrad红外测量基础理论瞬时视场与图像清晰度相关,决定了测量的距离选择仪器时一定要确认给客户推荐适合使用的设备testo

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220/21Committingto

the

future测量分辨率(MFOV)

测量分辨率体现了最小可测的尺寸大小,一般是3倍于空间分辨率,简单来说就是屏显上的光斑.红外测量基础理论testo

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221/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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222/21基础知识–测量精度测量精度是指仪器的温度读数和标准黑体相比较的差值.一般来说有两种表示方法：1、绝对值-如:±2℃2、百分比-如:满量程的±2%Committingto

the

future红外测量基础理论基础知识–探测器探测器是热像仪的心脏,其质量对于用户非常关键探测器的类型一般商用的的红外热像仪都用FPA探测器(焦平面阵列探测器)探测器尺寸–直接决定了拍摄的清晰度320

×240=76,800点160

×120=19,200点120

×96

=11,500点testo

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223/21Committingto

the

future红外测量基础理论基础知识–光学组件红外光学组件类似于可见光相机.其功能是接收热辐射能量并将其聚焦在探测器上红外热像仪的光学材料由特殊的材质制成,因此镜头非常昂贵.testo

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224/21Committingto

the

future红外测量基础理论基础知识–光学组件红外光学组件类似于可见光相机.其功能是接收热辐射能量并将其聚焦在探测器上红外热像仪的光学材料由特殊的材质制成,因此镜头非常昂贵.长焦镜: 2)

广角镜一般小于10度的镜头

·

一般大于30度的镜头适用于远距离测量

·

适用于工业检测及建筑检测高压线绝缘检测/变压器等testo

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225/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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226/21基础知识–显示器/电池显示器关系到图像显示的清晰度,德图是3.5’LCD全彩显示电池关系到仪器的使用时间,德图是无记忆锂电池,充电后可连接使用4个小时Committingto

the

future基础–红外（热像仪）testo

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227/21红外热像仪的操作特性Committingto

the

future红外测量基础理论基础知识–操作特性获得高质量热像图需考虑的因素:在使用红外热像仪进行检测时,以下因素会直接影响到拍摄的效果:光学聚焦热聚焦镜头的选择调色板发射率(反射温度补偿)testo

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228/21Committingto

the

future红外测量基础理论操作特性–光学聚焦聚焦对分析图谱非常重要,如果被测物体聚焦不好,将会影响图谱分析及温度测量的准确性!光学聚焦的操作:与可见光相机的操作相似光学聚焦:当一个物体被聚焦,其边缘非常清晰且轮廓分明.注意:已定格或已保存的图像,光学聚焦是无法更改的参数testo

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229/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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230/21操作特性–热聚焦热聚焦对于拍摄一张清晰的热图非常重要测量范围量程能级注意:已定格或已保存的图像,热聚焦也是无法更改的参数Committingto

the

future红外测量基础理论操作特性–热聚焦测量范围测量物体前必需选择正确的量程范围;高温段/低温段的选择量程(热对比度)即是指定义被测物体的最高温/最低温能量(热亮度):在选定的范围内,调整量程的位置testo

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231/21Committingto

the

future红外测量基础理论操作特性–镜头的选择长焦镜:一般小于10度的镜头·

适用于远距离测量高压线绝缘检测/变压器等广角镜一般大于30度的镜头适用于工业检测及建筑检测testo

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232/21Committingto

the

future红外测量基础理论操作特性–调色板调色板对图像清晰度的影响:一般使用灰白协助聚焦再转换彩色进行热聚焦testo

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233/21Committingto

the

future红外测量基础理论操作特性–发射率发射率:是指物体发射能量的能力,多数物体的表面不能发射100%的能量透射率:对红外线信号来说,大多数物体是不透光的,所有红外测量无法穿透物体,T=0反射率:指物体表面反射出热量的能力.低发射率会导致反射率问题的出现.周边环境的背景反射会使被测物体表面

“更热”或”更冷”的测量假象.testo

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234/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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235/21操作特性–发射率的调节发射率的修正:为了更精确测量物体的温度,必需确认物体的发射率,并在仪器中进行设定.输入的发射率值用于修正物体表面损失掉的能量,如:被测物体发射率为0.8,

则热像仪的修正值则为20%如:一个物体的表面温度为100度,ε=0.8,

此时,热像仪就只能读出80度,而如果将发射率参数设为0.8,热像仪会自动调整20%的读数,从而得到100%的温度值1)

一般高发射率的物体: 2)

一般低发射率的物体-易获得优质的热图

-

高反射率,必须考虑背景反射的温度-更准确的测量

-

低发射率物质:

金属或刨光材料表面-高发射率的物质:

木板,纸张等

-

当被测物体的发射率低于0.5时,测量较困难Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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236/21操作特性–反射温度补偿发射温度补偿:是指背景反射背景反射是指被测物体周围有其它辐射源,且能被热像仪采集到能量,这部分热能称为背景反射无论高温/低温都构成背景反射检测期间经常出现难以控制的环境因素,如天空,为精确测量,必须考虑到这点解决方法:输入反射温度值,红外热像仪进行补偿多角度全方位的拍摄Committingto

the

future基础–红外（热像仪）testo

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237/21红外热像仪的分析Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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238/21红外热像仪的分析热成像检测主要有两种类型:定性分析和定量分析Committingto

the

future红外测量基础理论红外热像仪的分析定性分析:拍摄优质的热图像,结合热图提供的热信息即可进行所需的情况分析=仅仅是图像定性检测是热像仪分析的基本类型在所有热成像分析检测中必需考虑定性分析.定量分析:在通过热图获取信息的同时还需要精确的温度数据=热图+温度testo

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239/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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240/21红外热像仪的分析热成像检测方法主要有两种类型:被动式检测和主动式检测Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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241/21红外热像仪的分析被动式检测:主要是指有明显温差或超过环境温度的物体进行成像及分析通常可直接进行测量主动式检测:对常温中或无法自然形成明显温差的物体进行检测及分析通常通过改变被测物体或材料的温度才能进行检测Committingto

the

future实际拍摄:1、拍摄一张好的光学聚焦/未光学聚焦的图片；2、拍摄一张脸部的图片，使用热聚焦；3、拍摄一张有问题的热图，进行分析；testo

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242/21基础–红外Committingto

the

future基础–红外（热像仪）testo

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243/21红外热像仪的应用Committingto

the

future红外测量基础理论预防性维护应用–工业领域红外热像仪主要用于各个行业对于电气和机械的检测

电气维护：从发电设备至每个小的电气接件

机械维护：电机、轴承、发动机

工艺：动力设备效率，泄漏等

节能：蒸气系统等每个生产制造工厂的设备部/动力部都是我们的客户testo

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244/21Committingto

the

future红外测量基础理论testo

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245/21具体工业应用汽车石油和天然气石化金属和采矿玻璃纸浆和造纸纺织工业塑料或模具半导体及电子产品Committingto

the

future红外测量基础理论汽车工业车辆的每一个零部件都可以用红外热像仪来评估：焊接发动机铸件轮胎除霜装置后窗除霜检定

前窗除霜检定喷漆工艺塑料成型…排气管温度分布，分布不均会导致过早衰竭testo

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246/21Committingto

the

future红外测量基础理论石油化工石化是热像仪较大的客户群，几乎所有部分都可用到热像仪：油罐–液位检测输送管的泄漏检测节能–保温/隔热层缺陷…testo

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247/21Committingto

the

future红外测量基础理论钢铁行业-产品生产/质量控制-节能–保温/隔热层缺陷-节能–窑炉检测…testo

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248/21Committingto

the

future红外测量基础理论水泥行业产品生产/质量控制机械设备检测-节能–保温/隔热层缺陷-节能–窑炉检测…testo

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249/21Committingto

the

future红外测量基础理论造纸工业产品生产/质量控制机械设备检测-节能–保温/隔热层缺陷…纸张温度均匀度的检测testo

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250/21Committingto

the

future红外测量基础理论玻璃工业产品生产/质量控制机械设备检测-节能–保温/隔热层缺陷…生产过程质量控制testo

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251/21Committingto

the

future红外测量基础理论电子半导体产品生产/质量控制新品研发机械设备检测-节能–保温/隔热层缺陷…研发/生产过程质量控制testo

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252/21Committingto

the

future红外测量基础理论塑料及模具生产产品生产/质量控制机械设备检测-节能–保温/隔热层缺陷…生产过程质量控制testo

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253/21Committingto

the

future红外测量基础理论建筑检测能量审计屋顶渗漏及湿气探测建筑细节检测外墙检测玻璃气密性检测…testo

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254/21Committingto

the

future建筑检测–保温及隔热层

建筑行业–建筑材料的评估测量什么：对各种环境条件下内外墙表面、门和窗户的性能予以检测测量目的：确定各部位或相关材质保持或反射热

墙体表面的热分布

-

热泄漏量的能力热成像仪可清晰的反映出能量泄漏的情况testo

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255/21Committingto

the

future建筑检测–气密性（冷/热气损失）

建筑行业–建筑气密性检测测量什么：结构风部和外部以及沿门、窗户、管道等易于产生空气泄漏的部门测量目的：减少泄漏点，维护建筑物环境系统运行的效率一般使用加压测试，热成像仪可方便的用漏点的快速查找testo

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256/21Committingto

the

future建筑检测–气密性（冷/热气损失）

建筑行业–查找霉变隐患测量什么：由于水分