說起紅外熱像儀,人們的第一反應(yīng)是在軍事上的應(yīng)用,尤其是在美國的戰(zhàn)爭大片中,紅外線熱像儀幾乎成了必備的裝備。
實(shí)際上,紅外熱像儀比較早也是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,在技術(shù)逐漸成熟以后才應(yīng)用于民用工業(yè),并且迅速擴(kuò)展。
紅外線熱像儀屬于測溫儀的一種,由于帶了熱成像的功能,不僅僅顯示某個(gè)點(diǎn)的溫度示數(shù),而是整個(gè)面的溫度分布,所以比一般的測溫儀更加直觀,可以說為技術(shù)人員提供了一雙能夠直接觀測溫度的眼睛。
目前,在電力系統(tǒng)、土木工程、汽車、化石、冶金等諸多領(lǐng)域都廣泛存在紅外熱像儀的應(yīng)用,其發(fā)展前景十分廣闊。
紅外熱像儀原理的核心是波爾茲曼定律,這位在熱學(xué)領(lǐng)域貢獻(xiàn)頗多的科學(xué)家將普朗克的理論進(jìn)行了延伸,他發(fā)現(xiàn)紅外線總能量與絕對溫度的四次方成正比。
這一關(guān)系建立后,通過光敏元件對不同波長紅外線的反應(yīng)值進(jìn)行數(shù)字化處理,可以反演出溫度值,就能夠得到完整的熱像圖,圖像中顏色的不同就代表了溫度的不同。
紅外熱像儀經(jīng)常用于工業(yè)設(shè)備的檢測,比如鍋爐、電機(jī)、變電站等等設(shè)備,如果有故障發(fā)生,其各部分的溫度會出現(xiàn)異常,可以通過熱像儀很明顯地找到故障位置。
雖然熱像儀可以通過遙感的方式很方便地對溫度進(jìn)行測量,但是畢竟屬于間接測量方式,精度并沒有一般溫度儀那么高,當(dāng)儀器量程比較大時(shí),比如在冶金行業(yè)使用的紅外熱像儀,其量程達(dá)到幾千度,其測溫精度的差別會有±2℃。
但就使用的實(shí)際需要而言,這個(gè)誤差完全在可以接受的范圍內(nèi)。如果將量程縮小,應(yīng)用一般工業(yè)領(lǐng)域中,所測量的溫度范圍只有幾百度左右,那么精度就會上升,測量的誤差將減小。
紅外熱像儀屬于便攜式設(shè)備,單手操作即可,屏幕分辨率通常為240*320。然而不同的品牌在使用起來差別很大。
比如其使用的光敏元件不同,熱靈敏度和分辨率也就不同。以Fluke的紅外熱像儀為例,其熱靈敏度能達(dá)到0.045℃。再比如對焦是否快速準(zhǔn)確,能否錄制測量過程,人機(jī)界面是否友好等等。
紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)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(yīng)。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。紅外熱像儀可以應(yīng)用在科學(xué)研究、電氣設(shè)備、機(jī)電設(shè)備、建筑檢測、軍事及安防等領(lǐng)域,那如何選購一臺合適自身應(yīng)用需求的紅外熱像儀呢?
一、紅外熱像儀像素 首先要確定購買紅外熱像儀的像素級別,大多紅外熱像儀的級別和像素有關(guān)。民用紅外熱像儀中相對高端的產(chǎn)品像素為640*480=307,200,此高端紅外熱像儀拍攝的紅外圖片清晰細(xì)膩,在12米處測量的*小尺寸是0.5*0.5cm;中端紅外熱像儀的像素為320*240=76,800,在12米處測量的*小尺寸是1*1cm;低端紅外熱像儀的像素為160*120=19,200,在12米處測量的*小尺寸是2*2cm??梢娤袼卦礁咚芘臄z目標(biāo)的*小尺寸越小?! 《?、紅外熱像儀測溫范圍和被測物 根據(jù)被測物體的溫度范圍確定測溫范圍,來選擇合適溫度段的紅外熱像儀。目前市場上的紅外熱像儀大多會分成幾個(gè)溫度檔,比如-40-120℃、0-500℃,并不是溫度檔跨度越大越好,溫度檔的跨度小測溫相對會更準(zhǔn)確些。另外一般紅外熱像儀需要測量500℃以上的物體時(shí),則需要配備相應(yīng)的高溫鏡頭?! ∪?、紅外熱像儀溫度分辨率 溫度分辨率體現(xiàn)了一臺紅外熱像儀的溫度敏感性,溫度分辨率越小紅外熱像儀對溫度的變化感知越明顯,選擇時(shí)盡量選擇此參數(shù)值小的產(chǎn)品。紅外熱像儀測試被測物的主要目的是通過溫度差異找出溫度故障點(diǎn),測量單個(gè)點(diǎn)的溫度值并沒有太大意義,主要是通過溫度差異來找相對的熱點(diǎn),起到預(yù)維護(hù)的作用。 四、紅外熱像儀空間分辨率 簡單來說,空間分辨率數(shù)值越小則空間分辨率越高,測溫越準(zhǔn)確,空間分辨率數(shù)值越小時(shí),被測*小目標(biāo)可以覆蓋紅外熱像儀的像素,測試的溫度即被測目標(biāo)的真實(shí)溫度。如果空間分辨率數(shù)值越大則空間分辨率越低,被測的*小目標(biāo)不能完全覆蓋紅外熱像儀的像素,測試目標(biāo)就會受到其環(huán)境輻射的影響,測試溫度是被測目標(biāo)及其周圍溫度的平均溫度,數(shù)值不夠準(zhǔn)確。 五、紅外熱像儀溫度穩(wěn)定性 紅外熱像儀的核心部件為紅外探測器,目前主要有兩種探測器,即氧化釩晶體和多晶硅探測器。氧化釩探測器主要的優(yōu)勢是測溫視域MFOV(Measurement Field of View)為1,溫度測量是精確到1個(gè)像素點(diǎn)。Amorphous Silicon(多晶體硅)傳感器, MFOV為9,即每點(diǎn)的溫度是基于3×3=9個(gè)像素點(diǎn)平均而獲得。氧化釩探測器的溫度穩(wěn)定性好、壽命長,溫度漂移小?! ×?、紅外熱像儀紅外與可見光圖像的組合功能 如果紅外圖像和可見光圖像組合顯示就減少了大量工作,可根據(jù)可見光圖片來判斷紅外圖片中熱點(diǎn)的未知,同時(shí)報(bào)告自動生成也會大大減少操作時(shí)間。 七、紅外熱像儀售后服務(wù)支持及定期校準(zhǔn) 紅外熱像儀每隔幾年都要用黑體輻射校正源進(jìn)行溫度校來確保溫度檢測的準(zhǔn)確性,這需要供應(yīng)商具有強(qiáng)大的售后能力和校準(zhǔn)服務(wù)條件。 八、紅外熱像儀專業(yè)的培訓(xùn) 紅外熱像儀使用有很多操作技巧,分析紅外圖像來提高生產(chǎn)質(zhì)量需要專業(yè)的報(bào)告支持,這就需要供應(yīng)商能提供專業(yè)高品質(zhì)的培訓(xùn)。
紅外熱成像儀已廣泛應(yīng)用于安全防范系統(tǒng)中,并成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。
由于具有隱蔽探測功能,不需要可見光,可以使犯罪份子不知其工作地點(diǎn)和存在,進(jìn)而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷,導(dǎo)致犯罪行為被發(fā)現(xiàn)。
在某些重要單位,例如:重要的行政中心、銀行金庫、機(jī)要室、檔案室、軍事要地、監(jiān)獄等,用紅外熱成像儀24小時(shí)監(jiān)控;
并隨時(shí)對背景資料進(jìn)行分析,一旦發(fā)現(xiàn)變化,可以及時(shí)發(fā)出警報(bào),并可以通過智能設(shè)備的處理;
對有關(guān)情況進(jìn)行自動處理,并隨時(shí)將情況上報(bào),取得進(jìn)一步的處理意見。
紅外熱像儀的原理及其用途:
1.各種電氣裝置:
可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不佳,不平衡負(fù)荷,過載,過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。
2.變壓器:
可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動,套管過熱,接觸不佳(抽頭變換器),過載,三相負(fù)載不平衡,冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。
3.電動機(jī)、發(fā)電機(jī):
可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高,不平衡負(fù)載,繞組短路或開路,碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱,過載過熱,冷卻管路堵塞。
其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞;有毛病的碳刷可以損壞滑環(huán)和集流環(huán),進(jìn)而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動目標(biāo)的損壞。
4. 電氣設(shè)備維修檢查,屋頂查漏,節(jié)能檢測,環(huán)保檢查,安全防盜,森林防火,無損探傷,質(zhì)量控制,醫(yī)療檢查等等也很有效益。
在科研領(lǐng)域主要應(yīng)用包括:
汽車研究發(fā)展-射出成型、模溫控制、剎車盤、引擎活塞、電子電路設(shè)計(jì)、烤漆;
電機(jī)、電子業(yè)-印制電路板熱分布設(shè)計(jì)、產(chǎn)品可靠性測試、電子零組件溫度測試、筆記本電腦散熱測試、微小零組件測試;
引擎燃燒試驗(yàn)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn);目標(biāo)物特征分析;復(fù)合材料檢測;
建筑物隔熱、受潮檢測;熱傳導(dǎo)研究;動植物生態(tài)研究;模具鑄造溫度測量;金屬熔焊研究;地表/海洋熱分布研究等。