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上海科王實(shí)業(yè)有限公司-紅外熱像儀

紅外熱像儀的原理及用途

作者:admin    來(lái)源:未知    發(fā)布時(shí)間:2020-04-24 16:06:37    瀏覽量:1833

熱像儀全稱“紅外熱像儀”,是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)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(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像,熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。

工作原理

紅外熱成像技術(shù)是一項(xiàng)前途廣闊的高新技術(shù)。比0.78微米長(zhǎng)的電磁波位于可見(jiàn)光光譜紅色以外,稱為紅外線或稱紅外輻射,是指波長(zhǎng)為0.78~1000微米的電磁波,其中波長(zhǎng)為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外,波長(zhǎng)為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。自然界中,一切物體都可以輻射紅外線,因此利用探測(cè)儀測(cè)量目標(biāo)本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像?! ∧繕?biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見(jiàn)光圖像不同,它不是人眼所能看到的可見(jiàn)光圖像,而是表面溫度分布圖像。紅外熱成像使人眼不能直接看到表面溫度分布,變成可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。所有溫度在絕對(duì)零度(-273℃)以上的物體,都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。紅外線(或熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射,它還具有兩個(gè)重要的特性:   (1)物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來(lái)對(duì)物體進(jìn)行無(wú)需接觸的溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境等方面提供了一個(gè)重要的檢測(cè)手段和診斷工具?! ?(2)大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線,但是對(duì)3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此,這兩個(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口,使人們?cè)谕耆珶o(wú)光的夜晚,或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng),清晰地觀察到前方的情況。由于這個(gè)特點(diǎn),熱紅外成像技術(shù)在軍事上提供了先進(jìn)的夜視裝備,并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了非常重要的作用?! ?/p>

熱像儀應(yīng)用的范圍隨著人們對(duì)其認(rèn)識(shí)的加深而愈來(lái)愈廣泛:用熱像儀可以十分快捷,探測(cè)電氣設(shè)備的不良接觸,以及過(guò)熱的機(jī)械部件,以免引起嚴(yán)重短路和火災(zāi)。對(duì)于所有可以直接看見(jiàn)的設(shè)備,紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)于那些由于屏蔽而無(wú)法直接看到的部分,則可以根據(jù)其熱量傳導(dǎo)到外面的部件上的情況,來(lái)發(fā)現(xiàn)其熱隱患,這種情況對(duì)傳統(tǒng)的方法來(lái)說(shuō),除了解體檢查和清潔接頭外,是沒(méi)有其它的辦法。斷路器、導(dǎo)體、母線及其它部件的運(yùn)行測(cè)試,紅外熱成像產(chǎn)品是無(wú)法取代的。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測(cè)到回路過(guò)載或三相負(fù)載的不平衡。代表品牌:KELUSI、RNO熱像儀的優(yōu)點(diǎn) 安全——您無(wú)需離目標(biāo)很近,即可測(cè)量移動(dòng)中或位于高處的高溫表面。  

高效——快速掃描較大的表面或發(fā)現(xiàn)溫差,高效發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題或故障?! ?/p>

高回報(bào)——通過(guò)熱成像來(lái)執(zhí)行一個(gè)預(yù)測(cè)性維護(hù)程序可以顯著降低維護(hù)和生產(chǎn)成本,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。熱像儀的選購(gòu)要點(diǎn)選擇紅外線熱像最為重要的四個(gè)指標(biāo)是:

1. 探測(cè)器分辨率: 一般建議選擇160*120

2. 幀頻: 一般建議選擇30HZ以上的,低于10HZ的盡量不要選擇,無(wú)法適應(yīng)大部分環(huán)境。

3. 測(cè)溫范圍: 建議選擇兩個(gè)測(cè)溫范圍的,比如-20-120,0-600的。

4. 測(cè)溫方式:盡量選擇可自動(dòng)捕獲 移動(dòng)測(cè)溫點(diǎn)和測(cè)溫區(qū)域的機(jī)型。 固定中心點(diǎn)測(cè)溫的機(jī)型,在使用的時(shí)候很難找到最高溫度區(qū)和溫度點(diǎn),就違法診斷出問(wèn)題。市場(chǎng)場(chǎng)最高端紅外熱像儀科魯斯熱像儀S400 ,分辨率384*480,可拍照和攝像,成像效果完美,參考價(jià)格29萬(wàn)。 科魯斯KS400熱像儀選用了功能強(qiáng)大的鍺金屬鏡頭、高分辨率、高靈敏度非晶硅微量熱型探測(cè)器,生成超出想象的圖像質(zhì)量。 采用384*480像素非晶硅微量熱型探測(cè)器,像元間距25um、NETD<60mk,幀頻50Hz,融入科魯斯光機(jī)微掃高分辨率。成像技術(shù),保證了完美的成像質(zhì)量。熱像儀的用途 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(cè)試、電子零組件溫度測(cè)試、筆記本電腦散熱測(cè)試、微小零組件測(cè)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(cè);建筑物隔熱、受潮檢測(cè);熱傳導(dǎo)研究;動(dòng)植物生態(tài)研究;模具鑄造溫度測(cè)量;金屬熔焊研究;地表/海洋熱分布研究等。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(cè)功能,不需要可見(jiàn)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(kù)、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(duì)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(guò)智能設(shè)備的處理,對(duì)有關(guān)情況進(jìn)行自動(dòng)處理,并隨時(shí)將情況上報(bào),取得進(jìn)一步的處理意見(jiàn)。1.各種電氣裝置:可發(fā)現(xiàn)接頭松動(dòng)或接觸不良,不平衡負(fù)荷,過(guò)載,過(guò)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(dòng),套管過(guò)熱,接觸不良(抽頭變換器),過(guò)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(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī):可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過(guò)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(guò)載過(guò)熱,冷卻管路堵塞。其影響為有問(wèn)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(dòng)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(cè),環(huán)保檢查,安全防盜,森林防火,無(wú)損探傷,質(zhì)量控制,醫(yī)療檢查等等也很有效益。

怎樣選擇合適的紅外熱像儀

1、什么樣的像素滿足您的要求?320*240=76,800?在12米處測(cè)量的最小尺寸是1*1cm 160*120=19,200?在12米處測(cè)量的最小尺寸是2*2cm 2、是否需要定量檢測(cè)? 紅外熱像儀有兩種用途:1、熱成像2、測(cè)溫 評(píng)價(jià)紅外測(cè)溫能力叫做MFOV,主要有2種:一種是MFOV 為1,另外一種MFOV為3*3。MFOV為1時(shí),目標(biāo)完全覆蓋了熱像儀的像素,像素接受的輻射只來(lái)自目標(biāo),因此能準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)溫度。而MFOV為9時(shí),像素接收的輻射不只來(lái)自目標(biāo),而且吸收目標(biāo)旁邊的和背后的輻射,就不能測(cè)得這么小目標(biāo)的準(zhǔn)確溫度。 然而這只是測(cè)量的極限,根據(jù)當(dāng)前的大部分FPA探測(cè)器技術(shù),目標(biāo)在探測(cè)器上最少要有 3 x 3 個(gè)像素才能確保準(zhǔn)確測(cè)量,這要求檢測(cè)時(shí)盡量靠近目標(biāo)或選用望遠(yuǎn)鏡頭. 如果目標(biāo)成像小于3x3個(gè)像素,則熱像儀顯示的溫度讀數(shù)是目標(biāo)的溫度值與也成像在這3x3個(gè)像素的目標(biāo)周圍物體(環(huán)境)溫度的平均值。3、高空間分辨率的優(yōu)勢(shì) 高空間分辨率能夠得出準(zhǔn)確的溫度,低空間分辨率讀出的溫度只是發(fā)熱點(diǎn)周圍的平均溫度。在定量化檢測(cè)時(shí)候,溫度的正確與否非常重要!4、穩(wěn)定性重復(fù)性對(duì)你是否重要? 決定紅外熱像儀的因素主要有3個(gè)方面: 探測(cè)器、光學(xué)器件、電氣原器件,軍事級(jí)探測(cè)器的主要優(yōu)勢(shì)在哪里?a、主要有兩種探測(cè)器。氧化釩晶體和多晶硅。日本NEC熱像儀采用了氧化釩晶體探測(cè)器,其自稱的主要優(yōu)勢(shì)包括:b、此探測(cè)器主要的優(yōu)勢(shì)是測(cè)溫視域MFOV(Measurement Field of View)為1,溫度測(cè)量是精確到1個(gè)像素點(diǎn)。c、溫度穩(wěn)定性好。d、使用壽命長(zhǎng)e、適合于遠(yuǎn)距離測(cè)試5、是否在意報(bào)告處理的煩瑣? 如果紅外圖像和可見(jiàn)光圖像組合顯示就減少了大量工作,同時(shí)報(bào)告自動(dòng)生成也會(huì)大大減少操作時(shí)間。6、是否需要延長(zhǎng)曝光時(shí)間?延長(zhǎng)曝光時(shí)間——專業(yè)照相(?)的必然選擇∑2、∑4、∑8、 ∑16等功能,特別在檢測(cè)北立面或者陽(yáng)光照不到的地方很有優(yōu)勢(shì)。使用了∑功能,增加了曝光時(shí)間,圖像更清晰,更容易發(fā)現(xiàn)缺陷部位。

正確使用紅外熱像儀的方法和技巧

1)調(diào)整焦距2)選擇正確的測(cè)溫范圍3)了解最大測(cè)量距離4)僅僅要求生成清晰紅外熱圖像,還是同時(shí)要求精確測(cè)溫?5)工作背景單一6)保證測(cè)量過(guò)程中儀器平穩(wěn)1)調(diào)整焦距 您可以在紅外圖像存儲(chǔ)后對(duì)圖像曲線進(jìn)行調(diào)整,但是您無(wú)法在圖像存儲(chǔ)后改變焦距,也無(wú)法消除其他雜亂的熱反射。保證第一時(shí)間操作正確性將避免現(xiàn)場(chǎng)的操作失誤。仔細(xì)調(diào)整焦距!如果目標(biāo)上方或周圍背景的過(guò)熱或過(guò)冷的反射影響到目標(biāo)測(cè)量的精確性時(shí),試著調(diào)整焦距或者測(cè)量方位,以減少或者消除反射影響。(FoRD的意思是:Focus焦距,Range范圍, Distance距離)2)選擇正確的測(cè)溫范圍 您是否了解現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)目標(biāo)的測(cè)溫范圍?為了得到正確的溫度讀數(shù),請(qǐng)務(wù)必設(shè)置正確的測(cè)溫范圍。當(dāng)觀察目標(biāo)時(shí),對(duì)儀器的溫度跨度進(jìn)行微調(diào)將得到最佳的圖像質(zhì)量。這也將同時(shí)會(huì)影響到溫度曲線的質(zhì)量和測(cè)溫精度。3)了解最大的測(cè)量距離 當(dāng)您測(cè)量目標(biāo)溫度時(shí),請(qǐng)務(wù)必了解能夠得到精確測(cè)溫讀數(shù)的最大測(cè)量距離。對(duì)于非制冷微熱量型焦平面探測(cè)器,要想準(zhǔn)確地分辨目標(biāo),通過(guò)熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)圖像必須占到9個(gè)像素,或者更多。 如果儀器距離目標(biāo)過(guò)遠(yuǎn),目標(biāo)將會(huì)很小,測(cè)溫結(jié)果將無(wú)法正確反映目標(biāo)物體的真實(shí)溫度,因?yàn)榧t外熱像儀此時(shí)測(cè)量的溫度平均了目標(biāo)物體以及周圍環(huán)境的溫度。為了得到最精確的測(cè)量讀數(shù),請(qǐng)將目標(biāo)物體盡量充滿儀器的視場(chǎng)。顯示足夠的景物,才能夠分辨出目標(biāo)。與目標(biāo)的距離不要小于熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的最小焦距,否則不能聚焦成清晰的圖像。4)僅僅要求生成清晰紅外熱圖像,還是同時(shí)要求精確測(cè)溫 這之間有什么區(qū)別嗎?一條量化的溫度曲線可用來(lái)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度情況,也可以用來(lái)編輯顯著的溫升情況。清晰的紅外圖像同樣十分重要。但是如果在工作過(guò)程中,需要進(jìn)行溫度測(cè)量,并要求對(duì)目標(biāo)溫度進(jìn)行比較和趨勢(shì)分析,便需要記錄所有影響精確測(cè)溫的目標(biāo)和環(huán)境溫度情況,例如發(fā)射率,環(huán)境溫度,風(fēng)速及風(fēng)向,濕度,熱反射源等等。5)工作背景單一 例如,天氣寒冷的時(shí)候,在戶外進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí),你將會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)目標(biāo)都是接近于環(huán)境溫度的。當(dāng)在戶外工作時(shí),請(qǐng)務(wù)必考慮太陽(yáng)反射和吸收對(duì)圖像和測(cè)溫的影響。因此,有些老型號(hào)的紅外熱像儀只能在晚上進(jìn)行測(cè)量工作,以避免太陽(yáng)反射帶來(lái)的影響。6)保證測(cè)量過(guò)程中儀器平穩(wěn) 在使用低幀頻的紅外熱像儀拍攝圖像過(guò)程中,由于儀器移動(dòng)可能會(huì)引起圖像模糊。為了達(dá)到最好的效果,在凍結(jié)和記錄圖像的時(shí)候,應(yīng)盡可能保證儀器平穩(wěn)。當(dāng)按下存儲(chǔ)按鈕時(shí),應(yīng)盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動(dòng),也可能會(huì)導(dǎo)致圖像不清晰。推薦在您胳膊下用支撐物來(lái)穩(wěn)固,或?qū)x器放置在物體表面,或使用三腳架,盡量保持穩(wěn)定。

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