红外热像仪

红外热像仪是一种使用光电传感器来检测和测量辐射并在辐射与表面温度之间建立相互联系的设备。辐射是指辐射能(电磁波)在没有直接传导媒体的情况下发生的热量移动。所有高于绝对零度(-273℃)的物体都会发出红外辐射。红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应,如图3.12所示。通俗地讲,红外热像仪就是将物体发出的不可见的红外能量转变为可见的热图像。热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像,可以观察到被测目标的整体温度分布状况,研究目标的发热情况,从而进行下一步工作的判断。

图3.12　红外热像仪的光路图

红外热像仪的应用范围极其广泛,如今大量应用于检测系统中,并且随着红外技术的不断发展及普及,新的应用被不断开发。目前主要有以下几个应用大类:

1.科学研究

材料研究:有机材料、无机材料、复合材料、3D打印材料、纳米材料、弹性材料等。

机械与动力:新能源动力系统、制动系统、液压系统、牵引系统、传动系统、加热系统、精密加工等。

电子与电气:微电子、芯片、电子元器件、强电设备等。

土木工程:桥梁、隧道、大坝、建筑物等基建设施的渗漏、空鼓、缝隙问题、地质勘探等。

化学与化工:化学反应过程监测、反应设备监测、产品性能测试等。

动物与植物:药性及药效试验、新品种培育、动物习性、生长环境、激光脱毛、微生物体、医学研究等,如图3.13和图3.14所示。

图3.13　胚胎孵化监测(蓝色代表死胎)

图3.14　植物病虫害检测

其他科研:考古与文物保护、空间试验、空气动力学、激光及光纤研究、爆炸研究、碰撞试验、火山研究、温室效应、沙尘暴、采矿、地震等。

2.机电设备

通用机电设备:传送带检测、电机检测、阀门检测、法兰泄漏检测、管道检测、冷凝阀检测、压缩机检测、轴承检测等。

冶金加热设备:钢包、高炉风口、高炉冷却壁、高炉内衬、高炉送风支管、焦炉连铸板坯、热风炉、热风炉拱顶、退火炉、鱼雷罐车、转炉炉衬等的检测。

石化专用设备:蒸馏塔、储罐液位、反应器、换热器等的检测。

轨道交通专业设备:接触网检测、电力机车车头检测、高架桥箱梁渗水检测、高铁高架桥梁防水层检测、黑体炉检测、接触网检测、轮轴温度检测等。

加工和热处理:焊接、铸件、模具、炼钢炉、转炉、鱼雷车、炉壁、金属热处理(退火、回火、淬火)、冷/热轧钢板、钢卷线材等温度量测监控。

其他专用设备:滚筒干燥器检测、胶辊检测、吹瓶机瓶坯温度检测、金属管密封性能检测、机房应用、铅酸电池桥接检测、泡罩包装检测等。

3.电气设备

配电盘、开关箱、变压器、断电器、接触器、保险丝、电缆、发电机、绕组装备、油枕、UPS等设备的检测,主要依靠红外热辐射现象,设备不同的温度区域产生不同能量,将红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而形成红外热像图,来探测设备上温度过高的点。这种探测的优点在于对电气设备没有接触,不影响设备运行的同时,还能做到安全有效、全面探测,如图3.15~图3.18所示。

图3.15　电机检测

图3.16　焦油煤气管道检测

图3.17　城市供热管线泄漏检测

图3.18　电气设备检测

4.研发品管

电路研发、电源检测、LED灯具散热片检测、LED灯罩检测、LED检测、LED芯片检测(图3.19)、LED芯片散热检测、LED照明灯具检测、医疗器械检测、发动机燃油喷嘴检测、塑料改性检测、模具检测、太阳能热斑检测、CRT检测、CD检测、PV逆变器检测、冰箱制冷剂泄漏检测、产品壳体温度检测、电熨斗检测、评测电子产品的发热、刹车片检测、加热座椅检测(图3.20)、轮胎检测、汽车电器检测、汽车发送机检测、汽车焊接机器人检测、汽车后风挡检测、汽车前风挡检测、汽车前照灯检测、电机绕组检测、锂电池检测、铅酸电池桥接检测、电路板热分布(图3-21)。

图3.19　芯片检测

图3.20　汽车加热座椅检测

图3.21　电路板热分布

5.建筑检测

建筑诊断:外墙空鼓、剥落、屋面渗漏、管道、热桥、节能研究、地暖检测、竣工验收等,如图3.22所示。

公路桥梁:可用于快速扫描公路裂纹、桥梁开裂检查、渗漏检查、沥青摊铺等。

6.军事及安防

军事应用:导弹制导、红外雷达、炸药性能提升、红外夜视、红外隐身等。

图3.22　建筑检测

消防安保系统:消防科研、火灾救人、安保、走私监控等。