手持式紅外熱像儀?

大家都知道紅外熱像儀最早只是應用於軍事領域,而且還是一種較為罕見的儀器,簡單的來說就是一種紅外熱成像儀器。因為其獨具的特點,所以隨著如今時代的發展和社會的進步,越來越多的領域已經開始使用紅外熱像儀為其進行服務。現在的各個領域都在發揮著不可估量的作用,而且得到了廣大消費者的認同和深深的喜愛。

工具/原料

手持式紅外熱像儀

方法/步驟

手持式紅外熱像儀的原理

電磁波譜按波長不同,可劃分為不同的波段:高頻區:X-Ray,長波區:微波、無線電波,中間區:紫外線、可見光、紅外波。紅外波譜分佈在微波和可見光之間,其波長約在0.75µm ~ 1000µm之間。

所有溫度在絕對零度(-273℃)以上的物體,都會不停地發出熱紅外線。大氣選擇性吸收形成三個“大氣透射窗口”:短波:2.1 ~2.5µm、中波:3 ~ 5µm、長波:8 ~ 14µm,室溫物體的紅外輻射集中在中波紅外和長波紅外波段。

紅外熱像儀利用光學成像鏡頭、紅外探測器接受被測目標的紅外輻射能量,由探測器將紅外輻射能轉換成電信號,經放大處理、轉換成標準視頻信號,通過電視屏或監測器顯示紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分佈場相對應,是被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分佈圖。紅外熱像儀能夠將探測到的熱量精確量化,能夠對發熱的故障區域進行準確識別和嚴格分析。

作為一種先進的熱輻射檢測設備,紅外熱像儀廣泛應用於電力、建築、森林防火、人體測溫、工業過程等行業的熱檢測;同時還作為夜視及全天候監控類產品,廣泛應用於軍事、車載、消防、安防等行業。

手持式紅外熱像儀在電力系統中的應用

1. 輸電線路

高壓輸電線路長期裸露在野外,線路容易老化,同時輸電線路的連接處存在接觸電阻,容易異常發熱。這些異常的熱缺陷,可以通過紅外熱像儀進行檢測並診斷,及早排除隱患。

2. 變電場所

變電站裡有變壓器、互感器、隔離開關、空氣斷線器、油斷路器、少油量斷路器、避雷器、電容器、電抗器、變壓器、總線、套管、整流器、絕緣子、線夾、阻波器等設備。油斷路器等油浸高壓設備有時會因為漏油而造成缺油或假油位。這種故障發生時,油麵上下介質熱物性參數差異較大,會在設備表面上產生明顯溫度差,通過熱像儀即可拍攝到並提醒工作人員。變壓器等變電設備有時會產生電壓致熱的故障,是安全隱患。工作人員可以用熱像儀固定測某一設備並設置警報系統,或者手持熱像儀檢測設備,看有無異常發熱的設備。

3. 配電場所

熱像儀可用於檢測配電盤、開關箱、斷電器、接觸器、保險絲、電纜等設備的運行情況。

4. 發電場所

發電廠的電動機、發電機可能發生軸承溫度過高,不平衡負載,繞組短路或開路,碳刷、滑環和集流環發熱,過載過熱,冷卻管路堵塞等故障。故障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和集流環,進而損壞繞組線圈,還可能引起驅動目標的損壞。在這些故障發生時,熱像儀亦可以進行自動報警或者人工手持檢測。

紅外熱像儀的主要技術指標

1. 視場

視場是光學系統視場角的簡稱。它表示能夠在光學系統像平面視場光闌內成像的空間範圍,當目標位於以光軸為軸線,頂角為視場角的圓錐內的(任一點在一定距離內)時候可以被光學系統發現,即成像於光學系統像平面的視場光闌內。物體能在熱像儀中成像的物空間的最大張角叫做視場。

2. 光譜響應

紅外探測器對各個波長的入射輻射的響應稱為光譜響應。一般熱像儀的響應波長為8~14μm。

3. 空間分辨率

熱像儀對目標空間形狀的分辨能力。本行業中通常以mrad(毫弧度)的大小來表示。mrad的值越小,表明其分辨率越高。弧度值乘以半徑約等於弦長,即目標的直徑。如 1.3 mrad的分辨率意味著可以在100m的距離上分辨出13釐米的物體。

4. 溫度分辨率

溫度分辨率是指熱紅外熱像儀能從背景中精確的分辨出目標輻射的最小溫度。通常使用NETD (噪聲等效溫差)來表述該性能指標,NETD越小,溫度靈敏度越高。

5. 幀頻

幀頻是熱像儀每秒鐘產生完整圖象的畫面數,單位為Hz。一般幀頻為25Hz 。個別品牌可以達到50/60Hz,例如美國RNO。

6. 探測識別和辨認距離

探測距離是能將目標與背景及一些引起注意的目標清晰分別開來的最大臨界;識別距離是將探測的目標能大致分出種類的距離,如是車輛還是艦船;辨認距離是在分別出種類的基礎上的細分,如車輛是坦克還是汽車。

7. 顯示記錄方式

顯示記錄方式是指可支持顯示設備及數據記錄方式。我司在線式熱像儀可使用PC端軟件控制觀測也可直接連接顯示屏觀看,並可保存圖片、視頻和溫度數據。

手持式紅外熱像儀品牌

作為世界最先進的高科技產品,熱像儀的知名品牌主要集中在美國。近年來,我國在熱像儀領域也取得了巨大進步,但是在技術上相對美國還有一定差距,相信國內品牌再經過幾年的發展,一定能夠和美國品牌抗衡。

熱像儀的品牌非常多,客戶在選擇時,有點無從下手,在選擇熱像儀時,建議選擇大品牌的熱像儀。

2012年4月,美國知名的Thermal infrared imager TIMES,發佈了2011年全球熱像儀品牌排名,美國RNO連續5年榮登銷量榜首,其IR160 和PC160熱像儀更是以40%的市場份額連續8年榮登單品銷量冠軍。在選擇時,可以根據這個排名,進行參考選擇。同時選擇適合自己的型號。

1. 美國RNO

RNO公司於1940年成立於美國芝加哥,是全球歷史最為悠久的熱像儀生產企業,在二戰中,RNO熱像儀曾廣泛應用美國軍方。經過70年的發展,RNO下設了美國RNO熱像儀公司,美俄合資RNO夜視儀公司。RNO是全球最為專業的熱像儀公司,其下屬的RNO夜視儀,在3,4代高端夜視儀領域擁有極大的知名度。

70年來,RNO一直專門致力於熱像技術的開發,RNO熱像儀工廠分別設在美國、英國、日本和中國。RNO夜視儀則將工廠設立在俄羅斯。 目前RNO 在全球擁有近5000名僱員,其授權分銷商及服務分公司遍佈全球100多個國家。 美國RNO一直是全球熱像儀技術的領導者。引領全球熱像技術的發展。 RNO以生產中高端熱像儀為主,2012年,美國RNO以高達50%的市場份額位居全球熱像儀首位,其傳奇產品PC-160以高達30%的市場份額連續5年位居全球熱像儀銷售寶座。這款售價不到5000美元的產品,以高達60HZ的幀頻,-20-600度兩溫區選擇,以及移動點移動區高溫自動捕捉等功能,讓其成為最具性價比產品,成為熱像儀的一代神話。

其2013年新品IR160,售價不到4萬元,分辨率160*120,其實5萬元內,唯一可以4個點3個區域測溫的機型。另外其也是唯一款可見光拍攝的熱像儀。可見光拍攝,可以將熱像圖像和普通圖像,重疊顯示。這張大大擴大了熱像儀的使用範圍。

2. 美國FLIR

FLIR Systems Inc, (NASDAQ: FLIR) 作為創新成像系統製造領域的領軍企業,其產品範圍涉及熱像儀、航空攝像機和機械檢測系統等。FLIR產品已在全球60餘個國家內的工商業及政府領域中發揮了重要作用。50多年來,FLIR公司一直致力於為科研、工業、執法機關及軍工領域提供熱像儀和夜視儀設備,堪稱商用熱像儀領域中無可辯駁的領導者。FLIR 產品系列應用極為廣泛,涵蓋預防性維護、狀態監控,無損測試、研發、醫療科學、溫度測量、熱測試、執法機關、監視、安保及生產過程控制等各個領域,能夠為入門級或專家級用戶提供最為全面的支持。FLIR在低端熱像儀產品及具優勢,其售價不到2000美金的I3,I5,雖然僅僅是入門級機型,但是深受不發達地區的低端客戶青睞。2012年,FLIR憑藉其I3的銷量,以20%的市場份額,依然維持做其全球銷量亞軍的稱號。

3. 美國FLUKE 福祿克電子儀器儀表公司於1948年成立,是丹納赫(Danaher)集團的全資子公司。福祿克是一個跨國公司,總部設在美國華盛頓州的埃弗裡德市,工廠分別設在美國、英國,荷蘭和中國,其銷售和服務分公司遍佈歐洲、北美、南美、亞洲和澳大利亞。目前福祿克公司的授權分銷商已遍佈世界100多個國家,僱員約2400人。多年來,福祿克電子儀器儀表公司創造和發展了一個特定的技術市場——為各個工業領域提供用於測試和檢測故障的優質電子儀器儀表產品,並把該市場提升到重要地位。每新建的一個工廠、 辦公區、或設施,都可成為福祿克產品的潛在用戶。從工業控制系統的安裝調試到過程儀表的校驗維護,從實驗室精密測量到計算機網絡的故障診斷,福祿克的產品幫助各行各業的業務高效運轉並不斷髮展。無論是技術人員、工程師、科研、教學人員還是計算機網絡維護人員,都通過使用福祿克的儀器儀表產品擴展了個人能力,並出色地完成了工作。正是他們,給予了福祿克最大的信任和最好的口碑,使得福祿克品牌在便攜、堅固、安全、易用、和嚴謹的質量標準方面得到高度的美譽,成為所涉及的領域中的領導者。 作為美國第三大熱像儀品牌,FLUKE 在2012年以將近15%的市場份額,位居季軍。

4. 德國InfraTec 德國英福泰克(InfraTec)公司ImageIR系列高端紅外成像系統基於最先進的光子型焦平面探測器和數字讀出電路技術,具有幀頻高、靈敏度高、測量精度高、解析度高等特性。

根據用戶的需求,以模塊化概念進行設計的ImageIR系列紅外成像系統有超過10款不同型號的產品,可幫助用戶實現包括光譜測量等應用在內的特殊需求,可廣泛應用於科學研究、工業研發、過程控制、非破壞性測試、多譜段紅外特徵分析等領域。 憑藉德國品牌的影響力,INFRATEC品牌,在2011年全球熱像儀領域,位居第四。

5. 日本NEC NEC(日本電氣株式會社)成立於1899年,總部位於日本東京,是全球500強企業之一。NEC主要從事IT服務、平臺業務、運營商網絡、社會基礎設施、個人解決方案等產品的研發、生產和銷售,產品多達15000多種。NEC在全球150多個國家和地區開展業務,擁有員工14萬餘人,集團下屬公司總數為310家。 NEC是全球IT、通信網絡的領先供應商之一,融合先進的信息技術和網絡技術,向政府、企業及個人提供卓越的綜合解決方案。作為行業的領先者,NEC不斷實現技術創新,在超級計算機、雲計算技術、物聯網技術、下一代網絡技術、充電鋰離子電池技術、生物識別技術等多個領域做出了重要貢獻並保持著多項世界領先記錄。

手持式紅外熱像儀

手持式紅外熱像儀

手持式紅外熱像儀

手持式紅外熱像儀

注意事項

確定測溫範圍:測溫範圍是熱像儀最重要的一個性能指標。每種型號的熱像儀都有自己特定的測溫範圍。因此,用戶的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,用戶只需要購買在自己測量溫度內的紅外熱像儀。

確定目標尺寸:紅外熱像儀根據原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對於單色測溫儀,在進行測溫時,被測目標面積應充滿熱像儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小於視場,背景輻射能量就會進入熱像儀的視聲符支幹擾測溫讀數,造成誤差。相反,如果目標大於熱像儀的視場,熱像儀就不會受到測量區域外面的背景影響。

確定光學分辨率(距離系靈敏):光學分辨率由D與S之比確定,是熱像儀到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由於環境條件限制必須安裝在遠離目標之處,而又要測量小的目標,就應選擇高光學分辨率的熱像儀。光學分辨率越高,即增大D:S比值,熱像儀的成本也越高。確定波長範圍:目標材料的發射率和表面特性決定熱像儀的光譜響應或波長。對於高反射率合金材料,有低的或變化的發射率。在高溫區,測量金屬材料的最佳波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由於有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用1.0μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波長;測量玻璃內部溫度選用5.0μm波長;測低溫區選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚酯類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的CO2用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的CO用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的NO2用4.47μm波長。

確定響應時間:響應時間表示紅外熱像儀對被測溫度變化的反應速度,定義為到達最後讀數的95%能量所需要時間,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時間常數有關。現在的紅外熱像儀的反映速度都很快。這要比接觸式測溫方法快得多。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時,要選用快速響應紅外熱像儀,否則達不到足夠的信號響應,會降低測量精度。然而,並不是所有應用都要求快速響應的紅外熱像儀。對於靜止的或目標熱過程存在熱慣性時,紅外熱像儀的響應時間就可以放寬要求了。因此,紅外熱像儀響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。

環境條件考慮:熱像儀所處的環境條件對測量結果有很大影響,應加以考慮並適當解決,否則會影響測溫精度甚至引起熱像儀的損壞。當環境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下,可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環境影響並保護熱像儀,實現準確測溫。在確定附件時,應儘可能要求標準化服務,以降低安裝成本。在密封的或危險的材料應用中(如容器或真空箱),熱像儀通過窗口進行觀測。材料必須有足夠的強度並能通過所用測溫儀的工作波長範圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口進行觀察,因此要選擇合適的安裝位置和窗口材料,避免相互影響。在低溫測量應用中,通常用Ge或Si材料作為窗口,不透可見光,人眼不能通過窗口觀察目標。如操作員需要通過窗口目標,應採用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料,如應採用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料,如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。

操作簡單,使用方便:紅外熱像儀應該是直觀的,操作簡單,易於被操作人員使用,其中便攜式紅外熱像儀是一種集測溫和顯示輸出為一體的小型、輕便、由人攜帶進行測溫的儀器,在顯示面板上可顯示溫度和輸出各種溫度信息,有的可通過遙控或通過計算機軟件程序操作。在環境條件惡劣複雜的情況下,可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統,以便於安裝和配置。可選擇與現行控制設備相匹配的信號輸出形式。紅外輻射熱像儀的標定:紅外熱像儀必須經過標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標定。

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