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紅外成像檢測技術(shù)(紅外熱像儀、紅外熱電視)


紅外成像檢測技術(shù)紅外熱像儀、紅外熱電視)

紅外熱像儀
與傳統(tǒng)的測溫方式(如熱電偶、不同熔點(diǎn)的蠟片等放置在被測物表面或體內(nèi))相比,紅外熱像儀可在一定距離內(nèi)實(shí)時(shí)、定量、在線檢測發(fā)熱點(diǎn)的溫度,通過掃描,還可以繪出設(shè)備在運(yùn)行中的溫度梯度熱像圖,而且靈敏度高,不受電磁場干擾,便于現(xiàn)場使用。它可以在-20℃~2000℃的寬量程內(nèi)以0.05℃的高分辨率檢測電氣設(shè)備的熱致故障(根據(jù)致熱效應(yīng),通過專用設(shè)備獲取從設(shè)備表面發(fā)出的紅外輻射信息,進(jìn)而判斷設(shè)備狀況和缺陷性質(zhì))揭示出如導(dǎo)線接頭或線夾發(fā)熱,以及電氣設(shè)備中的局部過熱點(diǎn)等等。
紅外熱像儀利用紅外探測器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)(目前先進(jìn)的焦平面陣列式結(jié)構(gòu)技術(shù)則省去了光機(jī)掃描系統(tǒng))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上,在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測器之間,有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)(焦平面陣列式結(jié)構(gòu)熱像儀無此機(jī)構(gòu))對被測物體的紅外熱像進(jìn)行掃描,并聚焦在單元或分光探測器上,由探測器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng);實(shí)質(zhì)上是被測目標(biāo)物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號非常弱,與可見光圖像相比,缺少層次和立體感,因此,在實(shí)際動作過程中為更有效地判斷被測目標(biāo)的紅外熱分布場,常采用一些輔助措施來增加儀器的實(shí)用功能,如圖像亮度、對比度的控制,實(shí)標(biāo)校正,偽色彩描繪等技術(shù)
紅外熱像儀一般分光機(jī)掃描成像系統(tǒng)和非掃描成像系統(tǒng)。光機(jī)掃描成像系統(tǒng)采用單元或多元(元數(shù)有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光電導(dǎo)或光伏紅外探測器,用單元探測器時(shí)速度慢,主要是幀幅響應(yīng)的時(shí)間不夠快,多元陣列探測器可做成高速實(shí)時(shí)熱像儀。非掃描成像的熱像儀,如新一代的焦平面陣列式凝視成像的焦平面熱像儀,在性能上大大優(yōu)于光機(jī)掃描式熱像儀,有逐步取代光機(jī)掃描式熱像儀的趨勢。現(xiàn)場測溫時(shí)只需對準(zhǔn)目標(biāo)攝取圖像,并將上述信息存儲到機(jī)內(nèi)的PC卡上,即完成全部操作,各種參數(shù)的設(shè)定可回到室內(nèi)用軟件進(jìn)行修改和分析數(shù)據(jù),直接得出檢測報(bào)告,由于技術(shù)的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)的改變,取代了復(fù)雜的機(jī)械掃描,儀器重量已小于二公斤,使用中如同手持?jǐn)z像機(jī)一樣,單手即可方便地操作。其關(guān)鍵技術(shù)是探測器由單片集成電路組成,被測目標(biāo)的整個(gè)視野都聚焦在上面,并且圖像更加清晰,使用更加方便,儀器非常小巧輕便,同時(shí)具有自動調(diào)焦圖像凍結(jié),連續(xù)放大,點(diǎn)溫、線溫、等溫和語音注釋圖像等功能,儀器采用PC卡,存儲容量可高達(dá)500幅圖像。




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紅外熱電視

紅外熱電視是紅外熱像儀的一種。紅外熱電視是通過熱釋電攝像管(PEV)接受被測目標(biāo)物體的表面紅外輻射,并把目標(biāo)內(nèi)熱輻射分布的不可見熱圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號,因此,熱釋電攝像管是紅外熱電視的光鍵器件,它是一種實(shí)時(shí)成像,寬譜成像(對3~5μm及8~14μm有較好的頻率響應(yīng))具有中等分辨率的熱成像器件,主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。其技術(shù)功能是將被測目標(biāo)的紅外輻射線通過透鏡聚焦成像到熱釋電攝像管,采用常溫?zé)犭娨曁綔y器和電子束掃描及靶面成像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。
熱像儀的主要參數(shù)有:
1 工作波段;工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應(yīng)波長區(qū)域,一般是3~5μm或8~12μm。
2 探測器類型;探測器類型是指使用的一種紅外器件。是采用單元或多元(元數(shù)8、10、16、23、48、55、60、120、180等)光電導(dǎo)或光伏紅外探測器,其采用的元素有硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PnSe)、碲化銦(InSb)、碲鎘汞(HgCdTe)、碲錫鉛(PbSnTe)、鍺摻雜(Ge:X)和硅摻雜(Si:X)等。
3 掃描制式;一般為我國標(biāo)準(zhǔn)電視制式,PAL制式。
4 顯示方式;指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。
5 溫度測定范圍;指測定溫度的限與限的溫度值的范圍。
6 測溫準(zhǔn)確度;指紅外熱像儀測溫的誤差與儀器量程之比的百分?jǐn)?shù)。
7 工作時(shí)間;紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時(shí)間。
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