紅外熱像儀使用的普及

岳效鋒　　王瀠婧（國家電網山西省技能培訓中心大同分部，山西　大同　　037039；中國移動通信集團山西有限公司運城分公司，山西　運城　　044000）

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紅外熱像儀使用的普及

岳效鋒王瀠婧
（國家電網山西省技能培訓中心大同分部，山西大同037039；中國移動通信集團山西有限公司運城分公司，山西運城044000）

摘要：電器設備發熱雖然無法被人眼直接看到，但我們可以借助工具進行監測。早期，在變電站中借助于試溫蠟片來觀察設備的溫升變化，隨著現代技術的發展，紅外測溫由軍用轉民用并被廣泛的應使用開來。在電力系統中利用紅外熱像儀不僅可以對設備進行完整掃描、精確測溫，最為重要的是可以做到實時監測，從而可以提前發現設備運行中存在的一些隱患。

關鍵詞：紅外熱像儀的使用；紅外圖譜的拍攝與分析

“任何物體，都會不停地向外輻射和反射紅外熱能，物體溫度越高，輻射的能量越大。”

這就是紅外熱像儀制作與使用的依據。

電力設備過熱故障預判斷，在電力系統和設備維修檢查中，紅外線熱像儀證明是一種經濟高效的判斷工具。測量電器設備，非接觸紅外線熱像儀可以從安全的距離測量一個物體的表面溫度，使其成為電器設備維修操作中不可缺少的工具。紅外熱像儀可以有效防止設備故障和計劃外的斷電事故的發生。

一、了解設備

1800年，赫胥爾在研究太陽光時，讓光通過棱鏡后分解為彩色光帶，他用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。發現：放在光帶紅光外的一支溫度計，比其他溫度的指示數值高。這種人的肉眼看不見的“熱線”位于紅色光外側，叫做紅外線。紅外熱像儀就是利用探測器、成像物鏡和掃描系統接收被測目標的紅外輻射能量，對被測物體的紅外熱像進行掃描并顯示紅外熱像圖譜。得到的紅外圖像按照不同的溫度以不同的亮度將物體顯示出來。

常用的紅外熱像儀前端有紅外光鏡頭和可見光鏡頭，一個拍紅外圖譜、一個拍可見光圖。除此之外，還有一個定位的激光頭，在拍攝時用來找準位置。在它的背面通常都有有顯示屏及相應的操作按鈕。

二、設定儀器

測量前，需要對熱像儀參數進行設置。發射率的設定最為關鍵，對測量拍攝的結果影響最大。一般電力設備可選0.9，但精度不高。保證精度最重要的就是正確選擇被測物體的發射率，它對測溫結果的精度影響最大。除此之外，還有溫、濕度及距離等設置項，這里不一一贅述。

三、分析圖譜

（一）注意事項。

在拍攝時，首先要保證儀器平穩，調整儀器焦距使所呈圖像清晰可見。同時在拍攝時還需注意，背景盡可能單一不要有其他熱源點干擾拍攝，使所拍異常清晰突出。對于紅外測溫，溫度較高是異常，我們需要重點關注，同時溫度太低也應引起注意并深入分析。

（二）拍攝步驟。

1.尋找焦點。一般先用紅外熱像儀對所有應測部位進行全面掃描，找出異常發熱部位，然后對溫度異常部位和重點檢測設備進行精確測溫。將異常點溫度與歷史運行溫度做相應比對，確實溫度變化較大則拍攝圖譜記錄進一步去分析。

2.分析異常。對發熱設備應從不同的方向進行檢測，找到最熱點并選取最佳角度進行拍攝。拍攝時，最好在一張圖譜內既有我們想要拍攝的設備，又包含正常運行的設備。這樣就為判斷提供一些參照和依據。

3.數據記錄。針對不同的檢測對象選擇不同的環境溫度參照體，并記錄環境參照溫度。拍攝時，應至少拍攝兩張圖譜，一張包含同類兩相或者三相設備，以便進行同類對比；另一張針對發熱相在保證安全的前提下近距離拍攝，以求得真實的溫度值。除此之外，還應合理選擇拍攝距離，盡量讓設備充滿整個畫面。同時，應拍攝相應的可見光照片。對于紅外熱像儀，除了記錄圖譜還需記錄了數據，為后期的分析提供依據。

（三）診斷方法。

1.表面溫度判斷法。主要適用于電流致熱型和電磁效應引起發熱的設備。根據測得的設備表面溫度值，對照有關規定，凡溫度（或溫升）超過標準者可根據設備溫度超標的程度、設備的重要性及設備承受機械應力的大小來確定設備缺陷的性質。

2.同類比較法。同類比較法即是在同型號同廠家的設備之間比較。同類比較法可分為電流致熱型設備及電壓致熱型設備比較。兩相設備相同時，比較三相電流致熱型設備對應部位的溫度值，可判斷設備是否正常。若三相設備同時出現異常，可與同回路的同類設備比較。

3.相對溫差法。溫差是指不同被測設備或同一被測設備不同部位之間的溫度差。而溫升是指被測設備表面溫度和環境溫度參照體表面溫度之差。

相對溫差是指兩個相應測點之間的溫差與其中較熱點的溫升之比的百分數。相對溫差法主要適用于電流致熱型設備。相對溫差法可排除負荷電流、風速、環境溫度、測量距離、發射率選擇等因素的影響，直接反應了致熱參數的內在關系，使紅外診斷工作變得簡單易行，檢測時只要求各項條件基本相同就可以了。特別可以降低小負荷電流致熱型設備的缺陷漏判率。

4.圖像特征判斷法。主要適用于電壓致熱型設備。圖像特征判斷法是根據同類設備在正常狀態和異常狀態下的紅外譜圖的差異去判斷設備是否正常的方法。

5.檔案分析法。分析同一設備不同時期的溫度場分布，找出設備致熱參數的變化，判斷設備是否正常。

對于以上五種判別方法，我們可以利用生活中一個常見的例子來幫助理解與記憶：很多讀者已經為人父母，即使沒有孩子也應該能記得自己孩提時發燒生病的情景。當一位母親發現孩子精神萎靡不振時，首先先會用手去摸一摸孩子的額頭，感覺一下是不是體溫正常。這和我們的表面溫度判斷法非常相似，通過接觸對比溫度怎么樣。如果感覺確實燙手，就會用自己的額頭去感觸一下孩子的額頭再次確定一下。這就像我們用到的同類比較法，用兩個相同的身體部位做一個比對來確認溫度是不是偏高。如果此時孩子的額頭比媽媽的額頭燙就需要一個準確測量工具來測量體溫與正常體溫做一個比對。這就是相對溫差法，利用工具來準確得知現在的具體溫度再和人體的正常溫度做一個比較。除此以外，細心的母親還會隨時觀察孩子的體征表現，回想一下以前孩子有沒有出現過類似的情況。這其實就是我們判斷設備用到的特征判斷法和檔案分析法，過往的經驗也是非常重要的。

老祖宗留下一句話：道可頓悟、事需勤修。我們雖然學習了紅外熱像儀的操作步驟和分析方法，但是要想用好、用熟、用精設備還需要大量的練習。通過以上對設備的了解與操作的熟悉，希望大家對于紅外熱像技術有了進一步的認識。通過熟練的使用熱像儀，能夠更加勝任變電設備運維工作。

個人簡介：

岳效鋒（1988—），男，西安電子科技大學自動化專業，國家電網山西省技能培訓中心大同分部電力營銷培訓室，研究方向：電氣設備、配電系統。

王瀠婧（1990—），女，西安電子科技大學，中國移動通信集團山西有限公司運城分公司，研究方向：微電子、芯片、電子元器件。

中圖分類號：TN21

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2016）07-0292-01