红外热像仪使用的普及

摘要：电器设备发热虽然无法被人眼直接看到，但我们可以借助工具进行监测。早期，在变电站中借助于试温蜡片来观察设备的温升变化，随着现代技术的发展，红外测温由军用转民用并被广泛的应使用开来。在电力系统中利用红外热像仪不仅可以对设备进行完整扫描、精确测温，最为重要的是可以做到实时监测，从而可以提前发现设备运行中存在的一些隐患。

关键词：红外热像仪的使用；红外图谱的拍摄与分析

中图分类号：TN21 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）07-0292-01

“任何物体，都会不停地向外辐射和反射红外热能，物体温度越高，辐射的能量越大。”

这就是红外热像仪制作与使用的依据。

电力设备过热故障预判断，在电力系统和设备维修检查中，红外线热像仪证明是一种经济高效的判断工具。测量电器设备，非接触红外线热像仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度，使其成为电器设备维修操作中不可缺少的工具。红外热像仪可以有效防止设备故障和计划外的断电事故的发生。

一、了解设备

1800年，赫胥尔在研究太阳光时，让光通过棱镜后分解为彩色光带，他用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。发现：放在光带红光外的一支温度计，比其他温度的指示数值高。这种人的肉眼看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。红外热像仪就是利用探测器、成像物镜和扫描系统接收被测目标的红外辐射能量，对被测物体的红外热像进行扫描并显示红外热像图谱。得到的红外图像按照不同的温度以不同的亮度将物体显示出来。

常用的红外热像仪前端有红外光镜头和可见光镜头，一个拍红外图谱、一个拍可见光图。除此之外，还有一个定位的激光头，在拍摄时用来找准位置。在它的背面通常都有有显示屏及相应的操作按钮。

二、设定仪器

测量前，需要对热像仪参数进行设置。发射率的设定最为关键，对测量拍摄的结果影响最大。一般电力设备可选0.9，但精度不高。保证精度最重要的就是正确选择被测物体的发射率，它对测温结果的精度影响最大。除此之外，还有温、湿度及距离等设置项，这里不一一赘述。

三、分析图谱

（一）注意事项。

在拍摄时，首先要保证仪器平稳，调整仪器焦距使所呈图像清晰可见。同时在拍摄时还需注意，背景尽可能单一不要有其他热源点干扰拍摄，使所拍异常清晰突出。对于红外测温，温度较高是异常，我们需要重点关注，同时温度太低也应引起注意并深入分析。

（二）拍摄步骤。

1.寻找焦点。一般先用红外热像仪对所有应测部位进行全面扫描，找出异常发热部位，然后对温度异常部位和重点检测设备进行精确测温。将异常点温度与历史运行温度做相应比对，确实温度变化较大则拍摄图谱记录进一步去分析。

2.分析异常。对发热设备应从不同的方向进行检测，找到最热点并选取最佳角度进行拍摄。拍摄时，最好在一张图谱内既有我们想要拍摄的设备，又包含正常运行的设备。这样就为判断提供一些参照和依据。

3.数据记录。针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体，并记录环境参照温度。拍摄时，应至少拍摄两张图谱，一张包含同类两相或者三相设备，以便进行同类对比；另一张针对发热相在保证安全的前提下近距离拍摄，以求得真实的温度值。除此之外，还应合理选择拍摄距离，尽量让设备充满整个画面。同时，应拍摄相应的可见光照片。对于红外热像仪，除了记录图谱还需记录了数据，为后期的分析提供依据。

（三）诊断方法。

1.表面温度判断法。主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值，对照有关规定，凡温度（或温升）超过标准者可根据设备温度超标的程度、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。

2.同类比较法。同类比较法即是在同型号同厂家的设备之间比较。同类比较法可分为电流致热型设备及电压致热型设备比较。两相设备相同时，比较三相电流致热型设备对应部位的温度值，可判断设备是否正常。若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。

3.相对温差法。温差是指不同被测设备或同一被测设备不同部位之间的温度差。而温升是指被测设备表面温度和环境温度参照体表面温度之差。

相对温差是指两个相应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差法主要适用于电流致热型设备。相对温差法可排除负荷电流、风速、环境温度、测量距离、发射率选择等因素的影响，直接反应了致热参数的内在关系，使红外诊断工作变得简单易行，检测时只要求各项条件基本相同就可以了。特别可以降低小负荷电流致热型设备的缺陷漏判率。

4.图像特征判断法。主要适用于电压致热型设备。图像特征判断法是根据同类设备在正常状态和异常状态下的红外谱图的差异去判断设备是否正常的方法。

5.档案分析法。分析同一设备不同时期的温度场分布，找出设备致热参数的变化，判断设备是否正常。

对于以上五种判别方法，我们可以利用生活中一个常见的例子来帮助理解与记忆：很多读者已经为人父母，即使没有孩子也应该能记得自己孩提时发烧生病的情景。当一位母亲发现孩子精神萎靡不振时，首先先会用手去摸一摸孩子的额头，感觉一下是不是体温正常。这和我们的表面温度判断法非常相似，通过接触对比温度怎么样。如果感觉确实烫手，就会用自己的额头去感触一下孩子的额头再次确定一下。这就像我们用到的同类比较法，用两个相同的身体部位做一个比对来确认温度是不是偏高。如果此时孩子的额头比妈妈的额头烫就需要一个准确测量工具来测量体温与正常体温做一个比对。这就是相对温差法，利用工具来准确得知现在的具体温度再和人体的正常温度做一个比较。除此以外，细心的母亲还会随时观察孩子的体征表现，回想一下以前孩子有没有出现过类似的情况。这其实就是我们判断设备用到的特征判断法和档案分析法，过往的经验也是非常重要的。

老祖宗留下一句话：道可顿悟、事需勤修。我们虽然学习了红外热像仪的操作步骤和分析方法，但是要想用好、用熟、用精设备还需要大量的练习。通过以上对设备的了解与操作的熟悉，希望大家对于红外热像技术有了进一步的认识。通过熟练的使用热像仪，能够更加胜任变电设备运维工作。

个人简介：

岳效锋（1988—），男，西安电子科技大学自动化专业，国家电网山西省技能培训中心大同分部电力营销培训室，研究方向：电气设备、配电系统。

王潆婧（1990—），女，西安电子科技大学，中国移动通信集团山西有限公司运城分公司，研究方向：微电子、芯片、电子元器件。