红外检测技术初探

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1、红外检测技术初探邵必飞（兰州供电公司，甘肃兰州730050）摘要本文对红外技术的基本工作原理，红外检测设备种类及其特性比以及红外诊断技术的故障判别方法进行讨论，对影响红外诊断的因素进行了分析并提出了解决对策，并从实际应用角度出发对高压设备易发生故障部分进行了实例判断及原因分析。关键词红外检测高压设备故障诊断1前言随着社会经济的不断发展和进步，发供电的安全性及可靠性具有极为重要的作用。然而，电力系统的设备是处于高电压、大电流、高温的工作状态下，同时还受到日晒、雨淋、潮湿、长期连续运行等恶劣运行环境和条件的损害。而且电力生产从发电、输电、变电到用电环节繁多所涉及和使用的设备数量庞大

2、。因此设备经常容易发生故障缺陷甚至形成事故。为了保证电网的安全可靠运行，必须大力开展设备的故障检测和故障诊断，尤其是在线形式故障诊断技术。而红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，给电力系统电气设备状态检测提供了一种先进手段，但是目前我国对带电设备的检测经验还较少，缺乏完备的国家标准。为此，本文对红外检测技术的基本原理及及故障判别方法进行了探讨，同时结合实际试验情况对带电设备缺陷情况进行了分析。2红外检测技术基本原理红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种

3、被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。红外线是波长在0.76～1000μm之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射在真空中的传播速度C＝299792458m/scm/s红外辐射的波长式中：C:速度：波长：频率红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。其

4、中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系，根据普郎克定律：（瓦·厘米·微米）式中：—波长，热力学温度为T时，黑体的红外辐射功率。—光速度（cm/s）—第一辐射常数=（瓦厘米微米）—波长（微米），T热力学温度（K）温度辐射的能量密度峰值对应的波长，随物体温度的升高波长变短。根据维思定律：（μm）式中：—峰值波长，单位：μmT—物体的绝对温度单位K物体的红外辐射功率与物体表面绝对温度的四次方成正比，与物体表面的发射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系，根据斯蒂芬—波尔兹曼定律：P=（W/）式中：T—物体的绝对温度P—物体红外辐射功率（辐射能量）—物长表面红外发射率（辐射系数

5、）R—斯蒂芬—波尔兹曼常数（J/K）物体表面绝对温度的变化，使的物体发热功率的变化更快。物体产生的热量在红外辐射的同时，还形成物体周围一定的表面温度分布场这种温度分布场取决于物体材料的热物性，物体内部的热扩散和物体表面温度与外界温度的热交换。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。红外线辐射的特点，除了具有电磁波的本质特性外，还同时具有两个重要的特性。其一，物体表面红外线辐射的峰值波长与物体表面分布的温度有关，峰值波长与温度成反比。温度

6、越高，辐射的波长越短；温度越低，辐射的波长越长。与红外线辐射峰值波长对应的温度见表。表1—1与红外线辐射峰值波长对应的温度类别峰值波长范围μm温度℃近红外0.76～1.53540～165中红外1.5～151658～-80远红外15～750-80～-269极远红外750～1000-269～-270因此，物体红外辐射的能量大小及波长分布与表面温度有十分密切的关系。根据红外线辐射的这一特性，通过对被测物体红外辐射的探测，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。其二，红外辐射电磁波在大气中传播要受到大气的吸收而使辐射的能量被衰减，但空间的大气、烟云对红外辐射的吸收程

7、度与红外线辐射的波长有关，特别对波长范围在（2～2.5μm）,（3～5μm）及（8～14μm）的三个区域相对吸收很弱,红外线穿透能力较强,透明度较高,这三个区域被称之为“大气窗口”,“大气窗口”以外的红外辐射在传播过程中由于大气、烟云中存在的二氧化碳、臭氧和水蒸气等物质的分子具有强烈吸收作用而被迅速衰减，利用红外辐射中“大气窗口”的特性，使红外辐射具备了夜视功能，并能实现全天候对目标的搜索和观察。2红外检测设备种类及其特性比红外辐射的探测是将被测物体的辐射能转换为可测量的形式，对被测物体的热