红外线测温仪工作原理及其在工业的应用

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红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。
红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。
红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的预防性试验维修(预防试验是50年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修，这也是现代电力企业发展的方向。特别是现在大机组、超高电压的发展，对电力系统的可靠运行，关系到电网的稳定，提出了越来越高的要求。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障(几乎可以覆盖所有电气设备各种故障的检测)。它备受国内外电力行业的重视(国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制)，并得到快速发展。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段，又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。
采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。
利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。
带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。它是利用带电设备的致热效应，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。
红外线测温仪在工厂应用温度、压力、电流、电压等都是人们所熟悉的基本物理量。在工业领域内对产品的质量、全工艺流程控制等影响很大，这些基本物理量中，对温度的测量和标定相比之下难度要大的多。这是因为温度系统本身的“绝热”和“热量传输”的影响是十分复杂的，这就造成了温度测量标定统体积大，所需要的稳定时间长，精度很难提高等。并非象压力系统那样只要保证压力传输管路泄漏就可以保证内外压力互不影响，这样就很容易实现压力的快速传输，稳定时间只需几毫秒而测量精度很容易达到万分之几以上。
再来看看一个高精度和高稳定度的温度测量系统，保证其“绝热”也就是说完全阻止热传输是不可能的。人们通常使一个足够大的体积在其达到热平衡的条件下，认为其内部质量中心处某一小体积的温场梯度足够均衡，这就是为什么温度校准源体积庞大的重要原因之一。另外，一个温度系统的热传输也是十分复杂的，常常通过热的传导、对流和辐射来完成，可以想象，一下子使其温度突变并达到热平衡几乎是不可能的，这就是常规温度标定源为了保证一定的温场均匀性，器体积大，升、降温时间长，造成工业领域内温度测量系统的检查、维修和标定，费时费力费钱和由于多次拆装温度探头而影响系统的可靠性。
工业领域希望能有一种小型轻巧象压力校验仪一样的便携式温度校正源（恒温槽），然而这种小型便携的温度校验仪，必须克服由于体积减小而造成的温场均匀性不良和稳定性差的弊端，要使温度升降在较短的时间内达到稳定，必然要有加温和冷却的密切配合，都能使升温降温时间减少，在小型化恒温槽内冷却和加温又影响到温场均匀性，所以综合各方面的因素，达到超小体积而具有一定精确度，快速升降温的便携式温度校正仪，是温度测量技术领域中多年探索研制渴望得到的现场应用仪器。
AIKOM公司的超小型温度校正仪，最大限度地克服了由于超小型化而带来的技术困难，使用户可以携带到工业现场的每一角落，对其需要检查、维修和标定的温度探头实施现场校验作业，免除将其拆卸取回实验室进行对比标定，又要重新装回原系统的麻烦，可以大大提高工作效率，节约时间，提高设备和系统的可用率，并且为现场自动控制工程师提供了优异的维修、校验手段。
AIKOM系列超小型温度校正仪，一改传统的温度校验模式，其应用领域之广泛，遍及工业领域温度测量和标定的每一环节，并提供了一个可调的模拟温度源，对提高工艺流程控制水平、产品质量保证以及防止工业过程自动保护定值的误动和寻找故障提供了重要的检查手段。特别是对于温度开关的定值检查，可以做到快速准确而方便，其应用领域涉及：
电力：燃煤发电厂、燃气供热电厂、水电站、核电站、地区供热管网、大型电力变压器的温度保护和信号传送等。
冶金：铝厂、铜厂、钢厂等。
石化：采油、输油管路、石化厂、炼油厂。
一般工业：冷冻机厂、空调厂、冰箱厂、啤酒厂、制药厂、汽车厂。
温度元件制造厂：铂电阻、热电偶及补偿导线电缆、温度开关、温度传感器制造厂。
交通运输：机场的飞机维修、大型运输动力系统维修、远洋海运作为在役维修测量手段。
Aikom产品目前在中国市场推出的主要有二个系列（PD－1000/PD－2000）四种型号。PD－1025特点是采用半导体制冷技术，在摄氏20度环境温度下最低温度可以达到－25度，高温能达到105度。PD－2300的特点是槽体有效尺寸深，加热元件使用24V直流，安全性好和静电影响小，利用机内风扇冷却而不需要外压缩空气，采用锥形槽体和传热套管，热阻极小传热快，温场经过特殊补偿，温度范围为环境温度至摄氏400度。
PD－2800的特点是可以提供摄氏720度的高温源，升降温速度快，使用方便，操作简单，经济实用，特别适用于工业现场使用。但由于采肒型热电偶作为槽体测温元件，适用于高温而精度要求不高场稀?BR>PD－2600是Aikom公司最新推出的高精度，高稳定性，高温槽体，标定后的精度为正负0.3摄氏度满量程非线性误差。它还可以通过选购一个软件，用以实现十段可编程升降温速率控制，用来模拟和实现工业现场实际工艺流程。也可以输入1－5V过程电压信号，用以改变槽体控温单元的设定值构成环路控制。总之，它是一台功能强大的计算机程控小型便携式恒温槽，是目前世界上同类产品中性能优异的代表作。