红外热像仪的原理.docx
- 文档编号:27568890
- 上传时间:2023-07-02
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:19.59KB
红外热像仪的原理.docx
《红外热像仪的原理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《红外热像仪的原理.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
红外热像仪的原理
基础–红外(热像仪
红外基础原理
基础–红外
什么是红外热像仪
红外热像法:
是一种无损检测技术,是对被检测物体表面进行非接触的热测量及测成像并分析其热图谱的方法。
••
•
基础–红外
可见光谱段:
380nm~780nm电磁光谱
红外光谱段:
780nm~1mm
近红外:
780nm~3μm
中红外:
3μm~5μm
远红外:
5μm~1mm
基础–红外
图像分析
当我们用红外热像仪观察物体时,
热像仪检测到的是来自物体表面
的辐射能量。
而实际拍摄到的热能往往产生于内部,然后才传到物体表面
基础–红外
了解被测物体
热像仪呈现了一幅来自物体表面的辐射能量热图
热图像与被测物体的表面温度以及物体的类型、组成材料、表面工作状况以及检测期间的运行条件有直接的关系
为正确解释图像,你必须清楚了解物体的材料及组成部件的工作方式
¾被测物体是如何运行的
¾被测物体的材料与结构
¾被测物体的正常温度及所处的环境
红外测量基础理论
热传递的形式
为了了解被测物体的运行状态,我们必须认识特体内部与外表面之间的热传递机理。
热传递在红外热成像中是个非常重要的概念,
为正确地解析一副热图像,必须熟悉热从一个
物体传输到另一个物体的三个方式:
•热传导
•热对流
•热辐射
红外测量基础理论
热传递的形式–热传导
热传导将热能从一处传往另一处
通常热传导发生在固体或液体状态的物质中,且热传导仅存在能量传递而无粒子运动
红外测量基础理论热传递的形式–热传导
T
2
T
1
Aq
Lq=A·k·T2–T1/Lq:
单位时间内传递的热能A:
区域面积
K:
材料的导热性
T2–T1(△T:
温差L:
材料厚度
红外测量基础理论
热传递的形式–热传导
请解释一下这张热图的检测原理
红外测量基础理论
热传递的形式–热对流
热对流由于流体运动产生的热传递
通常热对流发生在固体与液体或气体之间的相互作用。
热量的流动始终是从高温流向低温。
红外测量基础理论热传递的形式–热对流
请解释一下这张热图的现像注意:
在室外检查时,风会影响测量结果。
风是红外检测最大的障碍!
!
!
有风:
冷动效果
无风:
红外测量基础理论
热传递的形式–热辐射
热辐射是指物体自身向外辐射热能的能力。
热辐射发生在所有绝对零度以上的物体。
物体辐射热能的能力从0~100%之间。
红外测量基础理论
热传递的形式–热辐射
热辐射:
指对外辐射热能的能力
基础–红外(热像仪
红外热像仪的参数介绍
红外测量基础理论
基础知识
1、分辨率:
Resolution
2、测量精度:
Accuracy
3、探测器:
Detector
4、光学部件:
Optics
5、电子部件:
Electronics
6、显示器:
Display
7、电池:
Batteries
8、操作特性:
OperationFeatures
红外测量基础理论
基础知识–分辨率
分辨率是指准确测量小目标温度的能力分辨率分为:
1、热分辨率
-热灵敏度:
对温度的敏感程度
2、空间分辨率–图像分辨率
-图像分辨率:
分辨图像细节的能力
红外测量基础理论
热分辨率–热灵敏度(NETD
⇒热灵敏度是指热像仪可分辨出的最小温差,也称为噪音等效温差(NETD
⇒热灵敏度与测量效果有密切关系,直接关系到热像仪的价格
解释:
NETD≤0.05℃
指热像仪可检测到≤0.05℃的温差,是指热像仪可以看到的温度细节的能力热灵敏度的数字越低意味着灵敏度越高。
红外测量基础理论
空间分辨率–图像分辨率
⇒空间分辨率是指热像仪精确分辨和测量物体的能力。
空间分辨率可以回答以下问题:
1能测量多大的物体?
2能测量多远?
空间分辨率有以下3个因素:
-视场(FOV
-瞬时视场(IFOV
-测量视场(MFOV
视场角(FOV
可使物体在热像仪中成像的物空间的最大张角.即指在一个镜头中可看见或可测量物体的最大范围.=>参数是以度(°为单位
32°显示视场范围内的物体
对测量的影响:
决定了被测物体的大小
及距离
德图视场角:
32°*23°/9°*7°
水平视场
垂直视场
红外测量基础理论
⇒是指热像仪可分辨出的最小测量点,描述了热像仪在规定距离可识别的物体尺寸⇒单位是毫弧度mrad,如1.0mrad即指千分之一弧度
160Pixel
120Pixel
1,3mrad
1m
1,3mm
空间分辨率(IFOV–也称为瞬时视场角
德图IFOV:
3.3mrad/1.0mrad
红外测量基础理论
瞬时视场与图像清晰度相关,决定了测量的距离
选择仪器时一定要确认给客户推荐适合使用的设备
红外测量基础理论
测量分辨率(MFOV
⇒测量分辨率体现了最小可测的尺寸大小,一般是3倍于空间分辨率,简单来说就是屏显上的光斑.
红外测量基础理论
基础知识–测量精度
测量精度是指仪器的温度读数和标准黑体相比较的差值.一般来说有两种表示方法:
1、绝对值
-如:
±2℃
2、百分比
-如:
满量程的±2%
红外测量基础理论
基础知识–探测器
探测器是热像仪的心脏,其质量对于用户非常关键
•探测器的类型
一般商用的的红外热像仪都用FPA探测器(焦平面阵列探测器
•探测器尺寸–直接决定了拍摄的清晰度
320×240=76,800点
160×120=19,200点
120×96=11,500点
红外测量基础理论
基础知识–光学组件
红外光学组件类似于可见光相机.
其功能是接收热辐射能量并将其聚焦在探测器上红外热像仪的光学材料由特殊的材质制成,因此镜头非常昂贵.
红外测量基础理论
基础知识–光学组件
红外光学组件类似于可见光相机.
其功能是接收热辐射能量并将其聚焦在探测器上
红外热像仪的光学材料由特殊的材质制成,因此镜头非常昂贵.
1长焦镜:
2广角镜
·一般小于10度的镜头·一般大于30度的镜头
·适用于远距离测量·适用于工业检测及建筑检测·高压线绝缘检测/变压器等
红外测量基础理论
基础知识–显示器/电池
显示器关系到图像显示的清晰度,德图是3.5’LCD全彩显示
电池关系到仪器的使用时间,德图是无记忆锂电池,充电后可连接使用4个小时
基础–红外(热像仪
红外热像仪的操作特性
红外测量基础理论
基础知识–操作特性
获得高质量热像图需考虑的因素:
在使用红外热像仪进行检测时,以下因素会直接影响到拍摄的效果:
•光学聚焦
•热聚焦
•镜头的选择
•调色板
•发射率(反射温度补偿
红外测量基础理论
操作特性–光学聚焦
聚焦对分析图谱非常重要,如果被测物体聚焦不好,将会影响图谱分析及温度测量的准确性!
-光学聚焦的操作:
与可见光相机的操作相似
-光学聚焦:
当一个物体被聚焦,其边缘非常清晰且轮廓分明.
注意:
已定格或已保存的图像,
光学聚焦是无法更改的参数
红外测量基础理论
热聚焦对于拍摄一张清晰的热图非常重要
-测量范围
-量程
-能级操作特性–热聚焦
注意:
已定格或已保存的图像,
热聚焦也是无法更改的参数
红外测量基础理论
操作特性–热聚焦
测量范围测量物体前必需选择正确的量程范围;
高温段/低温段的选择
量程(热对比度即是指定义被测物体的最高温/最低温能量(热亮度:
在选定的范围内,调整量程的位置
红外测量基础理论
操作特性–镜头的选择
1长焦镜:
·一般小于10度的镜头·适用于远距离测量·高压线绝缘检测/变压器等
2广角镜
·一般大于30度的镜头
·适用于工业检测及建筑检测
红外测量基础理论操作特性–调色板
调色板对图像清晰度的影响:
-一般使用灰白协助聚焦
-再转换彩色进行热聚焦
红外测量基础理论
操作特性–发射率
发射率:
是指物体发射能量的能力,多数物体的表面不能发射100%的能量
透射率:
对红外线信号来说,大多数物体是不透光的,所有红外测量无法穿透物体,T=0
反射率:
指物体表面反射出热量的能力.
低发射率会导致反射率问题的出现.周
边环境的背景反射会使被测物体表面
“更热”或”更冷”的测量假象.
红外测量基础理论
操作特性–发射率的调节
发射率的修正:
为了更精确测量物体的温度,必需确认物体的发射率,并在仪器中进行设定.
输入的发射率值用于修正物体表面损失掉的能量,
如:
被测物体发射率为0.8,则热像仪的修正值则为20%
如:
一个物体的表面温度为100度,ε=0.8,此时,热像仪就只能读出80度,
而如果将发射率参数设为0.8,热像仪会自动调整20%的读数,从而得到100%的温度值
1一般高发射率的物体:
2一般低发射率的物体
-易获得优质的热图-高反射率,必须考虑背景反射的温度
-更准确的测量-低发射率物质:
金属或刨光材料表面
-高发射率的物质:
木板,纸张等-当被测物体的发射率低于0.5时,测量较困难
红外测量基础理论
操作特性–反射温度补偿
发射温度补偿:
是指背景反射
•背景反射是指被测物体周围有其它辐射源,且能被热像仪采集到能量,这部分热能称为背景反射•无论高温/低温都构成背景反射
•检测期间经常出现难以控制的环境因素,如天空,为精确测量,必须考虑到这点
解决方法:
•输入反射温度值,红外热像仪进行补偿
•多角度全方位的拍摄
基础–红外(热像仪
红外热像仪的分析
红外测量基础理论
红外热像仪的分析
热成像检测主要有两种类型:
定性分析和定量分析
红外测量基础理论
红外热像仪的分析
定性分析:
拍摄优质的热图像,结合热图提供的热信息即可进行所需的情况分析=仅仅是图像
定性检测是热像仪分析的基本类型
在所有热成像分析检测中必需考虑
定性分析.
定量分析:
在通过热图获取信息的同时还需要精确的温度数据
=热图+温度
红外测量基础理论
红外热像仪的分析
热成像检测方法主要有两种类型:
被动式检测和主动式检测
红外测量基础理论
红外热像仪的分析
被动式检测:
主要是指有明显温差或超过环境温度的物体进行成像及分析通常可直接进行测量
主动式检测:
对常温中或无法自然形成明显温差的物体进行检测及分析通常通过改变被测物体或材料的温度才能进行检测
基础–红外
实际拍摄:
1、拍摄一张好的光学聚焦/未光学聚焦的图片;
2、拍摄一张脸部的图片,使用热聚焦;
3、拍摄一张有问题的热图,进行分析;
基础–红外(热像仪
红外热像仪的应用
红外测量基础理论
预防性维护应用–工业领域
红外热像仪主要用于各个行业对于电气和机械的检测
⇒电气维护:
从发电设备至每个小的电气接件
⇒机械维护:
电机、轴承、发动机
⇒工艺:
动力设备效率,泄漏等
⇒节能:
蒸气系统等
每个生产制造工厂的设备部/动力部都是我们的客户
红外测量基础理论
具体工业应用
-汽车
-石油和天然气
-石化
-金属和采矿
-玻璃
-纸浆和造纸
-纺织工业
-塑料或模具
-半导体及电子产品
红外测量基础理论
汽车工业
车辆的每一个零部件都可以用红外热像仪来评估:
-焊接
-发动机铸件
-轮胎
-除霜装置
后窗除霜检定前窗除霜检定-喷漆工艺
-塑料成型
…
排气管温度分布,分布不均会导致过早衰竭
红外测量基础理论
石油化工
石化是热像仪较大的客户群,几乎所有部分都可用到热像仪:
-油罐–液位检测
-输送管的泄漏检测
-节能–保温/隔热层缺陷
…
红外测量基础理论
钢铁行业
-产品生产/质量控制
-节能–保温/隔热层缺陷-节能–窑炉检测
…
红外测量基础理论
水泥行业
-产品生产/质量控制
-机械设备检测
-节能–保温/隔热层缺陷-节能–窑炉检测
…
红外测量基础理论
造纸工业
-产品生产/质量控制
-机械设备检测
-节能–保温/隔热层缺陷
…
纸张温度均匀度的检测
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 红外 热像仪 原理
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)