红外热成像测温技术及其应用共44页文档
红外测温及热成像方案
红外测温及热成像方案
在硬件设备方面，红外测温仪是一种通过红外探测器接收被测物体红
外辐射能量，并将其转换为电信号的设备。红外测温仪通常包括光学系统、电子控制系统和显示系统。光学系统通过聚焦红外辐射能量来提高探测器
的灵敏度，电子控制系统通过对探测器信号进行放大和处理来得到温度测
量结果，显示系统用于显示测量结果。
热成像仪是一种将红外辐射能量转化为可见光图像的设备。它通过红
外光学系统将被测物体的红外辐射能量聚焦到红外探测器上，并通过控制
红外探测器的电压来改变红外辐射能量的响应，从而得到不同温度区域的
图像。热成像仪通常具有高分辨率、快速响应、可调节温度范围等特点，
可以实现对物体表面温度分布的直观观测。
在软件平台方面，图像处理算法用于对红外图像进行增强和优化，提
高图像质量和分辨率，并进行噪声过滤和边缘检测等处理。数据分析算法
用于对红外图像中的温度信息进行提取和分析，从而得到物体表面的温度
分布图和温度变化曲线。这些算法通常包括灰度处理、温度计算、温度映
射和温度差异分析等。
红外测温及热成像技术在多个领域都有广泛的应用。在工业领域，它
可以用于检测设备和工艺中的温度异常，提高生产效率和质量控制。在医
疗领域，它可以用于体温监测和疾病诊断，提高医疗效果和安全性。在建
筑领域，它可以用于检测建筑物的热失真和能量消耗，提高能源利用效率
和环境保护。
总结起来，红外测温及热成像技术是一种高效、准确、非接触式的温
度测量和图像显示方法。它通过红外探测器和光学系统的组合，将被测物
体的红外辐射能量转换为电信号，并通过图像处理和数据分析算法，得到物体表面的温度分布图和温度变化曲线。这种技术在工业、医疗、建筑等领域有广泛的应用前景。
红外热成像测温原理与技术
红外热成像测温原理与技术
红外热成像测温技术是一种非接触式的测温方法，它利用物体发射的红外辐射来测量物体表面的温度。这种技术可以在不接触物体的情况下，快速、准确地测量物体表面的温度，因此在工业、医疗、安防等领域得到了广泛的应用。
红外热成像测温的原理是基于物体的热辐射定律。根据这个定律，物体的热辐射与物体的温度成正比，而与物体的表面积成反比。因此，当物体表面温度升高时，它发射的红外辐射也会增加。红外热成像测温技术利用红外相机来检测物体发射的红外辐射，然后将这些辐射转换成温度值，从而实现对物体表面温度的测量。
红外热成像测温技术的优点在于它可以在不接触物体的情况下进行测量，因此可以避免对物体造成损伤或污染。此外，红外热成像测温技术还可以在较远的距离内进行测量，因此可以应用于一些难以接近的物体。此外，红外热成像测温技术还可以实现对物体表面温度的实时监测，因此可以在工业生产、医疗诊断等领域得到广泛的应用。
红外热成像测温技术的应用非常广泛。在工业生产中，它可以用于检测机器设备的温度，以及监测生产过程中的温度变化。在医疗领域，它可以用于检测人体表面的温度，以及监测疾病的发展情况。在安防领域，它可以用于监测人员的体温，以及检测火灾等安全隐
患。
红外热成像测温技术是一种非常有用的测温方法，它可以在不接触物体的情况下，快速、准确地测量物体表面的温度。随着技术的不断发展，红外热成像测温技术将会在更多的领域得到应用，为人们的生产、生活带来更多的便利。
红外热像测温技术及其应用研究
红外热像测温技术及其应用研究
李云红;孙晓刚;廉继红
【摘要】阐述红外热像测温技术的工作原理和红外热像仪的基本组成,综述了红外热像仪测温技术的发展,从技术层面剖析了红外热像仪测温存在的问题,介绍了国内外在红外热像测温技术方面的研究热点,例举了利用红外热像仪进行温度场测量的应用实例,同时展望了未来的发展方向.针对红外测温领域中的理论、仪器及应用进行了较为详细的分析和总结.
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2009(032)001
【总页数】4页(P112-115)
【关键词】红外热像仪;热像测温;热像图;应用研究
【作者】李云红;孙晓刚;廉继红
【作者单位】哈尔滨工业大学,黑龙江,哈尔滨,150001;西安工程大学,陕西,西安,710048;哈尔滨工业大学,黑龙江,哈尔滨,150001;西安工程大学,陕西,西
安,710048
【正文语种】中文
【中图分类】TN215
0 引言
自然界一切温度高于绝对零度的物体都在以电磁波的形式向外辐射能量,其中包括
0.7～1 000 μm的红外光波。红外光具有很高的温度效应,这是红外热像测温技术
的基础。
红外热像测温技术是当今迅速发展的高新技术之一,已广泛地应用于军事、准军事
和民用等领域,并发挥着其他产品难以替代的重要作用。美国、德国、英国、法国
等发达国家非常重视红外热像测温技术的研究与应用,掌握热像测温技术的发展进程、应用领域和发展趋势,有利于启发科学、合理的发展思路,为热像仪的优化发展
提供方向性的支持。
1 红外热像测温原理及影响测温的因素
红外热像仪是能够实现热像测温的精密仪器,是红外热像测温的核心设备。它利用
红外热成像仪原理及应用
红外热成像仪原理及应用
红外热成像仪（Infrared Thermal Imaging Camera）是基于红外辐射原理工作的一种无损检测设备。它可以通过“看”到目标物体的红外辐射，生成物体表面温度分布图像，从而对物体进行非接触式的温度测量与表面形貌检测。其工作原理是根据物体的表面温度，通过红外探测器接收目标物体发出的红外辐射，并将其转化为电信号，通过转换与处理后，得到可视化的红外热像图。
红外热成像仪主要由光学系统、扫描机构、探测器及信号处理电路组成。光学系统将目标物体的红外辐射聚焦到探测器上，探测器接收到红外辐射后，将其转化为电信号并传输到信号处理电路中进行处理。最终，信号处理电路将处理后的信号转化为可视化的红外热像图。
红外热成像仪的应用领域广泛，主要应用于以下几个方面：
1. 工业应用：红外热成像仪在工业领域中主要用于设备的状态监测与故障诊断。通过检测设备表面的温度分布，可以找出异常的高温区域，从而及时发现设备故障，减少故障损失。
2. 建筑行业：红外热成像仪在建筑行业中可以用于检测建筑物的热漏点、水渗漏等问题。通过扫描建筑物表面的温度分布，可以找出导致能量损失和温度不均匀的区域，提出相应的改进措施。
3. 消防行业：红外热成像仪在消防行业中被广泛应用于火灾的检测和救援工作。它可以快速探测到火灾点的高温区域，并及时提醒消防人员，以便采取有效的灭火措施。
4. 医学领域：红外热成像仪在医学领域的应用主要用于体温检测、病灶的检测等。特别是在传染病流行期间，通过红外热成像仪可以快速筛查热源，识别患者或者疑似患者，减少传染风险。
红外热像仪原理、主要参数和应用
红外热像仪原理、主要参数和应用
红外热像仪原理、主要参数和应用
1. 红外线发现与分布
1672年人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成的。当时，牛顿做出了单色光在性质上比白光跟简单的著名结论。我们用分光棱镜可把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光。1800年英国物理学家赫胥尔从热的观点来研究各色光时，发现了红外线。
红外线的发现标志着人类对自然的又一个飞跃。随着对红外线的的不断探索与研究，已形成红外技术这个专门学科领域。
红外线的波长在0.76--100μM之间,按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电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，并不停地辐射出热红外能量，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。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，成像装置的输出的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，经电子系统处理后传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，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。
2. 红外热像仪的原理
红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像仪进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
红外热成像技术应用与发展
红外热成像摄象机在智能视频监控中的应用与发展
一、引言
1672年，牛顿使用分光棱镜把太阳光（白光）分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光，证实了太阳光（白光）是由各种颜色的光复合而成。1800年，英国物理学家 F. W. 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，偶然发现放在光带红光外的一支温度计，比其他色光温度的指示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布:太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。这种红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78～1000μm的电磁波。其中波长为0.78 ～1.5μm 的部分称为近红外，波长为1.5 ～10μm的部分称为中红外，波长为10～1000μm的部分称为远红外线。而波长为2.0 ～1000μm的部分，也称为热红外线。
红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电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。这种红外线辐射是，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，并不停地辐射出热红外能量。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。
在自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布的图像。或者可以说，它是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，而是变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温，并可进行智能分析判断。
红外热成像技术的应用及案例分析
红外热成像技术的应用及案例分析
发布时间：2022-12-26T07:32:56.778Z 来源：《中国电业与能源》2022年第16期作者：李振1 何平2
[导读] 红外热成像技术在电网输变电设备检测中发挥着重要的作用
李振1 何平2
国网四川省电力公司超高压分公司，四川成都 610042
摘要：红外热成像技术在电网输变电设备检测中发挥着重要的作用，其应用日益成熟和普遍。本文介绍了红外热成像技术的基本原理，概述了6种设备缺陷诊断方法并比较了优缺点，重点分析阐述了红外热成像技术在室外35kV刀闸发热缺陷处理案例中的指导、应用。关键词：红外热成像技术；电力系统；刀闸；发热；
中图分类号：TM772
Application and case analysis of infrared thermal imaging technology
LI Zhen1 HE Ping2
State grid Sichuan extra hige voltage company，Chengdu 610042，China
Abstract：Infrared thermal imaging technology plays an important role in the detection of power transmission and transformation in the power systems, and its application is increasingly mature and common. This paper introduces the basic principle of infrared thermal imaging technology, summarizes six equipment defect diagnosis methods and compares the advantages and disadvantages. The most importantly, this paper focuses on the guidance and application of infrared thermal imaging technology in the treatment of outdoor 35kV isolated-switch heating defects. Keywords：Infrared thermal imaging technology,Power Systems,isolated-switch,pyrexia.
红外热成像仪的原理及应用
红外热成像仪的原理及应用
简介
红外热成像仪是一种能够检测和测量物体表面温度的设备。它利用红外线辐射的波长特性，通过探测器将红外线能量转换为可见图像，从而实现对物体温度的测量和显示。红外热成像仪在许多领域都有广泛的应用，如工业检测、建筑检测、医疗诊断等。
原理
红外热成像仪的工作原理基于热辐射和红外感应技术。
热辐射
物体的表面温度与其热辐射强度有关。根据斯特藩定律，温度越高的物体辐射的红外能量越大。红外热成像仪利用探测器感应物体发出的红外辐射，然后将其转换成数字信号。
红外感应技术
红外热成像仪中常用的红外感应技术有两种：热电偶和焦平面阵列。
热电偶是指由两种不同金属连接而成的热电偶电路。当热电偶的两端温度不一致时，会产生电动势。红外热成像仪利用热电偶感应物体表面的温度差异，然后将其转换成电信号。
焦平面阵列是指一系列由红外探测器组成的阵列，每个探测器都能够感应物体表面的红外辐射。红外热成像仪利用焦平面阵列收集物体表面的红外辐射，然后将其转换成电信号。
应用
红外热成像仪在各个领域都具有重要的应用价值。以下列举了几个常见的应用示例：
1.工业检测红外热成像仪在工业检测中可以用于发现设备故障、监测
电路板温度、检测管道渗漏等。它可以非接触地测量物体的温度，并及时发现异常情况，从而减少设备停机时间并提高生产效率。
2.建筑检测红外热成像仪可以在建筑检测中用于找到墙壁、屋顶或地
板中的能量损失点。通过检测这些能量损失点，可以减少能源浪费并改善建筑的能效。
3.医疗诊断红外热成像仪在医疗诊断中可以用于辅助检测身体表面的
温度变化。例如，它可以用于检测乳房疾病、皮肤疾病等。通过检测这些温度变化，医生可以更早地发现病变并采取相应的治疗措施。
红外热成像技术的原理及适用范围
红外热成像技术的原理及适用范围1、红外热像技术的原理
红外热像仪是一种新型的光电探测设备，可将被测目标表面的热信息瞬间可视化，快速定位故障，并且在专业的分析软件帮助下，可进行分析，完成建筑节能、安全检测和电气预防性维护工作。热像仪由两个基本部分组成：光学器件和探测器。光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即红外热图像，详见图1热图示意，采用红外成像技术可开展以下几种电气连接发热点状态检测与故障诊断工作。
2、红外热像技术的适用范围
红外热像技术的适用于电气设备进、出线接头、内部导流回路连接处检测，各类导电接头、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷，各类高压开关内中心触头接头不良缺陷，隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷，电力变压器高、低压套管上下两端连接接触不良，线夹发热检测，电缆接头检测等。
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。
红外热成像仪的工作原理及其应用
红外热成像仪的工作原理及其应用
红外测量技术的发展使材料的灵敏度、工作温度和探测率也在不断的向高
层次发展，并不断的发现新的材料。在规模上，红外热成像仪将会不断的向大
规模焦平面方向发展(即热成像仪);探测波长方面，要由单色向双色和多色发展; 随技术的发展，红外热成像仪作为一种先进的测温设备被越来越多的应用到各
个领域。
红外热成像仪的工作原理
红外热成像仪(热成像仪或红外热成像仪)是通过非接触探测红外能量(热量)，并将其转换为电信号，进而在显示器上生成热图像和温度值，并可以对温度值
进行计算的一种检测设备。红外热成像仪(热成像仪或红外热成像仪)能够将探
测到的热量精确量化，或测量，使您不仅能够观察热图像，还能够对发热的故
障区域进行准确识别和严格分析。
目前能产生优质图像的只有前视红外热成像仪。它无须借助星光、月光，而
是利用物体热辐射的差别成像。屏幕亮度处表示温度高，暗处表示温度低。性
能好的热成像仪，能反映出千分之一度的温差，因而能透过烟雾、雨雪和伪装，发现隐蔽在树林和草丛中的车辆、人员，甚至于埋在地下的物体。现代步枪热
成像仪的可见距离约1000米。有的坦克热瞄准具可见距离达3000米。
红外热成像仪的应用
下面是需要采用红外热像仪(热成像仪或红外热成像仪)进行检查的部分设施：
1、电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。
2、变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良(抽头变换器)，
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被测物体辐射的能量
响应平面 大气
探 测 器
红外热成像仪
热成像系统的温度标定
黑体炉原理图
最大探测距离
制冷装置
“制冷”这一要求—— 导致了常规的热成像测温系统成本太高，
应用比较受限！
工作波长的选择
在选用红外热成像仪或热辐射仪的时候，应注意 生产厂家所提供的工作波段。
红外热成像测温的应用
应用
红外热成像人体快速测温系统，因其具有的非接触、 响应速度快、操作简便等特点，被相关单位作为机场 、港口、车站等公共场所排查监测“非典”等症状患者 和疑似病人的重要工具。在一些不便于使用传统接触 式测温方法的场合，红外辐射式测温仪就显得尤为重 要了。红外热成像人体快速测温系统是集先进的光电 子技术、热成像技术、图像处理技术和控制技术于一 体的高科技产品。整个系统包括红外监控系统（体温 探测头、光学镜头、红外分析软件等）、人梯体温监 测岗和监控指挥中心。
热成像测量物体表面温度
应用
⑴在电力行业中的应用
热成像测量物体表面温度
应用
⑵在微电子行业中的应用
热成像测量物体表面温度
应用
⑶ 机械故障诊断
热成像测量物体表面温度
应用
⑷野生动物
热成像测量物体表面温度
应用
⑸夜视监视
热成像测量物体表面温度
应用
⑹在军事上的应用
红外热成像人体快速测温系统
科学实验研究
❖ 在科学实验研究方面，红外热像仪亦可显示其在测 试物体温度场方面的优势。例如， *利用红外热像仪测量火焰温度， *利用其精确测试物体的发射率。 在许多科学实验研究方面都取得了较好的效果。
热成像测量物体表面温度
探测器的制冷装置
目的：消除背景噪声和提高探测器的灵敏度
几种常用的微型制冷器： ⑴杜瓦瓶式制冷器 ⑵气体节流式制冷器 ⑶半导体制冷器
热成像测量物体表面温度
测温影响因素
⑴被测物体发射率 发射率又称为黑度，反映物体向外发射辐射的能 力．物体表面发射率是不相同，且随温度和波长变化。
热成像测量物体表面温度
⑵背景
被测物体的辐射能
背景投向物体表面被物体 物体表面反射的辐射能
背景投向物体表面并透过物 体物体表面的辐射能
⑶大气
某些成分吸 收红外辐射
❖ 红外热成像测温技术具有很多优点!因此在—— 医疗卫生、 航空航天、 无损探伤、 安全检查等领域
❖ ——得到了广泛的应用。
安全预测
❖ 安全预测就是早期发现设备的异常情况，并相应地 采取适当的补救措施，以保证设备安全，减少损失。 对于大型设备，利用红外热像仪在设备运行时对其 早期的温度异常变化进行在线监测，判断设备运行 状况具有重要意义。典型的应用情况有：对工业炉 窑和高温管道耐火材料侵蚀和剥落情况的监测，预 防烧穿事故的发生；对锅炉及加热炉炉壁和保温容 器壁的监测，寻找热能泄露点，实现节能；在带电 的情况下，对各种电气设备线路的监测，预防停电 和火灾等恶性事故的发生；等等。
❖ 在红外热成像技术研究领域中，红外探测器是核心， 探测器的技术水平决定了热成像技术的技术水平。 基于光电效应的光子探测器和基于热电效应的热电 探测器一直是红外热成像技术的两大支柱。为获得 高性能必须在低温(典型的是液氮温度77K)下工作。 正是由于需要制冷以及成本等原因，使光电探测器 类热成像技术在民用领域仍难形成很大的市场。而 热电探测器类热成像技术由于灵敏度和响应速度方 面的限制，只有采用热电摄像管的热成像系统(即 热电视)获得一些应用，而且一般用于要求较低的 民用领域。
医疗卫生
❖ 因为当人体局部或全身发生病变，血液循环障碍以 及代谢功能发生变化时，将导致相应部位温度平衡 的破坏，所以体温变化是人体病理诊断的重要指标 之一。因此可利用红外热像仪检查人体温度分布的 异常情况，为某些疾病特别是恶性肿瘤提供诊断的 依据。
质量监测
❖ 在很多产品的质量监控方面，需要严格控制温度的 均匀性，可利用红外热像仪检测其温度场分布，例 如，轧钢厂的板坯温度分布情况、纸浆干燥监测、 沥青路面的铺设、水泥旋转窑监测、玻璃制造过程 温控，以及复合材料、建筑材料、集成电路板设计 等工业过程中均需要进行过程温度调查与监测
提纲 OUTLINE
基本原理
先给出黑体的红外辐射规律。黑体, 简单讲就是对一切波 长的入射辐射吸收率都等于1的物体, 也就是说全吸收。显 然, 因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射 辐射都有一定的反射(吸收率不等于1) , 所以, 黑体只是人 们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基 本规律是红外研究及应用的基础, 它揭示了黑体发射的红 外热辐射随温度及波长变化的定量关系。其中最重要的是 下面3个基本定律。 (1) 普朗克辐射定律 (2) 斯蒂芬- 玻耳兹曼定律 (3) 朗伯余弦定律
系统基本组成
红外热像仪是一种红外波段的摄像机，它利用实 时的扫描热成像技术进行温度分析，其系统组成包 括红外望远镜、光学扫描仪、红外探测器与制冷器 组件、信号放大器与处理电路、显示器等。下图为 其系统基本组成示意图
优点（1)
优点（2）
热成像测量物体表面温度
优点
非接触测量
响应快
不影响目标的温度分布
不需要达到与目标物体的热平 衡，只要接受辐射就可以
测温范围宽
普通型T系列 -20℃— 300℃
热成像测量物体表面温度
灵敏度高 空间分辨率高
目前最灵敏的热成像系统 能测出0.01℃的温度变化
例如：点热成像系统1s内 可测出20万个点。
影响因素
1 被测物体发射率的影响 2 背景的影响 3 大气的影响
测温系统结构图
系统测温界面图
百度文库
红外热成像伪彩色测温系统
❖ 由于人眼对灰度微弱递变的敏感程度远远小于对色 彩变化的敏感程度。在256个灰度级中能分辨出 40个左右级灰度，而能分辨出的彩色达几自种甚 至上千种。伪彩色增强技术作为一大类基本的图像 增强处理技术，是将灰度图像转变为伪彩色图像， 也可以是原来自然彩色的图像变换成给定彩色分布 的图像，如不同谱能遥感图像。
红外热成像在线测温系统
❖ 红外热成像在线测温来统 将物体表面的热辐射显示 成二维的可视图象, 它是热 成像技术、红外标定技术 、图象处理技术、多去翱 本技犬和图象压缩与恢复 技术等多项高技术的集成 。它采用近红外固体电荷 栩合器件设计而成, 不需制 冷、成本低、可靠性好。
非制冷红外焦平面热成像测温系统