3红外紫外及激光成像技术在在线检测中的应用.pdf

5 红外紫外及激光成像技术在 在线检测中的应用 光谱的划分 太阳光(俗称白光) 由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等 单色光组成 （1672年） 红外线，又称为红外热辐射，也是一种光线，其波长 比可见光中红色光的还长（750nm ），超出了人眼可 以识别的范围（ 1800年） 通常把波长为0.75～1000 μm的光都称为红外线 可继续细分为三部分 近红外线，波长为0.75～1.50 μm之间 中红外线，波长为1.50～6.0 μm之间 远红外线，波长为6.0～l000 μm 之间 任何一定温度的物体都会向外辐射红外线，温度不同 辐射光波（电磁波）的波长也不同，而常温下的热辐 射通常就是红外线的波长范围 紫外线（Ultraviolet rays ）：波长介于可见光短波极 限与X射线长波端之间的电磁波或电磁辐射（1802年） 波长范围约为400～100nm 紫外线可分近紫外、远紫外和真空紫外3个区 近紫外区与可见光的紫端相接 真空紫外区与X射线相接，空气对波长短于 200nm 的紫外线有较强吸收，因而必须在真 空中才能有效传播，故名真空紫外线 由于大气层外的臭氧层对紫外线具有强烈吸 收作用，故通常太阳光中的紫外线进入大气 层时，约98%被大气层吸收，仅有2%左右到 达地面。 当高压电气设备发生电晕或其它形式的放电时，也会 产生不同份量和比例的可见光和紫外线 激光(Light Amplification by stimulated Emission of Radiation ，缩写为Laser) 利用光能、热能、电能、化学能或核能等外部 能量来激励物质，使其发生受激辐射而产生的 一种特殊的光 激光技术在多个领域得到了广泛应用，在电气 设备状态监测和故障诊断方面也开始得到应用 应用红外、紫外和激光测温与成像技术，可以 对处于运行状态的电气设备的接触不良、缺 油，受潮，松动、绝缘老化、电晕、放电、 SF6气体泄漏等多种故障，进行有效、准确的 检测和诊断 5.1 采用红外成像技术检测 电力设备热故障 黑体的红外辐射规律和红外成像原理 黑体：任何情况下对一切波长的入射辐射，吸收率 都等于1的物体 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 黑体抽象的一种理想化的物体模型 黑体定律由三个基本定律构成 辐射的光谱分布规律——普朗克辐射定律 辐射功率随温度的变化规律——斯蒂芬-玻耳兹曼 定律 辐射的空间分布规律—— 朗伯余弦定律 黑体定律的三个基本定律共同阐明： 凡是温度高于开氏零度(绝对零度：- 273.15℃)的物体都会自发地向外发射红外 热辐射，而且黑体单位表面积发射的总辐射 功率与开氏温度的四次方成正比，温度只要 有较小的变化，就会引起物体的辐射功率发 生较大变化 该定律成为红外线成像的原理基础 只要有温度存在，就有红外线摄影成像 的可能 W AT εδ 4 W T4 进行红外线摄影和成像时需要一个阻挡可见光及紫外 线辐射，同时又可以透过红外线的特殊滤光镜，即红 外线滤镜(Infrared Filter)，并且根据经验和感光材 料的光敏范围来确定和选择红外线滤镜的滤光系数 红外线滤镜在这个过程中起到的作用类似于带通滤波 器的作用，让所需要波长的红外线通过，而将其它波 长的光线阻断 红外感光器件 传统胶片 光电耦合器CCD/CMOS 红外线成像设备的构成 红外线滤镜