红外探测在电力系统中的应用试验版.ppt

3.7 应用实例 一台运转中的设备，当其零部件产生故障时，设备的整体或局部的热平衡会受到破坏或影响，设备内部的热必然逐步到达其外部表面，导致外表温度场分布的变化。 红外检测技术捕捉到这些红外辐射的信息，通过检测结果总结分析，可以发现: 不同部位有不同的温度界限， 同一部位在不同故障情况下有不同的温度等级。 确诊出设备的故障性质、部位和程度，进而预测故障发展趋势和设备的寿命。 线路：检测实例 （仪器：PM695-美国FLIR) --华中至上海500KV线路孝感段巡检 设备名称：导线连接处；距离50M 缺陷类型：紧急缺陷（256度），现场带电作业 变电设备 变压器 开关 刀闸 CT PT 电容器 避雷器 其它 四小器 变压器－套管接头发热 油枕油位 设备名称：断路器 检测地点：新会220KV变电站 检测仪器：PM525 检测距离：8米 设备故障：套管根部局部发热 断路器 2.3设备热状态信息红外探测原理 2.3.1 红外辐射基本定理 1.基尔霍夫定律（传热学） 1859年由基尔霍夫(Kirchhoff)根据热平衡原理导出。 ? 19世纪末期，普朗克(Planck)根据他自己提出的微观粒子能量不连续的假说，导出了描述黑体辐射光谱分布的普朗克公式，即黑体的光谱辐出度为 2. 普朗克公式 2.3.1 红外辐射基本定理 斯忒藩--玻耳兹曼定律 黑体辐射的总能量与波长无关，仅与绝对温度的四次方成正比。 Mb ＝σT 4 维恩位移定律 当提高黑体温度时，辐射谱峰值向短波方向移动。 ?m T ＝ b 2. 普朗克公式 零到无穷大 进行微分 求出极大值 进行积分 2.4 红外探测器 红外探测器是将不可见的红外辐射转换成可测量的信号的光敏器件。 红外探测器 光子探测器 （光电效应） 热探测器 （光热效应） 光电导探测器 光伏探测器 光电子发射探测器 热电偶和热电堆 测辐射热计 热释电探测器 2.4.1 测辐射热计 Bolometer －－又称为热敏电阻 吸收红外辐射Φ—温升ΔT ---电阻变化---输出与Φ成比例的电信号 热敏电阻 在电子电路中的符号 热敏电阻实物照片 2.4.1 测辐射热计 电阻温度系数多为正的 电阻温度系数绝对值小 电阻变化与温度变化的关系基本上是线性的 耐高温能力和稳定性较强 多用于温度的模拟测量。 金属材料 电阻温度系数多为负的 电阻温度系数绝对值大，比金属电阻大10～100倍 电阻变化与温度变化的关系基本上是非线性的 耐高温能力和稳定性较差 多用于辐射探测。例如防盗报警、防火系统、热辐射体有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪等。 半导体材料 2.4.2 热电偶和热电堆 热电偶（Thermocoup） －－又称为温差电偶 吸收辐射Φ—ΔT—某个量变化—测量Φ 热电堆（Thermopile） －－又称为温差电堆 基本原理：温差电效应 2.4.3 热释电探测器 热电晶体材料因吸收光辐射能量、产生温升，导致晶体表面电荷发生变化的现象，称为热释电效应。 热电晶体：－－具有非中心对称的极性晶体 热像仪的机芯 （热释电探测器） 2.4.4 两类探测器比较 性能 热敏探测器 光电探测器 灵敏度 低 高 响应速度 慢（ms） 快 工作条件 室温 需 制冷 成本 低 高 光谱响应 理论上与波长 分布无关 特定波长敏感 2.4.5 红外探测器参数 探测器的性能参数与其具体工作条件有密切关系，因此，在给出探测器的性能参数时必须给出探测器的有关工作条件。 辐射源的光谱分布 工作频率和放大器的噪声等效带宽 工作温度 光敏面积和形状 探测器的偏置条件 特殊工作条件 性能参数 1、响应度；2、噪声等效功率；3、探测率； 4、光谱响应；5、响应时间；6、频率响应； 2.5 红外测温仪 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值 目标 环境 探测器 453 SP1 470 EMS ?85 2.5 红外测温仪 2.6 红外热像仪 从探测元和扫描方式来看，红外热像仪经历了单探测元一维线扫描、单探测元二维线扫描、线阵多探测元一维线扫描、SPRITE技术，发展到目前最为先进的NxM多探测元焦平面(FPA)直接成像。 其总的趋势是探测元数量越来越多，扫描方式越来越