紅外熱像儀

　　紅外熱像儀是光機電為一體的高科技產品，其技術已成為全世界普遍關注的熱門產業技術，由于作為紅外熱像儀關鍵性技術的紅外探測器及技術(圖1a)取得長足進展,特別是非制冷紅外焦平面陣列技術取得突破,實現了非制冷紅外焦平面陣列熱像儀成為小型化低成本應用的主流。

　　由于紅外焦平面陣列技術的日趨成熟和全球范圍的激烈競爭,如今國內外非制冷焦平面探測器的熱成像儀的種類與規格的產生如雨后春筍，這些熱成像儀無論是熱參數、光學/紅外、控制、操作、電氣與價格等性能指標及功能各有特點，值此以FlUKE Ti30熱像儀為例在建筑行業診斷應用上作介紹, FlUKE Ti30熱像儀(圖1b)的主要參數指標如下：

　　探測器類型是120X160非制冷焦平面；溫度顯示分辨率為0.1(oF 或℃);溫度范圍-10至250℃(14至482oF)；精度±2%或±2℃(在-10~0℃時的精度±3℃)；重復性±1%或±1℃(±2oF)； 操作環境溫度 -10至50℃；光學分辨率90:1；圖像幀頻20Hz ；儲存能力100張圖像；熱分析軟件InsideIR(內含)。



　　非制冷焦平面熱像儀基本工作框圖示于圖1(c)。

　　在圖1(c)所示的橋式電路中，Rl為內置探測器，R2為工作探測器，R3、R4是橋式平衡電路的標準電阻，E是取樣電壓信號。R1和R2兩個探測器的位置擺放很近，R1被屏蔽不露，而作為工作探測器的R2必須暴露在外以接收紅外輻射。當工作探測器沒有外來輻射照射時，電橋電路保持平衡,則沒有電壓信號輸出，此時E=0；而當紅外輻射照射到工作探測器時將使R2的溫度變化，從而引起該探測器的電阻阻值隨溫度變化,把橋式電路的平衡打破，使信號輸出電路的兩端產生電壓差的兩端產生電壓差，則有電壓信號輸出。

　　當然, 非制冷焦平面熱像儀也應與紅外圖像處理系統聯機使用,這樣可增加熱像儀的測溫精度和分析顯示功能。

　　紅外診斷技術是設備診斷技術的一種,它是利用紅外技術了介和掌握設備或設施在使用過程中的狀態，確定其整體和局部是正常或異常,以早期發現故障或缺陷及其原因,并能預測故障或缺陷發展趨勢的技術。從圖2 紅外診斷技術構成框圖，可以看出紅外診斷技術的構成有四個技術要素：檢出信息(特征參量紅外幅射信息的檢出)、信號處理、識別評估和預測技式。據此，可以認為具有紅外診斷技術特征的熱像儀是預防性和診斷解決方案的理想選擇。



　　于是紅外診斷技術在工廠可對于各種設備進行溫度分布的檢查，如馬達軸承、管道的熱滲和耐火材料的熱絕緣性等；在電廠、電網和供電公司可以檢測到發電機、變電站、電網傳輸、配電等各種設備或部件的發熱狀況；在研發場合可用于檢查電子元件和各種部件的溫度，如各種集成IC和汽車各個部件的熱評估測試等。

　　下面就紅外熱成像技術在建筑摟宇的多種應用作重點分析介紹。

　　紅外熱像儀在建筑樓宇行業中的應用

　　紅外熱像儀通過測量建筑結構的表面溫度，即可通過這種非接觸的方式來檢測外墻的剝離、空鼓狀況或評估熱絕緣性能。其內置的可見照相機可以方便的查出存在問題的區域和位置。

　　如今，建筑師和建筑公司正面臨著各種新型材料和越來越短的完工時間等問題。針對氣密性和隔熱等進行的有效規劃、檢測以及報告的要求越來越嚴格，并應該盡量避免因霉菌滋長或過于潮濕而引起的有損健康的生活環境。紅外熱像儀可以提供重要的信息，從而避免冗長且成本高昂的維修工作。

　　此外當房屋所有者與保險公司涉及房屋財產理賠時,清晰可見的紅外圖像可以作為有效證朋,并有助于對需要修復的區域作合理方案。

　　查找滲漏點

　　紅外熱像儀是可用于快速尋找和檢查管道泄漏的檢測工具，也可以用來檢測鋪設在地板或石膏板下面的水管。紅外熱像儀可以容易地探測到通過表面進行輻射的管道熱量的真實情況。

　　一個典型的實例是尋找地板加熱系統發生滲漏的位置。在紅外熱像儀的幫助下，加熱系統的滲漏點可以被檢修人員發現并及時維修。精確確定滲漏點位置可以避免不必要的開挖過程，節省開支。圖3(a)為地板下的加熱系統, 圖3 (b)為地板下的加熱系統的滲漏點。

　　檢測樓宇結構

　　紅外熱像儀是尋找樓字缺陷快捷的有效檢測工具。它可以用來檢測建筑結構的合格情況，并能夠將熱量損失、潮濕和空氣泄露等各種問題快速轉化為可見的彩色熱圖像(見圖4(a)(b)(c)),其4a為沒有密封的窗戶，圖4b為隔熱不良的窗簾，圖4c為室內密封不嚴的區域。



　　房屋干燥

　　為了加快樓字的干燥過程，通常需要使用干燥設備。干燥設備生成的熱量能夠蒸發墻壁和其他區域的水份。仍然潮濕的區域可以被紅外熱像儀方便地加以檢測，并在紅外圖像中以“冷點”形式出現。

　　能量損失的可視化改善樓宇的隔熱性

　　熱梯度不僅能夠顯示房屋內能量損失的位置，還可以導致周圍空氣中水份的冷凝或沉積，因此，在這些區域將滋生霉菌，從而影響居住者的身體健康。紅外熱像儀能夠快速找到這些問題(見圖5(a)(b))。



　　二次規劃和質量保證

　　紅外技術不僅適用于二次規劃，也同樣可用于樓房的質量保證和日常檢測。從施工干燥的熱圖像中，我們可以看到干燥過程的進展，從而采取必要的措施來加速干燥過程。如果通過紅外熱像儀來加快干燥過程，并且通過紅外圖像加以驗證，表明房屋已經完全干燥，這意味著能夠更快地向業主交房，同時，也意味著建筑商能夠獲得更大利益。

　　檢測空氣泄露點

　　用于檢測空氣泄露點的常用方法是通過檢測空氣交換率并采用一種被稱為“風門”的檢測過程。在該過程中，房屋內會產生負壓。此時，室外的壓力大于室內的壓力，因此，空氣將會從密封不嚴的區域進入。紅外熱像儀能夠快速檢測到流動的氣流，密封不嚴的區域就可以很方便地被加以識別，并且在完成下一步工序之前解決問題，從而避免由潛在的施工問題變成花費昂貴的棘手問題(見圖6(a)(b))。

　　尋找屋頂滲漏點
　　
　　對屋頂滲漏系統進行評估也是紅外熱像儀常見的應用之一。水蓄熱的時間比正常屋頂材料蓄熱的時間長，當屋頂在夜間冷卻下來后，有水的區域由于其溫度比其他區域高，因此，可以輕松被紅外熱像儀檢測出來：僅僅修理屋頂的滲漏區域而不用更換整個屋頂大大節省了成本.圖7(a)為滲漏在屋頂的水, 圖7(b) 為潮濕天花板表明屋頂發生滲漏。



　　建筑翻新

　　紅外熱像儀還可以對樓字和古建筑的翻新工程提供非常有價值的信息。被灰泥掩蓋的建筑框架在紅外圖像中變得清晰可見。它還可以用來判斷裸露的框架是否有用。紅外熱像儀可以對早期墻壁灰泥脫落的具體位置進行檢測，及時有效地采取保護的措施。圖8(a)為處于灰泥下的建筑框架, 圖8(b) 為墻壁內部結構。

　　防火就是保護生命

　　在紅外熱像儀的幫助下可以很容易地發現煙囪和排氣系統中產生的裂縫、泄漏接縫以及石材松動等情況。過熱的位置有可能引起煙囪內部火焰，并可以立即通過紅外圖像進行肉眼識別。因樓房過于靠近高溫加熱區域和排氣區而引起火災的危險也可以立即加以識別,圖9為有裂縫品煙囪圖。



　　加熱、通風和空調

　　室內溫度對我們的健康以及工作效率的發揮具有相當大的影響。辦公室內的疾病多數是由于房間溫度過低或溫度不當引起的。紅外熱像儀可以對空調、散熱器或通風系統的功能提供重要的信息。工作環境可以通過紅外信息加以優化，從而避免不良的工作環境。

　　避免霉菌侵襲

　　霉菌會損壞建筑物結構，如果在生活或辦公區域內存在霉菌，還將帶來健康危害和過敏癥狀。在外界空氣的水分能夠形成露滴的潮濕區域是適宜真菌生長和快速聚殖的先決條件，墻壁、墻紙和油漆中的礦物質是霉菌的滋生地。帶有特殊的露點用可視化功能軟件的紅外熱像儀作自動進行檢測，并對問題區域進行顏色報警、在檢測現場便可早期識別潛在問題。
　　
　　結語

　　應該說紅外熱像儀是—款輕便小巧、操作簡便的預防性和診斷紅外高性能熱像儀。只須簡單地扣動扳機，便可以得到高質量的熱像。

　　作為用紅外診斷技術的熱像儀還應在以下幾方面的功能上進一步提高：

　　·擴展的預維護程序,即可使工廠熱分析專業人士管理一個更龐大的紅外預維護程序，并將檢測計劃的職責分配到相關設備的人員，如負責檢測電氣設備和機械設備的人員。

　　·易學易用，即具有簡潔的單層菜單設置，無需進入復雜的多層菜單；在自動模式下儀器自動調整增益和熱級值，也可將其轉為手動模式以適應不同的測量需要；扣動扳機后，圖像定格，然后選擇存儲或是不存儲圖像；可隨意更改諸如激光瞄準、溫度單位、陶色板、液晶屏背帚光和測量模式等設置。

　　·強大而靈活熱分析軟件

　　能使維護人員夠快速簡單地拍攝高質量的紅外熱圖。熱像儀收集的應在19200個像素點以上，每一個像素點采用的是12位的分辨率。這使得現場人員能夠準確的定位、聚焦和拍攝。一幅拍攝合理,調焦良好的熱圖可以使在辦公室里通過軟件進行后期的分析。

　　在熱像儀掃描中或是在軟件中可以調整：調色板設置、發射率、反射背景溫度值與增益和熱級。

　　·為設備維護人員提供通用的解決方案：高性能適合于專業人士，簡單易用適合于初學者；可以在現場調整關鍵參數(發射率、RTC、溫度熱級或增益)，也可以事后在辦公室里通過軟件調整；大尺寸的液晶屏LCD顯示，使得圖像無論是在室內還是室外部很清晰。