Nguyên lý làm việc và ứng dụng của nhiệt kế hồng ngoại
1. Khái quát chung
Trong quá trình sản xuất, công nghệ đo nhiệt độ hồng ngoại đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và giám sát chất lượng sản phẩm, chẩn đoán và bảo vệ lỗi trực tuyến của thiết bị cũng như tiết kiệm năng lượng. Trong 20 năm qua, nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc đã phát triển nhanh chóng về công nghệ, hiệu suất của chúng không ngừng được cải thiện, chức năng của chúng không ngừng được nâng cao, chủng loại của chúng không ngừng tăng lên, phạm vi ứng dụng của chúng cũng không ngừng được mở rộng. thị phần đã tăng lên hàng năm. So với các phương pháp đo nhiệt độ tiếp xúc, đo nhiệt độ hồng ngoại có ưu điểm là thời gian phản hồi nhanh, không tiếp xúc, sử dụng an toàn và tuổi thọ cao. Nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc bao gồm ba dòng di động, trực tuyến và quét, đồng thời được trang bị nhiều tùy chọn và phần mềm máy tính, đồng thời mỗi dòng có các kiểu và thông số kỹ thuật khác nhau. Trong số các mẫu nhiệt kế khác nhau với các thông số kỹ thuật khác nhau, điều rất quan trọng đối với người dùng là chọn đúng mẫu nhiệt kế hồng ngoại.
Công nghệ phát hiện hồng ngoại là một dự án quan trọng thúc đẩy thành tựu khoa học và công nghệ quốc gia trong "Kế hoạch 5 năm lần thứ chín". Tia hồng ngoại phát ra (bức xạ hồng ngoại) hiển thị hình ảnh nhiệt của nó trên màn hình huỳnh quang, từ đó đánh giá chính xác sự phân bố nhiệt độ của bề mặt vật thể, có ưu điểm là độ chính xác, thời gian thực và tốc độ. Do sự chuyển động của các phân tử của chính nó, bất kỳ vật thể nào cũng liên tục tỏa năng lượng nhiệt hồng ngoại ra bên ngoài, do đó hình thành một trường nhiệt độ nhất định trên bề mặt vật thể, thường được gọi là "ảnh nhiệt". Công nghệ chẩn đoán hồng ngoại hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại này để đo nhiệt độ của bề mặt thiết bị và sự phân bố của trường nhiệt độ, để đánh giá tình trạng nóng của thiết bị. Hiện nay, có rất nhiều thiết bị kiểm tra sử dụng công nghệ chẩn đoán hồng ngoại, chẳng hạn như nhiệt kế hồng ngoại, TV nhiệt hồng ngoại, máy chụp ảnh nhiệt hồng ngoại, v.v. Các thiết bị như TV nhiệt hồng ngoại và camera ảnh nhiệt hồng ngoại sử dụng công nghệ ảnh nhiệt để chuyển đổi "ảnh nhiệt" vô hình này thành ảnh ánh sáng nhìn thấy được, giúp cho hiệu quả kiểm tra trực quan, độ nhạy cao và có thể phát hiện những thay đổi tinh tế về trạng thái nhiệt của vật thể. thiết bị và phản ánh chính xác Các điều kiện phát nhiệt bên trong và bên ngoài của thiết bị có độ tin cậy cao và rất hiệu quả trong việc phát hiện ra những mối nguy hiểm tiềm ẩn của thiết bị.
Công nghệ chẩn đoán hồng ngoại có thể đưa ra những dự đoán đáng tin cậy về các lỗi hư hỏng sớm và hiệu suất cách điện của thiết bị điện, đồng thời cải thiện việc bảo trì kiểm tra phòng ngừa của thiết bị điện truyền thống (kiểm tra phòng ngừa là tiêu chuẩn được giới thiệu ở Liên Xô cũ vào những năm 1950) đối với bảo trì trạng thái dự đoán, đó cũng là hệ thống điện hiện đại. Phương hướng phát triển doanh nghiệp. Đặc biệt là hiện nay, khi sự phát triển của các tổ máy lớn và điện áp siêu cao đặt ra yêu cầu ngày càng cao đối với hoạt động tin cậy của hệ thống điện, liên quan đến sự ổn định của lưới điện. Với sự phát triển và trưởng thành không ngừng của khoa học và công nghệ hiện đại, việc sử dụng công nghệ chẩn đoán và giám sát trạng thái hồng ngoại có các đặc điểm về khoảng cách xa, không tiếp xúc, không lấy mẫu, không tháo rời và có các đặc điểm về độ chính xác, tốc độ và trực giác, và có thể giám sát, chẩn đoán trực tuyến các thiết bị điện theo thời gian thực. Hầu hết các lỗi (hầu như có thể bao gồm việc phát hiện các lỗi khác nhau của tất cả các thiết bị điện). Nó đã nhận được nhiều sự quan tâm từ các ngành công nghiệp năng lượng trong và ngoài nước (một hệ thống bảo trì dựa trên điều kiện tiên tiến được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài vào cuối những năm 1970) và đã phát triển nhanh chóng. Việc áp dụng công nghệ phát hiện hồng ngoại có ý nghĩa to lớn để cải thiện độ tin cậy và hiệu quả của thiết bị điện, cải thiện lợi ích kinh tế của hoạt động và giảm chi phí bảo trì. Đây là một phương pháp rất tốt đang được quảng bá rộng rãi trong lĩnh vực bảo trì dự đoán hiện nay, và nó có thể nâng mức độ bảo trì và mức độ khỏe mạnh của thiết bị lên một mức cao hơn.
Công nghệ phát hiện hình ảnh hồng ngoại có thể được sử dụng để tiến hành phát hiện không tiếp xúc với thiết bị đang chạy, chụp ảnh phân bố trường nhiệt độ của thiết bị, đo giá trị nhiệt độ của bất kỳ bộ phận nào và chẩn đoán các lỗi bên ngoài và bên trong tương ứng, với thời gian thực, đo từ xa, trực quan và định lượng Với ưu điểm đo nhiệt độ rất thuận tiện và hiệu quả trong việc phát hiện các thiết bị đang vận hành và thiết bị trực tiếp của các nhà máy điện, trạm biến áp và đường dây tải điện.
Phương pháp sử dụng thiết bị chụp ảnh nhiệt để phát hiện thiết bị điện trực tuyến là phương pháp ghi nhiệt độ hồng ngoại. Phương pháp ghi nhiệt độ hồng ngoại là một công nghệ mới được sử dụng trong công nghiệp để phát hiện không phá hủy, kiểm tra hiệu suất thiết bị và nắm vững trạng thái hoạt động của nó. So với các phương pháp đo nhiệt độ truyền thống (chẳng hạn như cặp nhiệt điện, tấm sáp có điểm nóng chảy khác nhau, v.v. được đặt trên bề mặt hoặc thân của vật được đo), thiết bị tạo ảnh nhiệt có thể phát hiện nhiệt độ của điểm nóng theo thời gian thực, định lượng và trực tuyến trong một khoảng cách nhất định. , Nó cũng có thể vẽ hình ảnh nhiệt gradient nhiệt độ của thiết bị đang hoạt động, đồng thời có độ nhạy cao và không bị nhiễu bởi trường điện từ nên thuận tiện cho việc sử dụng tại chỗ. Nó có thể phát hiện các lỗi do nhiệt gây ra của thiết bị điện với độ phân giải cao 0.05 độ trong phạm vi rộng từ -20 độ đến 2000 độ , biểu hiện như nóng các mối nối dây hoặc kẹp và nóng cục bộ đốm trong thiết bị điện, v.v.
Công nghệ chẩn đoán hồng ngoại của thiết bị trực tiếp là một chủ đề mới. Đây là một công nghệ toàn diện sử dụng hiệu ứng làm nóng của thiết bị tích điện, sử dụng thiết bị đặc biệt để thu được thông tin bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt thiết bị, sau đó đánh giá trạng thái của thiết bị và bản chất của các khuyết tật.
2. Lý thuyết cơ bản hồng ngoại
Năm 1672, người ta phát hiện ra rằng ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) bao gồm ánh sáng có nhiều màu sắc khác nhau. Đồng thời, Newton đưa ra kết luận rằng ánh sáng đơn sắc có bản chất đơn giản hơn ánh sáng trắng. Sử dụng lăng kính lưỡng sắc để phân hủy ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) thành các ánh sáng đơn sắc đỏ, cam, vàng, lục, lam, lam, tím, v.v. Năm 1800, nhà vật lý người Anh F.W. quan điểm nhiệt. Khi đang nghiên cứu sức nóng của nhiều màu sắc ánh sáng khác nhau, anh ấy đã cố tình chặn cửa sổ đầu tiên của căn phòng tối bằng một tấm tối, đồng thời mở một lỗ hình chữ nhật trên tấm, và lắp một lăng kính bộ tách chùm tia vào lỗ. Khi ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính, nó bị phân hủy thành các dải ánh sáng có màu và nhiệt kế được sử dụng để đo nhiệt lượng chứa trong các dải ánh sáng có màu khác nhau. Để so sánh với nhiệt độ môi trường, Huxel đã sử dụng một số nhiệt kế đặt gần dải sáng màu làm nhiệt kế so sánh để đo nhiệt độ môi trường. Trong quá trình thí nghiệm, anh tình cờ phát hiện ra một hiện tượng kỳ lạ: nhiệt kế đặt ngoài ánh sáng đỏ có giá trị cao hơn nhiệt độ khác trong phòng. Sau khi thử và sai, cái gọi là vùng nhiệt độ cao có nhiệt độ cao nhất này luôn nằm bên ngoài đèn đỏ ở rìa của dải sáng. Vì vậy, ông tuyên bố rằng ngoài ánh sáng nhìn thấy được, còn có một "ánh sáng đỏ" mà mắt người không nhìn thấy được trong bức xạ do mặt trời phát ra. "Đèn đỏ" vô hình này nằm bên ngoài đèn đỏ và được gọi là đèn hồng ngoại. Hồng ngoại là một loại sóng điện từ, có cùng bản chất với sóng vô tuyến và ánh sáng nhìn thấy. Việc phát hiện ra tia hồng ngoại là một bước nhảy vọt trong hiểu biết của con người về tự nhiên và nó đã mở ra một con đường rộng lớn mới cho việc nghiên cứu, sử dụng và phát triển công nghệ hồng ngoại.
Bước sóng của tia hồng ngoại nằm trong khoảng 0.76 và 100 μm. Theo phạm vi bước sóng, nó có thể được chia thành bốn loại: hồng ngoại gần, hồng ngoại trung bình, hồng ngoại xa và hồng ngoại cực xa. Vị trí của nó trong quang phổ liên tục của sóng điện từ là vùng nằm giữa sóng vô tuyến và ánh sáng khả kiến. . Bức xạ hồng ngoại là một trong những bức xạ điện từ rộng lớn nhất trong tự nhiên. Nó dựa trên thực tế là bất kỳ vật thể nào cũng sẽ tạo ra các chuyển động không đều của phân tử và nguyên tử trong môi trường thông thường và liên tục phát ra năng lượng hồng ngoại nhiệt, các phân tử và nguyên tử. Vận động càng mãnh liệt thì năng lượng tỏa ra càng lớn và ngược lại, năng lượng tỏa ra càng nhỏ.
Các vật thể có nhiệt độ trên 0 sẽ phát ra tia hồng ngoại do chuyển động phân tử của chính chúng. Sau khi tín hiệu năng lượng do vật thể phát ra được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng máy dò hồng ngoại, tín hiệu đầu ra của thiết bị hình ảnh có thể mô phỏng hoàn toàn sự phân bố không gian của nhiệt độ bề mặt của vật thể được quét từng cái một. Sau khi được hệ thống điện tử xử lý, nó sẽ được truyền lên màn hình hiển thị và thu được Ảnh nhiệt tương ứng với sự phân bổ nhiệt trên bề mặt vật thể. Sử dụng phương pháp này, có thể nhận ra hình ảnh trạng thái nhiệt đường dài và phép đo nhiệt độ của mục tiêu và phân tích và đánh giá.
