紅外檢測(cè)器,紅外檢測(cè)器是什么意思

紅外檢測(cè)就是利用紅外輻射原理對(duì)設(shè)備或材料及其它物體的表面進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量的專門技術(shù)，也是采集物體表面溫度信息的一種手段。

紅外檢測(cè)的原理

紅外線檢測(cè)物體表面溫度分布的變化如圖1所示。

圖1 紅外檢測(cè)物體表面溫度變化示意

從圖中可見，熱流注入是均勻的，對(duì)無缺陷的物體，正面和背面的溫度場(chǎng)分布基本上是均勻的，如果物體內(nèi)部存在缺陷，在缺陷處溫度分布將發(fā)生變化，對(duì)于隔熱性的缺陷，正面檢測(cè)方式，缺陷處因熱量堆積呈“熱點(diǎn)”，背面檢測(cè)時(shí)，缺陷處則是低溫點(diǎn)；而對(duì)于導(dǎo)熱性的缺陷，正面檢測(cè)時(shí)，缺陷處的溫度是低溫點(diǎn)，背面檢測(cè)到缺陷處的溫度是“熱點(diǎn)”?？梢?，采用紅外檢測(cè)技術(shù)，可以形象地檢測(cè)出材料表層與淺層缺陷和范圍。

當(dāng)一個(gè)物體本身具有不同于周圍環(huán)境的溫度時(shí)，不論物體的溫度高于環(huán)境溫度，還是低于環(huán)境溫度；也不論物體的高溫來自外部熱量的注入，還是由于在其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量造成，都會(huì)在該物體內(nèi)部產(chǎn)生熱量的流動(dòng)。熱流在物體內(nèi)部擴(kuò)散和傳遞的路徑中，將會(huì)由于材料或投射的熱物理性質(zhì)不同，或受阻堆積，或通暢無阻傳遞，最終會(huì)在物體表面形成相應(yīng)的“熱區(qū)”和“冷區(qū)”，這種由里及表出現(xiàn)的溫差現(xiàn)象，就是紅外檢測(cè)的基本原理。

紅外檢測(cè)器的分類

紅外的檢測(cè)器是紅外分光光度計(jì)的重要組成部分，紅外的檢測(cè)器也有多種。

紅外檢測(cè)器分為熱電檢測(cè)器和光檢測(cè)器兩類。熱電檢測(cè)器是將紅外的輻射熱能轉(zhuǎn)化為電能，從而檢測(cè)電信號(hào)來測(cè)量紅外線的強(qiáng)弱。光檢測(cè)器則是利用紅外線的熱能使得檢測(cè)器的溫度發(fā)生改變，從而導(dǎo)電性發(fā)生變化，此時(shí)通過測(cè)量電阻來衡量紅外信號(hào)的強(qiáng)弱。

熱電檢測(cè)器有：DTGS（氘化硫三肽）、LiTaPO3（鉭酸鋰）等。

光檢測(cè)器有：MCT（汞鉻碲）、InTe（銻化銦）等。

紅外檢測(cè)的基本方法

紅外檢測(cè)的基本方法分為兩大類型，即被動(dòng)式和主動(dòng)式。被動(dòng)式的紅外檢測(cè)在設(shè)備的紅外檢測(cè)診斷技術(shù)中應(yīng)用比較多；主動(dòng)式的紅外檢測(cè)又可分為單面法和雙面法

紅外檢測(cè)中對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱方式也分為穩(wěn)態(tài)加熱和非穩(wěn)態(tài)加熱。

紅外檢測(cè)儀器的安裝和運(yùn)載方式有固定式、便攜式、車載式和機(jī)載式(直升機(jī)裝載)等多種。

（1）被動(dòng)式紅外檢測(cè)

所謂被動(dòng)式系指進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí)不對(duì)被測(cè)目標(biāo)加熱，僅僅利用被測(cè)目標(biāo)的溫度不同于周圍環(huán)境溫度的條件，在被測(cè)目標(biāo)與環(huán)境的熱交換過程中進(jìn)行紅外檢測(cè)的方式。被動(dòng)式紅外檢測(cè)應(yīng)用于運(yùn)行中的設(shè)備、元器件和科學(xué)試驗(yàn)中。由于它不需要附加熱源，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基本都采用這種方式。

（2）主動(dòng)式紅外檢測(cè)

主動(dòng)式紅外檢測(cè)是在進(jìn)行紅外檢測(cè)之前對(duì)被測(cè)目標(biāo)主動(dòng)加熱，加熱源可來自被測(cè)目標(biāo)的外部或在其內(nèi)部，加熱的方式有穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種，紅外檢測(cè)根據(jù)不同情況可在加熱過程當(dāng)中進(jìn)行，也可在停止加熱有一定時(shí)間后進(jìn)行。

1）單面法：對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱和紅外檢測(cè)在被測(cè)目標(biāo)的同一側(cè)面進(jìn)行。

2）雙面法：相對(duì)于上述的單面法而言，雙面法是把對(duì)被測(cè)目標(biāo)的加熱和紅外檢測(cè)分別

在目標(biāo)的正、反兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行。

（3）加熱方式

1）穩(wěn)態(tài)加熱：將被測(cè)目標(biāo)加熱到其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，再把它置放于一個(gè)低于(或高于)該恒定溫度的環(huán)境中進(jìn)行紅外檢測(cè)。

這種方式多用于材料的質(zhì)量檢測(cè)，如被測(cè)物內(nèi)部有裂紋、孔洞或脫粘等缺陷時(shí)，則被測(cè)物與環(huán)境的熱交換中熱流將受到缺陷的阻礙，其相應(yīng)的外表面就會(huì)產(chǎn)生溫度的變化，與沒有缺陷的表面相比則會(huì)出現(xiàn)溫差。

2）非穩(wěn)態(tài)加熱：對(duì)被測(cè)目標(biāo)加熱，不需要使其內(nèi)部溫度達(dá)到均勻穩(wěn)定狀態(tài)，而在它的內(nèi)部溫度尚不均勻、具有導(dǎo)熱的過程中即進(jìn)行紅外檢測(cè)。

3)如將熱量均勻地注入被測(cè)目標(biāo)，熱流進(jìn)入內(nèi)部的速度要由它的內(nèi)部狀況決定，若內(nèi)部有缺陷，則會(huì)成為阻檔熱流的熱阻，經(jīng)一定時(shí)間會(huì)產(chǎn)生熱量堆積，在其相應(yīng)的表面會(huì)產(chǎn)生熱的異常。缺陷造成的熱流變化取決于缺陷的位置、走向、幾何尺寸和材料的熱物理性能。

紅外檢測(cè)儀器的安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)方式

（1）固定式：用于對(duì)旋轉(zhuǎn)型設(shè)備故障的監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)在線產(chǎn)品工藝、質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。

（2）便攜式：便攜式的紅外檢測(cè)儀器應(yīng)用十分廣泛，在日常巡檢、定期普測(cè)、配合設(shè)備檢修和跟蹤監(jiān)測(cè)中都要使用(主要使用或配合使用)便攜式儀器。

（3）車載式：在進(jìn)行設(shè)備的定期普測(cè)時(shí)，由于被測(cè)設(shè)備數(shù)量多、檢測(cè)路線長(zhǎng)，必須采用車載式檢測(cè)。車載式是把熱像儀裝載在汽車(或其它車輛)上，可以使用兩組測(cè)距不同的鏡頭攝取遠(yuǎn)、近兩處設(shè)備的紅外圖像；對(duì)于汽車不能到達(dá)的目標(biāo)，則步行到位檢測(cè)；車內(nèi)有圖像監(jiān)視器顯示，操作者發(fā)現(xiàn)異常(包括需要立即檢修和進(jìn)一步調(diào)查監(jiān)測(cè)兩種情況)，則立即在車上紀(jì)錄并打印，及時(shí)向主管人員遞交紅外檢測(cè)報(bào)告；遇有緊急情況需要及時(shí)處理，可采用無線電電話取得聯(lián)系。

（4）機(jī)載式：對(duì)于需要在上空檢測(cè)的目標(biāo)，特別是極長(zhǎng)距離、人員和車輛都不便到達(dá)的高山峻嶺處的設(shè)備檢測(cè)，應(yīng)該采用直升機(jī)機(jī)裝載熱像儀進(jìn)行。

紅外檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)

紅外檢測(cè)作為非破壞檢測(cè)眾多方法中的一個(gè)，它們的功能在相比之下是各有特色，但紅外檢測(cè)卻有其獨(dú)到之處，形成了它的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，可完成X射線、超音波、聲發(fā)射及激光全息檢測(cè)等技術(shù)無法擔(dān)任的檢測(cè)。

（1）非接觸性：紅外檢測(cè)的實(shí)施是不需要接觸被檢目標(biāo)的，被檢物體可靜可動(dòng)，可以是具有高達(dá)數(shù)千攝氏度的熱體，也可以是溫度很低的冷體。所以，紅外檢測(cè)的應(yīng)用范圍極為寬廣，且便于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)設(shè)備、材料和產(chǎn)品的檢驗(yàn)和測(cè)量。

（2）安全性極強(qiáng)：由于紅外檢測(cè)本身是探測(cè)自然界無處不在的紅外輻射，所以它的檢測(cè)過程對(duì)人員和設(shè)備材料都不會(huì)構(gòu)成任何危害；而它的檢測(cè)方式又是不接觸被檢目標(biāo)，因而被檢目標(biāo)即使是有害于人類健康的物體，也將由于紅外技術(shù)的遙控檢測(cè)而避免了危險(xiǎn)。

（3）檢測(cè)準(zhǔn)確：紅外檢測(cè)的溫度分辨率和空間分辨率都可以達(dá)到相當(dāng)高的水平，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確率很高。例如，它能檢測(cè)出0.1℃，甚至0.01℃的溫差；它也能在數(shù)毫米大小的目標(biāo)上檢測(cè)出其溫度場(chǎng)的分布；紅外顯微檢測(cè)甚至還可以檢測(cè)小到0.025mm左右的物體表面，這在線路板的診斷上十分有用。在某種意義上說，只要設(shè)備或材料的故障缺陷能夠影響熱流在其內(nèi)部傳遞，紅外檢測(cè)方法就不受該物體的結(jié)構(gòu)限制而能夠探測(cè)出來。

（4）操作便捷：由于紅外檢測(cè)設(shè)備與其它相比是比較簡(jiǎn)單的，但其檢測(cè)速度卻很高，如紅外探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間都是以μs或ms計(jì)，掃描一個(gè)物體只需要數(shù)秒或數(shù)分鐘即可完成，特別是在紅外設(shè)備診斷技術(shù)的應(yīng)用中，往往是在設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中就已進(jìn)行完了紅外檢測(cè)，對(duì)其他方面很少帶來麻煩，而檢測(cè)結(jié)果的控制和處理保存也相當(dāng)簡(jiǎn)便。