1.漏電保護器測試儀應用及基礎理論解釋

　　1800年，英國物理學家F. W. 赫胥爾發現了紅外線，從此開辟了人類應用紅外技術的廣闊道路。在**次世界大戰中，德國人用紅外變像管作為光電轉換器件，研制出了主動式夜視儀和紅外通信設備，為紅外技術的發展奠定了基礎。

　　二次世界大戰后，首先由美國經過近一年的探索，開發研制的**代用于**領域的紅外成像裝置，稱之為紅外尋視系統(FLIR)，它是利用光學機械系統對被測目標的紅外輻射掃描。由光子探測器接收兩維紅外輻射跡象，經光電轉換及一系列儀器處理，形成視頻圖像信號。這種系統、原始的形式是一種非實時的自動溫度分布記錄儀，后來隨著五十年代銻化銦和鍺摻汞光子探測器的發展，才開始出現高速掃描及實時顯示目標熱圖像的系統。

　　六十年代早期，瑞典研制成功**代紅外成像裝置，它是在紅外尋視系統的基礎上以增加了測溫的功能，稱之為紅外熱像儀。

　　開始由于保密的原因，在發達的國家中也**于**，投入應用的熱成像裝置可的黑夜或濃厚幕云霧中探測對方的目標，探測偽裝的目標和高速運動的目標。由于有國家經費的支撐，投入的研制開發費用很大，儀器的成本也很高。以后考慮到在工業生產發展中的實用性，結合工業紅外探測的特點，采取壓縮儀器造價。降低生產成本并根據民用的要求，通過減小掃描速度來提高圖像分辨率等措施逐漸發展到民用領域。

　　六十年代中期，瑞典研制出**套工業用的實時成像系統(THV)，該系統由液氮致冷，110V電源電壓供電，重約35公斤，因此使用中便攜性很差，經過對儀器的幾代改進，1986年研制的紅外熱像儀已無需液氮或高壓氣，而以熱電方式致冷，可用電池供電;1988年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，重量小于7公斤，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。

　　九十年代中期，美國首先研制成功由**技術(FPA)轉民用并商品化的新一紅外熱像儀(CCD)屬焦平面陣列式結構的一種凝成像裝置，技術功能更加先進，現場測溫時只需對準目標攝取圖像，并將上述信息存儲到機內的PC卡上，即完成全部操作，各種參數的設定可回到室內用軟件進行修改和分析數據，*后直接得出檢測報告，由于技術的改進和結構的改變，取代了復雜的機械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可方便地操作。

　　2.紅外熱像儀的應用

　　熱像儀作為一種紅外成像儀器，不但在**應用中占有很重要的地位，在民用方面也具有很強的生命力。它除具有紅外測溫儀的優點(如非接觸、快速、能對運動目標和微小目標測溫等)外，還具有下列優點：

　　⑴ 直觀地顯示物體表面的溫度場。紅外測溫儀只能顯示物體表面某一小區域或某一點的溫度值，而熱像儀則可以同時測量物體表面各點溫度的高低，并以圖像形式顯示出來。

　　⑵ 溫度分辨率高。紅外測溫儀由于各種因素的影響，很難分辨0.1以下的溫差，而熱像儀由于可以同時顯示出兩點的溫度值，因而能準確區分很小的溫差，甚至可達0.01;

　　⑶ 可采用多種顯示方式。熱像儀輸出的視頻信號包含目標的大量信息，可用多種方式顯示出來。例如，對視頻信號進行假彩色處理，便可由不同顏色顯示不同溫度的熱圖像;若反視頻信號進行模數轉換處理，即可用數字顯示物體各點的溫度值;

　　⑷ 可進行數據存儲和計算機處理。熱像儀輸出的視頻信號，可用數字存儲器存儲，或用錄像帶記錄，這樣既可長期保持又可用計算機作運算處理。

　　熱像儀在**和民用方面都有廣泛的應用。隨著熱成像技術的成熟，各種低成本適于民用的熱像儀的問世，它在國民經濟各部門發揮著越來越大的作用。在工業生產中，許多設備常處于高溫、高壓和高速運行狀態，應用紅外熱像儀對這些設備進行檢測和監控，既能保證設備的**運轉，又能發現異常情況以便及時排除隱患。同時，利用熱像儀還可進行工業產品質量控制和管理。例如，在鋼鐵工業中的高爐和轉爐所用耐火材料的燒蝕磨損情況，可用熱像儀進行觀測，及時采取措施檢修，防止事故發生。又如，在石化工業中，熱像儀可監視生產設備和管道的運行情況，隨時提供有關沉淀形成、流動阻塞、漏熱溫度隔熱材料變質等數據。再如，在電力工業中，發電機組、高壓輸電和配電線路可用熱像儀沿線掃查，找出故障隱患，及時排除，杜絕事故的發生。在電子工業中，也可用熱像儀檢查半導體器件、集成電路和印刷電路板等的質量情況，發現其他方法難以找到的故障。

　　此外，紅外熱像儀在醫療、治安、消防、考古、交通、農業和地質等許多領域均有重要的應用。如建筑物漏熱查尋、森林探火、火源尋找、海上救護、礦石斷裂判別、導彈發動機檢查、公安偵察以及各種材料及制品質無損檢查等。

　　3漏電保護器測試儀應用及基礎理論解釋

　　1672年，人們發現太陽光(白光)是由各種顏色的光復合而成，同時，牛頓做出了單色光在性質上比白色光更簡單的有名結論。使用分光棱鏡就把太陽光(白光)分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各色單色光。1800年，英國物理學家F. W. 赫胥爾從熱的觀點來研究各種色光時，發現了紅外線。他在研究各種色光的熱量時，有意地把暗室的**的窗戶用暗板堵住，并在板上開了一個矩形孔，孔內裝一個分光棱鏡。當太陽光通過棱鏡時，便被分解為彩色光帶，并用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。為了與環境溫度進行比較，赫胥爾用在彩色光帶附近放幾支作為比較用的溫度計來測定周圍環境溫度。試驗中，他偶然發現一個奇怪的現象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內其他溫度的批示數值高。經過反復試驗，這個所謂熱量*多的高溫區，總是位于光帶*邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“專線”，這種看不見的“專線”位于紅色光外側，叫做紅外線。紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質，紅外線的發現是人類對自然認識的一次飛躍，對研究、利用和發展紅外技術領域開辟了一條全新的廣闊道路。

　　紅外線的波長在0.76~100μm之間，按波長的范圍可分為近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四類，它在電磁波連續頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區域。

　　紅外線輻射是自然界存在的一種*為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規環境下都會產生自身的分子和原子無規則的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。

　　溫度在**零度以上的物體，都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉換成電信號后，成像裝置的輸出信號就可以完全一一對應地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經電子系統處理，傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應的熱像圖。運用這一方法，便能實現對目標進行遠距離熱狀態圖像成像和測溫并進行分析判斷。

　　4.漏電保護器測試儀應用及基礎理論解釋的原理

　　紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(目前先進的焦平面技術則省去了光機掃描系統)接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，在光學系統和紅外探測器之間，有一個光機掃描機構(焦平面熱像儀無此機構)對被測物體的紅外熱像進行掃描，并聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監測器顯示紅外熱像圖。

　　這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應;實質上是被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號非常弱，與可見光圖像相比，缺少層次和立體感，因此，在實際動作過程中為更有效地判斷被測目標的紅外熱分布場，常采用一些輔助措施來增加儀器的實用功能，如圖像亮度、對比度的控制，實標校正，偽色彩描繪等高線和直方進行數**算、打印等。

　　5.漏電保護器測試儀應用及基礎理論解釋的參數

　　(1) 工作波段 工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應波長區域，一般是3~5μm或8~12μm。

　　(2) 探測器類型 探測器類型是指使用的一種紅外器件。如采用單元或多元(元數8、10、16、23、48、55、60、120、180等)，采用硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PnSe)、碲化銦(InSb)、碲鎘汞(HgCdTe)、碲錫鉛(PbSnTe)、鍺摻雜(Ge：X)和硅摻雜(Si：X)等。

　　(3) 掃描制式 一般為我國標準電視制式，PAL制式。

　　(4) 顯示方式 指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。

　　(5) 溫度測定范圍 指測定溫度的*低限與*高限的溫度值的范圍。

　　(6) 測溫準確度 指紅外熱像儀測溫的*大誤差與儀器量程之比的百分數。

　　(7) *大工作時間 紅外熱像儀允許連續的工作時間。

　　6.漏電保護器測試儀應用及基礎理論解釋的分類

　　紅外熱像儀一般分光機掃描成像系統和非掃描成像系統。

　　光機掃描成像系統采用單元或多元(元數有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光電導或光伏紅外探測器，用單元探測器時速度慢，主要是幀幅響應的時間不夠快，多元陣列探測器可做成高速實時熱像儀。

　　非掃描成像的熱像儀，分紅外熱電視和焦平面紅外熱像儀。 紅外熱電視是通過熱釋電攝像管(PEV)接受被測目標物體的表面紅外輻射，并把目標內熱輻射分布的不可見熱圖像轉變成視頻信號，因此，熱釋點攝像管是紅外熱電視的光鍵器件，它是一種實時成像，寬譜成像(對3~5μm及8~14μm有較好的頻率響應)具有中等分辨率的熱成像器件，主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。其技術功能是將被測目標的紅外輻射線通過透鏡聚焦成像到熱釋電攝像管，采用常溫熱電視探測器和電子束掃描及靶面成像技術來實現的。 如近幾年推出的陣列式凝視成像的焦平面熱像儀，屬新一代的熱成像裝置，在性能上大大優于光機掃描式熱像儀，逐步取代光機掃描式熱像儀的趨勢。其關鍵技術是探測器由單片集成電路組成，被測目標的整個視野都聚焦在上面，并且圖像更加清晰，使用更加方便，儀器非常小巧輕便，同時具有自動調焦圖像凍結，連續放大，點溫、線溫、等溫和語音注釋圖像等功能，儀器采用PC卡，存儲容量可高達500幅圖像。

　　電力帶電設備內外部故障的紅外診斷

　　帶電設備紅外診斷技術是研究和應用紅外檢測技術獲取帶電設備的致熱效應從設備表面發出的紅外輻射信息，進而判斷設備缺陷性質的一門綜合技術

　　以下內容是在大量的紅外熱圖測試結果中總結而出的一些經驗。由于作者是非電力系統的專業人士，難免會出現錯誤，希望各專家多原諒，并加以指正。

　　1.變壓器的紅外熱像圖：

　　高、中、低壓套管

　　引起變壓器套管在運行過程中發生故障通常是因為：局部放電、缺油、導電桿連接**、套管表面積污嚴重、套管瓷質**和介質損耗增大等原因引起。

　　對于高壓套管，不少故障是因為假油位造成主絕緣**產生放電的。對于假油位，熱圖會有一明顯的油位層，如已發生放電，則有明顯的發熱區。

　　變壓器箱體

　　變壓器本體在運行中通常會出箱體局部過熱、渦流、冷卻裝置及油路等故障。

　　變壓器油枕

　　用紅外熱像儀對油枕運行檢測，可以看到油位的高低，油分界面清晰可見。

　　2.電抗器紅外熱像圖：

　　電抗器的故障可以分為：渦流、非渦流引起的箱體局部發熱和冷卻裝置及油路等缺陷。

　　平波電抗器

　　渦流引起內環發熱。

　　電抗器套管接頭

　　導管出口導體連接**，漏磁引起的箱體渦流和冷卻裝置故障等。

　　3.避雷器的紅外熱像圖

　　避雷器的種類大概分為：閥型避雷器和氧化鋅避雷器。避雷器事故的原因是多種多樣的，有產品質量問題，有長期運行內部元件老化問題等等，但*常見的還是避雷器內部進水受潮造成其閃絡。其中閥型避雷器的故障多為內部受潮或并聯電阻斷裂，而氧化鋅避雷器的故障通常表現為內部受潮(密封**)和老化。

　　設備正常運行時，金屬氧化物避雷器和閥型避雷器*大的區別是：金屬氧化物避雷器的功率損耗較大，并且該功率損耗產生的溫度直接影響其預期運行壽命。內部受潮和內部元件老化是導致這類氧化物避雷器的主要原因。

　　4.電容器的紅外熱圖

　　電容器出現缺陷的原因：介質損耗增大、內部放電和缺油等。

　　5.斷路器的紅外熱圖

　　斷路器分為少油斷路器和多油斷路器，它們出現缺陷的原因比較多。少油斷路器出現的故障大概為：外部接觸**引起的導流過熱故障、絕緣瓷套內部受潮、動靜觸頭接觸**、缺油、中間觸頭接**和靜觸頭基座接觸**。而多油斷路器出現的故障為：外部接觸**、內部觸頭接觸**和內部受潮等。

　　6.絕緣子串的紅外熱圖

　　瓷質**、污積、低值和零值是造成絕緣子出現故障的主要原因。

　　7.互感器的紅外熱圖

　　互感器分為：電流互感器和電壓互感器。它們一般出現如下故障：絕緣故障、線圈和鐵芯故障、內連接故障和缺油。

　　8.發電機的紅外熱圖發電機一般出現的故障為：

　　定子鐵芯絕緣缺陷、定子線棒接頭和電刷和集電環接觸**。

　　9.電力電纜和導線的紅外熱圖

　　電力電纜的故障分類

　　電纜頭三相出線接頭**引起的導流過熱故障、內部接頭接觸**引起的導流過熱故障、電纜頭局部絕緣故障、電纜出線套管的故障等等。

　　導線故障

　　導線質量**、絕緣故障。

　　10.隔離開關的紅外熱圖

　　隔離開關的故障分類：瓷柱表面污積、瓷柱裂縫、絕緣劣化和隔離接觸**。

　　11.高壓輸電導線和壓接管的紅外熱圖