Archive for 2月, 2021

醫療及獸醫應用領域熱成像技術

動物身體發出的紅外熱能難逃紅外熱像儀的“法眼”。經過培訓後的獸醫可通過熱圖像診斷動物體內血流是否異常。血流增加或減少與否,是診斷健康問題的重要指征。

生理性成像是新陳代謝的一種功能。生理性成像可能會在解剖結束前發生改變並呈現。熱成像技術(或熱成像)因其可作為動物的代謝變化而被視為生理性成像。例如,對受傷的肌腱進行加熱便是如此。

馬科類動物熱成像技術

熱成像技術是對溫度進行定性評估。紅外熱像儀可自動測量溫度,顯示熱圖像,並用不同顏色表示不同溫度。 “熱點”可表明是否存在炎症或環量是否增加。通常可以從直接覆於傷口上的皮膚中看到熱點。冷點是指通常由於腫脹、血栓或疤痕組織而引起的血供應減少。

使用熱像儀時有可能會出現“人為現象”,因此在診斷時經驗非常重要。 如果腿部被包裹或使用了發皰藥或塗覆藥,便會顯示為熱量增加區域。熱對稱性是規則之一- 您可以將某一解剖區域與另一側的相同區域進行比較(即,前腿外側對前腿外側)。

炎症

熱成像技術可用來測定觸診中疼痛部位是否存在炎症,或用來檢測無明顯疼痛或症狀時血流增加區域(亞臨床炎症)。大部分馬在出現跛腳時會出現不止一處問題。熱成像技術也會幫助檢測次要問題區域。

人們發現,在可以觀測到臨床跛行之前兩個周,肌腱和關節便會出現炎症變化。

肌肉損傷

熱成像技術的一個寶貴價值便是可用於檢測肌肉損傷。它可定位積弱或肌肉組織炎症位置。也可在臨床症狀明顯之前顯示其萎縮情況。萎縮是可以視為與另一側相比其血液循環的持續減少。

神經損傷

由於直接外傷或其他傷口或疾病引發神經外傷會影響血流,可使用熱成像技術進行觀測。

預防醫學

熱成像技術也可用來評估鍛煉前後脈管係統及組織的血流情況。

其他用途還包括購買前測試、檢查馬鞍是否合適、進行培訓輔助以便防止受傷、賽前檢查、馬蹄平衡檢查及肌腱損傷後的治療等。可以看出,該診斷工具具有無創性,十分可靠,且具有多種不同用處。

紅外熱成像儀在設備狀態檢測中的應用

工欲善其事,必先利其器。隨著現代化生產設備日益大型、連續、高度自動化、智能化方向的發展,傳統的“望、聞、摸”的手段不再有效,而先進的專業診斷工具必將成為點檢人員的標配。

常見的專業診斷工具中,紅外檢測儀器主要有紅外測溫儀和紅外熱成像儀。

相對而言,紅外熱成像儀比紅外測溫儀在性能上有著非常突出的優勢:可測距離較長,可捕獲被測目標的整體溫度分布,快速發現高溫、低溫點,從而避免漏檢,可在拍攝的同時自動保存可見光圖像,用於後期對比,是最適合維修領域設備狀態監測與檢測的現代儀器。

熱成像儀在各行業的應用

1、電力

現狀:電力係統一旦故障,影響巨大,故障預防成為迫切需要,但是故障前期往往無法通過普通檢測手段發現。

熱像儀價值:可提前對設備進行測溫,判斷有可能發生的故障點,降低維修成本,確保高效以及安全的生產。

紅外熱像儀可以遠距離檢測輸電線路的電力金具(接續管、耐張線夾、調整板、二線聯板等)的熱缺陷,保障供電安全。

用電側的各種開關、接觸器、變壓器等設備的觸頭因氧化、腐蝕、鬆動等原因產生的異常熱現象,都可以通過紅外熱像儀及時發現。

變電站中有許多觸頭、開關、套管夾等,由於接觸不良、腐蝕或內部異常等各種原因會出現異常過熱,嚴重影響安全供電,使用紅外熱像儀可以準確地檢測出過熱點,及時排除隱患。

2、冶金

現狀:鋼鐵冶金中,許多工業設備,如高爐爐體、鋼包和其他有耐火材料內襯的設備,以及大型軋鋼機組的主電機等關鍵設備都需要進行測溫,分析,以確保設備正常運行。

熱像儀價值:冶金過程中,紅外熱像儀可以對設備進行測溫,發現設備的異常及產品品質缺陷。

熱風爐襯裏在生產中可能破損,造成安全隱患,使用紅外熱像儀可以直觀檢測襯裏的破損位置,及時進行檢修,保障生產安全。

高爐風口、送風支管,冷卻壁等設備因其承受高溫腐蝕、熱疲勞、磨粒衝蝕等惡劣環境,使用壽命較短,故障率較高,紅外熱像儀可以進行預測性維護,排除隱患。

通過紅外熱像儀可以檢測魚雷車襯裏損壞狀況,沉渣位置,從而避免鐵水泄漏等事故發生。

3、石化

現狀:石化領域是我國的支柱產業,油田,采油廠,煉化廠,化工廠遍布全國。石化領域生產過程涉及的物料危險性大,發生火災、爆炸概率高。而且石化生產工藝技術複雜,運行條件苛刻,易出現突發災難性事故。

熱像儀價值:通過熱成像手持測溫實現石化工業的設備測溫,最大程度減少事故損失。

使用熱像儀可以檢測管道堵塞、減薄、腐蝕、滲漏等故障,避免對環境及生產造成影響。

紅外熱像儀可以直接在外表麵拍攝出儲罐狀態,避免空關罐或溢罐事故消除潛在危險。

熱像儀可以觀測反應釜可能出現的泄露或內襯損壞,避免發生重大的環境安全和人身安全事故,避免給企業帶來重大的損失。

4、建築

現狀:建築行業中,有一些問題會造成比較大的麻煩,需要趁早發現,及時處理。例如牆壁裂縫、中空導致滲漏;地暖質量不合格導致冷熱不均勻等。

熱像儀價值:通過溫度檢測,及時發現不良狀況,減小後期維護成本。

熱像儀能夠通過熱圖直觀地顯示建築物節能效果、快速對節能材料的缺損進行檢測,準確地對節能效果進行評估。

物業管理中不論是暖通還是給排水等一係列跑、冒、滴、漏問題,通過熱像儀都可以直觀的體現。

熱成像在地暖的鋪設、驗收、故障排除等環節中有廣泛的應用,直觀的熱圖可以幫助工程師做出準確的判斷和定位。

5、製造

現狀:製造業中,工藝控製,電子集成,機電運行等諸多環節涉及預防缺陷,查找問題。但這些工作卻很難用常規手段來檢測。

熱像儀價值:上段文字中的一些問題,往往伴隨著溫度異常的情況,故用手持測溫熱像儀可以有效進行探測,判別。

發動機是汽車的核心部件,溫度過高或過低都會影響發動機正常工作,降低壽命。用手持測溫熱像儀檢測其溫度情況,預防相關問題產生。

電路元器件在工作時,通常會有電流通過,繼而產生熱量,電路不同的設計,元器件不同的工作狀態,熱量分布也會相應不同。用手持測溫熱像儀進行測溫,進而分析電路設計是否合理,元器件是否正常工作。

液晶屏的亮度和壽命與溫升控製直接相關,因此溫度值是液晶屏生產測試過程中的一個重要指標。液晶屏的表麵溫度要控製到 50 度以內,並且需要有比較好的均勻性。熱像儀拍攝出的熱圖是直觀的檢測手段。

本文來自中國核技術網編輯發布

熱像儀對人體有害嗎?

不用體溫計,也沒有接觸,是如何實現快速精確的測量體溫呢? 做體溫檢測的紅外熱像儀對人體有害嗎?

熱成像測溫係統(熱成像相機+黑體),可實現遠距離、大麵積檢測,在30℃~45℃測量範圍內,測溫精度高達±0.3℃,一旦發現異常體溫人員,係統自動預警,並啟動複查方案。

熱成像攝像機就是通過采集物體發出的紅外電磁波,將紅外信號轉化成電信號,再通過信號處理係統將輻射能量即溫度通過不同灰度顯示出來,灰度的不同代表溫度不同從而計算出物體溫度,並輸出便於肉眼識別的偽彩色圖像。 這樣,熱成像攝像機就很好的解決了傳統測溫需要人員近距離接觸的問題,實現非接觸式測溫,減少交叉感染的風險。

而黑體,作為標定紅外係統的基準源,能夠吸收外來的全部紅外電磁波,並且不會產生任何反射與透射,但是可以向外輻射紅外電磁波的理想化物體,即黑體的輻射率與吸收率為1,透射率為0。 也就是說,絕對黑體隻發射紅外電磁波,但不反射外界環境的電磁波,使其輻射情況隻於溫度有關,有效避免外界環境幹擾以及自身材料影響。

芯片解密小編認為熱像儀的測溫原理是被動接收物體發出的紅外輻射來成像與測溫,而所有超過絕對零度(-273.15攝氏度)的物體都會發出紅外輻射。 所以,用熱像儀測量體溫,對人體沒有傷害。

本文來自搜狐網站編輯發布

紅外熱成像技術在文物保護中應用

據統計,2010年至今,已有34處全國重點文物保護單位內出現火情和發生火災事故,很多重要的文物建築在熊熊大火中受到嚴重損毀甚至全部滅失。從近些年的文物古建築火災來看,雖然總量不大,但損失大、影響大。某市博物館通過在省級文物保護單位—某博物館安裝使用熱成像防火技術,經過半年來的運行,熱成像防火技術具有高靈敏的反應度、極低的誤報率以及運行的穩定性等優點。通過試運行,證實其防火技術可以在文物保護中大顯身手,是文物保護領域的創新技術,可實現文物保護的關口前移和實施源頭保護,可實現精準的文物防火和防盜。

傳統木構文物的防火技術

木構文物的防火技術,目前隻有利用煙霧感應器和溫度感應器來感知火情的傳統技術。煙霧感應器和溫度感應器屬於被動接收式防火技術,隻有煙霧或者高溫到達感應器區域才能被感應到,而此時火情已經較大,危害已經造成。煙霧或者溫度感應器無法及時發現火情萌發,這是其致命的缺點。此外,利用高清可見光監控來發現火情,此類技術的缺點是需要監控到大麵積的煙和火之後才能看到,而且主要依靠人工查看實時監控,防火效率低,無法真正做到預防火災,把損失降到最低。從以上傳統的防火方案來看,防火效率普遍低下,無法完全避免火災造成的損毀。

熱成像技術在木構文物防火上的優勢

在木構文物古建築內外建立一套基於熱成像應用的高精度防火係統,可實現對文物火災的預防,熱成像防火係統可快速準確發現起火點,將火情扼殺在萌芽的初起階段。通過熱成像技術可監測到木構文物內部空間的溫度異常,發現火情更快速、預報火警更準確、火警處置更高效,實現科學防火,最大化降低損失。在木構古建築或在博物館內外安裝熱成像係統,可全麵監測到防火區域的正常工作溫度以及起火點溫度,在起火點溫度與正常溫度之間取一個值作為熱成像係統的報警閾值,監測區域內隻要有溫度超過閾值,熱成像係統就會發送報警信號給軟件平台,而軟件平台則會將該報警信息同步通知值班人員,以便管理人員盡早處理火情隱患。平台還可通過聯動聲音(通話)、圖像、短信、微信、郵件等方式同步發送給其他工作人員手機上。

熱成像技術在木構文物防火上的優勢主要有:

優勢一:發現火情特別快。是以秒為單位,這一點在木構文物上防火是非常重要的。我們知道木構古建築由於建成時間比較久遠,建築物內部比較幹燥,耐火等級非常之低,這也是中國傳統木構古建築的弱點所在。木構古建築發生火災與其他建築物發生火災一樣,初起火源非常重要,都是以秒來衡量的,在火災的初起階段,主要特征是初起煙霧大,可燃物質燃燒麵積小,火焰不高,輻射熱不強,火勢發展比較緩慢,這個階段是滅火的最好時機。如果管理人員發現的早,用滅火器或者一桶水馬上就可以將起火點的火源撲滅,完全可以避免更大的損失。

優勢二:可穿透能力特別強。可以穿透霧、雨、雪的能力,能適應全天候條件下成像。大氣、雲霧煙塵等會吸收可見光和近紅外線,但是對於3~5微米(中波紅外區)和8~14微米(長波紅外區)的熱紅外線卻是透明的,這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口,可以使人們在完全無光的夜晚,或是在煙雲密布的火場,清晰地觀察到前方的情況。傳統監控設備很難在雲霧密布的環境下拍攝到清晰的圖像,而紅外熱成像技術卻能有效穿透大氣、雲霧等環境拍攝出清晰的圖像。當木構建築在發生火災,建築物內煙霧繚繞時,消防人員無法看清現場情況,熱成像技術可以準確發現火源點,對現場精準滅火以及開展火場救援意義重大。

優勢三:適應於任何光照環境。傳統監控設備依靠自然或環境光照進行成像,而紅外熱成像技術無需任何光照,依靠物體自身輻射的紅外熱能即可清晰成像,並以高對比度的熱圖像清晰顯示目標物。適用於任何光照環境下工作,不受強光影響,無論白天黑夜都可清晰地探測和發現目標,識別偽裝及隱蔽的目標,不受天氣和照明條件影響。因此可真正實現白天/黑夜24小時監測。這使得安保係統在探測性能方麵更勝一籌。

優勢四:可實現定點監測和巡航監測。針對木構文物的重點防火區域,采用紅外熱成像設備進行在線實時定點監測。同時,還可以進行巡航監測,可針對幾個重點防火區域設置巡航掃描,實時動態監測木構文物保護單位的防火安全。

此外,紅外熱成像技術還可實現溫度異常監測和火點監測的雙重保障,通過區分溫度異常和火點監測,後端平台將自動發出預警和報警信號,平台可實現全智能功能,方便值班人員管理,節約大量的安保成本。

熱成像技術在田野文物防盜上的運用

野外的不可移動文物,如:古墓葬和古遺址,一直受到盜墓分子的覬覦,夜間的防盜更是防不勝防。熱成像技術可以解決困擾文物保護工作者的這一難題,在田野文物的四周安裝紅外熱成像設備,通過熱成像的工作原理,在夜間隻要是有熱源的生物進入設備監控區域,不論是隱藏在暗處還是隱藏在草叢中的人或動物都可進行高效探測,哪怕是一隻老鼠爬過,紅外熱成像技術都可以讓後端的顯示設備清晰的看到,使作案人員無處藏身。同時,通過設定熱源移動來進行報警,平台的值班人員在第一時間即可發現夜間有人或動物進入田野文物監測區域,通過現場鳴笛報警、現場喊話或派出安保人員對盜墓分子進行驅離,杜絕田野文物在夜間被盜的可能。

紅外熱成像技術無論是黑夜、霧霾天,還是無光、逆光、強光的環境,其視界幾乎不受影響。越是複雜的環境或是惡劣的天氣,紅外熱成像的優勢就越明顯。此外,紅外熱成像技術還具有漏報誤報率低,準確率高,報警距離遠,能探測隱蔽物體的特點。可實現對不可移動文物全天候24小時的防火防盜,多種優勢足以讓該技術集萬千寵愛於一身。但紅外熱成像技術在文物領域的防火防盜,目前還是一片空白,相信在不久的將來,熱成像技術將發揮其自身的技術優勢,在文物保護領域綻放光彩,為祖國的文化遺產保護事業做出應有的貢獻。

本文來自知乎網站編輯發布

“無人機+熱成像”技術助力野生動物調查與保護

野生動物是自然生態係統的重要組成部分,保護它們關係到全球生態健康和安全。野生動物保護工作首先要調查種群資源,了解物種準確分布、種群規模、棲息地變化等,為進一步評估物種的生存質量、確定保護等級以及製定相應保護策略提供科學依據。然而,這一重要的基礎性工作在山地林區條件下實現起來卻異常艱難。

日前,西北大學生命科學學院秦嶺金絲猴研究團隊在秦嶺地區,將無人機和熱成像技術結合應用於野生川金絲猴分布和種群規模的調查工作中。研究團隊在調查區域采集到了三群川金絲猴野生種群的熱成像視頻,獲得了這些種群準確的分布位置及種群規模。

傳統野生動物調查方法是怎樣的?

陝西省秦嶺珍稀瀕危動物保育重點實驗室動物保護專家何剛介紹,傳統野生動物調查通常是有經驗的調查人員進入到調查區域,沿設計的樣線進行野外實地踏查,通過人工觀察記錄所過之處發現的動物實體和痕跡來判斷物種分布和規模。但是在山地林區條件下,調查人員首先要麵對道路漫長、崎嶇危險的問題;其次,調查人員移動速度緩慢,難以發現動物並對其進行定位;此外,僅通過可見光,人們難以剝離動物和其所隱藏的環境,很難觀察到每一個個體。這極大影響了野生動物調查的準確性和效率。何剛表示,無人機和熱成像技術為改變這一現狀帶來了新契機,兩項技術結合能有效解決傳統調查方法中難以克服的困難。

無人機和熱成像技術結合

何剛介紹,無人機技術能克服地形和視野的限製,熱成像技術通過動物與環境的溫度差異發現動物個體。

1.無人機在林冠上快速飛行,能排除地麵移動時所麵對的地形、植被阻攔等問題,實現自由的移動,同時,無人機實際工作中,可以用15~20公裏/小時的速度對調查區域進行精細掃描,大大提高調查行進速度。

2.無人機從空中俯視的方式,具有大縱深、廣視角的特點,排除了低視角的視覺阻擋問題;另一方麵,利用熱成像技術,探測的是紅外熱輻射而不再是可見光,可以使原本在林下隱藏的動物顯現出來,隻要動物的體溫與環境溫度有明顯的溫差即可被發現。發現動物後,研究人員可人工操作對動物種群進行長時間移動跟蹤觀察,這能有效提高種群數量統計的及時性、準確性。此外,無人機同步記錄的航跡信息可及時確認種群的坐標,並配圖提供客觀證據。

3.無人機代替人力進行調查,能降低調查人員深入山地林區進行實地踏查的安全風險;熱成像儀的非接觸特性,也會降低調查工作本身對野生動物的幹擾。

回顧將兩項技術結合應用的探索之路,何剛說並非一路坦途。他回憶道,一開始,研究團隊僅想到應用無人機技術,但測試結果很不理想。雖然無人機能實現空中俯視觀察,但普通的可見光鏡頭依然無法穿過茂密的林冠,發現隱藏其中的動物。不過,無人機的機動性和克服地麵障礙的能力,讓研究團隊看到了其應用的潛力。“後來,在參與陝西省秦嶺珍稀瀕危動物保育重點實驗室進行的野生動物體溫測量研究時,我們注意到了熱成像技術,這瞬間打開了我們研究的新思路。”何剛說。

何剛分享,通過一係列實驗測試,研究團隊逐步完成了多種地形、生境、海拔條件下,無人機和熱成像技術的適用性測試。通過不斷總結測試結果,優化無人機的飛行方案和熱成像儀的拍攝方案,研究團隊基本解決了熱成像儀分辨率、飛行高度等參數適配,飛行高度和速度與調查區域的麵積計算,其他熱源對動物調查的幹擾,山地林區安全起降、回收無人機,無人機的遙控傳輸阻擋、通訊信號衰減,山穀橫風嚴重威脅無人機安全飛行等各類問題。

“無人機和熱成像技術結合可能是目前在山地林區條件下開展野生動物調查最好的技術選擇之一,該技術在其他草原、荒漠、水域等環境,理論上也會有很好的適用性。”何剛表示,受熱成像分辨率、無人機觀測距離等技術因素的限製,目前在大型哺乳動物(例如金絲猴、大熊貓、羚牛等)調查中應用此項技術效果更好。

本文來自科普中國編輯發布