Archive for 12月, 2021

紅外熱像儀用於玻璃生產檢測

第一,初模。

當模具溫度分布不均勻時,會導致許多瓶體缺陷,如厚度不均勻。如果操作人員不能及時了解初始模具的溫度,產品質量就不會提高。因此,可以使用紅外熱像儀檢測初始模具的溫度,然後進行生產調整。

第二,芯子。

芯子過熱或過冷會導致瓶口裂紋或芯子粘合劑。在雙滴和三滴製瓶機上,由於每個模腔的工作條件不同,芯子冷卻風的調節也不同。需要用紅外熱像儀測溫,然後根據工作條件進行一些微調,避免瓶口裂紋或芯子粘合劑。

第三,悶頭。

悶頭是初模模具的模具底部,接觸玻璃材料的時間短,不工作時上升或排出,散熱狀況良好,悶頭溫度與初型模具溫度差過大時,瓶底會產生悶頭印深、悶頭印歪斜、瓶底厚度不均勻等缺陷。所以需要用紅外熱像儀檢測悶頭溫度,當與初模溫度差異過大時,需要進行一定的調整。

在目前的生產中,紅外熱像儀不僅可以定性分析電加熱玻璃產品的加熱均勻性,還可以定量檢測產品表麵的加熱溫差,對產品進行無損檢測、檢索和分析,指導技術的改進。特別是高速響應的紅外熱像儀,響應時間短,不產生熱拖尾,成像圖更清晰。

紅外熱像儀在白蟻防治中的應用

由於在施工和裝潢過程中大量使用未經白蟻預防處理的木構件以及現場環境比較潮濕,為白蟻的生存提供了必需的水分,使這部分建築及木構件也極易遭受白蟻危害,從而威脅到建築本身的安全。

白蟻具有隱蔽性強的特點,紅外熱像儀與傳統的檢測工具相比,可在幾米或幾十米之外快速掃描整個建築物的各個部分,能快速方便地確定建築物白蟻可能發生的部位,不僅能節省檢查的時間,還能提高檢測的準確性。

使用紅外熱像儀進行白蟻防治主要突出兩點:

1、防

對於潮濕部分,由於表麵的水分蒸發形成溫差,紅外熱像儀可以進行快速檢測,及時更換或維修表麵潮濕的建築木構件部分。

2、治

由於白蟻蟻穴的熱容量和熱傳導係數與正常建築材料不一致,故可以方便地通過紅外熱像儀對白蟻的蟻穴進行定位。

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紅外熱像儀在鍋爐節能中應用

紅外熱像儀在鍋爐節能方麵的應用在係統運行時,使用紅外熱像儀對以下位置進行掃描:鍋爐(特別是其耐火材料和隔熱層),蒸汽輸送管線有無堵塞(包括關閉的閥門),地下管線有無泄漏,熱交換器有無堵塞,使用蒸汽的設備有無異常,以及最近維修過的地方以確認是否維修有效。

鍋爐保溫性能檢測

使用紅外熱像儀,技術人員可以找到外壁上的高溫點。高溫點指示出耐火層失效的位置,無效的隔離或耐火材料層所帶來的另外一個問題就是能量損失,它增加了運行成本,並因熱量損失而降低過程效率。進行紅外熱像儀檢測的另一目的是最大限度地延長耐火材料的使用壽命,並在設備外壁的燒穿導致火災、傷害或更糟情況之前,對維修進行計劃安排。良好的鍋爐節能檢測檢查方法是製定定期檢查路線,把所有關鍵部位包括在內。基於設備的性質和功能來確定檢查的頻率是一個良好方法。例如,按星期對運行在苛刻環境中的重要設備進行檢查,而對於那些運行在條件不十分苛刻的環境中的設備,按月進行檢查就行了。

對保溫材料的全麵比較或定性分析可帶來成本節約,對重新加襯層的耐火壁的詳細紅外檢查與重新加襯層前對相似鋼勺火燃燒爐壁進行的相似紅外檢查進行對比,可幫助建立性能基準。這些基準數據將成為用於確定新設備驗收準則的標準,並可指導用戶確定下一次需要加襯層的時間。

利用自動化紅外熱像儀防止生產線停工和火災

紅外熱像儀不僅用於保護生命和財產安全,還用於保護任務關鍵型設備。對製造工廠而言,維護團隊想要將數據彙集起來,以持續不斷地評估資產的健康狀況並了解其是否即將發生故障。通過部署紅外熱像儀進行狀態監測、工藝控製和火災預防措施,工廠負責人能確保最大限度延長正常運行時間,避免發生災難性事件。

在自動化應用中,紅外熱像儀可在自動化檢查、加工過程控製、狀態監測、火災預防和監測,以及連續光學氣體成像等應用中發揮重要的作用。

對於許多應用,例如汽車或電子行業的零部件生產,熱數據至關重要。雖然機器視覺軟件可以發現生產問題,但它無法檢測熱異常現象。熱圖像可為生產專業人員和決策者提供更多的信息。紅外熱像儀為機器視覺增添了一個新的維度,是非接觸式精確測溫和無損檢測等應用的解決方案。

加工過程控製主要與生產線上特定產品的溫度測量和或外觀檢查息息相關,將所獲得的參數用於控製和改進工藝,以便產品溫度或外觀符合技術參數要求。如確保質量控製、確定產品是否100%檢驗等。紅外熱像儀還可以實現更多,生產工程師可以利用生產過程的有價值的數據來提高整個生產過程的效率。

紅外熱像儀可應用於狀態監測,在故障出現之前識別出潛在的問題,以防止意外停產。可監控的典型設備包括高低電壓設備、渦輪機、壓縮機等機電設備。有時候還需要監測整個生產過程,避免險情。

火災可以在極短的時間內銷毀整個場所和存儲區域,毀壞的貨物價值巨大,生命成本更是無法計算。盡管倉庫和儲存區通常配有火災報警係統和消防係統,但是這些係統隻會在火災引發後才開始發揮作用。 紅外熱像儀可在火災發生前檢測熱點,以便相關人員采取必要措施。

紅外熱像儀是可用於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麵的水管,紅外熱像儀可以容易地探測到通過表麵進行輻射的管道熱量的真實情況。

紅外熱成像技術走進智慧農業

傳統的農業耕作方式存在成本高、效益低且環境汙染等諸多問題,由粗放式傳統農業向信息化精準農業轉化是農業發展的必然趨勢。精準農業(Precision Agriculture,簡稱PA),能夠快速獲取作物信息並進行解析,是其發展的必要條件。紅外熱成像技術具有快速響應的優點,並可通過手持或機器搭載的方式,做到無接觸、無損地獲取作物熱像信息。另外,在所有監測作物指標中,作物的表麵溫度被認為是響應最快的指標,能夠在作物出現肉眼可視症狀前察覺到作物的脅迫。因此,紅外熱成像技術被認為是精準農業發展中最有前景的技術手段之一。

幹旱、凍害以及侵染性病害會對農作物的生理造成影響,其中部分生理影響使作物表麵溫度產生的變化相較於正常作物的溫度十分顯著,因此紅外熱成像技術可用於監測作物生長或作物存儲的部分生理狀況,並且有助於實現農業監測方麵的智能化、信息化管理作業。

本文介紹了熱紅外成像技術的基本原理和常用的圖像處理手段,總結了紅外熱成像技術在目前國內外農業中的研究與應用進展(包括水分脅迫、侵染性病害監測、凍害脅迫、產量預測),分析了紅外熱成像技術在農業領域的開發與應用中所麵臨的難題和未來發展趨勢。

紅外熱成像技術在農業中的研究和應用廣泛,以下主要從水分脅迫監測、侵染性病害監測、凍害脅迫監測、測產以及其他等方麵介紹和討論,如表所示。

水分脅迫監測

水具有較高的比熱容、穩定的化學性質、高溶解性以及巨大的汽化潛熱,其性質奠定了蒸騰作用的物理基礎。作物對水分含量十分敏感,水分對其生長趨勢具有顯著的影響。同時作物水分脅迫狀態也是農田灌溉調度、產量預測等方麵的重要指標。因此,在農業熱紅外監測中,水分脅迫狀況是重要的監測指標之一。

侵染性病害監測

病害的監測在農業中占有重要地位,在早期發現病害引起作物生理上的變化,就能進行預防治療,減小其對產量的影響。通常可將作物病害分為侵染性病害與非侵染性病害。非侵染性病害通常由環境因素導致,如水分脅迫。侵染性病害則是由病原生物侵染宿主所引起的病害。對於侵染性病害,在傳統目測監測方法中,如能觀察到葉表發生的變化,則此時大多數作物病害已處於較嚴重的時期。

在病毒監測中,紅外熱成像技術可獲取病毒感染部位的溫度隨時間變化情況,將其與可見光圖片作對比,可驗證將紅外熱成像技術應用於早期檢測中的可行性。紅外熱成像技術在病毒早期監測中具有良好的效果,為基於機器視覺的病毒早期監測提供了較可見光監測更具有時效性的監測手段。

凍害脅迫監測

凍害脅迫指的是作物長時間在0℃以下,植物體內的水因溫度過低而發生固體變化形成冰核導致其喪失生理活性,植物內部的冰晶形成與發展還與一種細菌有關,最終引發植株的死亡。用熱像儀觀察冰核的形成與冰凍傳播特征,有利於更好地探索作物凍害脅迫的實質。通過觀察恢複常溫後的作物生存狀況是一種檢測作物抗凍性的常用方法。用熱像儀研究抽穗後小麥的局部凍害脅迫特征。通過熱成像觀察兩種小麥的莖和麥穗在7種0℃以下氣溫中冰核形成過程。結果表明,這兩種小麥在-5℃時達到承受凍害脅迫的極限,比在其他溫度下更具有抗凍性,並且認為大多數品種的小麥都應具有相似的特點。在基於多元數據的遙感監測中,紅外熱成像遙感反演技術與其他遙感技術相結合可被用於凍害脅迫的監測。

產量預測

基於統計學的抽樣調查測產法具有較高精度的預測結果,但該方法需要消耗大量的人力物力,且效率低下,性價比低。通過獲取作物的紅外熱成像信息特征進行測產,可明顯提高效率。

在產量預測中,由於紅外熱成像提取的特征與某種脅迫有關,因此基於紅外熱成像技術產量預測的實質是研究預測產量與脅迫之間的關係,脅迫通常是水分脅迫。有學者最早通過紅外熱成像技術提取特征值測產,利用脅迫積溫指數(Stress Degree Day,簡稱SDD)來調度灌溉量,並發現該指數與產量成負相關關係。假設將衡量水分脅迫狀況的指數作為產量預測的特征值,則在作物的哪個生長階段獲取該特征值便是第2個研究點。用紅外熱成像技術研究不同的轉基因玉米,發現在玉米籽粒形成期的水分脅迫指數與玉米的產量存在負相關關係,且相關性達到了顯著水平。

紅外熱像儀在煤礦、石油等對溫度敏感行業的應用

紅外光波段位於可見光以外,比紅色光波長更長,目前以8~12微米的熱紅外應用最為廣泛。

紅外熱像儀以目標的熱量輻射作為成像信號,可以實時映目標的溫度變化以及和周圍物體的溫度差別,因此在煤礦、石油等對溫度敏感的行業具有最廣泛的應用。

1、檢查井下隱性火區分布和火源位置

煤層漏氧導致氧化,釋放一氧化碳和熱量,熱量逐漸累積,達到著火點發生自燃,造成火災。煤層總有一些微細縫,微氣體的熱傳導、熱對流和熱擴散,使煤層表麵局部產生溫度變化,使用紅外熱像儀可以即時觀察巷道煤壁,通過聲光報警,及時發現存在溫度過熱的區域,從而采取有效措施,避免自燃的發生;紅外熱像儀采用整體實時成像技術,能將所觀測物體的熱分布情況完美地顯現出來,從而能較好地區分出溫度過高區域找出隱患點(優於紅外線測溫儀的點測取),大大提高了工作效率,同時減少了誤判的幾率。紅外熱像儀具有圖像存儲功能,可凍結圖像存儲後在電腦中進行準確分析。

2、預防煤炭堆積引發的自燃

煤礦在開采後會被按等級在不同的區域堆放。我們並不能排除煤堆由於溫度的上升引發的自燃。使用紅外熱像儀,您可以連續監測煤堆的熱點,當發現火災隱患時,紅外熱像儀會自動定位溫度過高點,同時自動觸發報警。接獲報警後可對溫度過高點采取淋水等降溫措施,避免火災的發生。

3、檢查頂板冒落和采區透水

礦用紅外熱像儀拍取熱圖不需要可見光,它能夠快速檢查出煤壁表麵的溫度變化,並進行溫場分析,找出溫度最高點或最低點,特別適用於密閉牆、煤層斷麵等,其表麵溫度的變化趨勢能夠為是否出現大麵積滲水、透水做出判斷提供依據。

4、檢查各種電氣及動力設備的運行狀態

利用紅外熱像儀在井下用於檢查電纜效果明顯。當電纜受潮時,受潮處的絕緣電阻降低;受損傷時,電纜截麵減少,當電流流過受潮或受損傷處產生熱量,使故障點的溫度偏高。使用紅外熱像儀沿著電纜掃描,根據溫度變化的大小可判斷電纜受潮或損傷的程度。紅外熱像儀可在電纜帶電狀態對其進行快速檢測預警功能,迅速有效發現存在的安全隱患,在第一時間進行處理,及時起到預警作用,有效避免礦井外因火災的發生。

5、判定識別瞎炮

煤礦的開采過程中,經常會采取爆破手段進行開采,爆破完成後如何有效地評估爆破效果,清除可能殘留的啞炮成為每次爆破實施完畢後亟需解決的問題。有了紅外熱像儀的幫助,一切變得迎刃而解。運用紅外熱像儀對原鋪設的爆破麵進行掃描,通過各炮眼殘留熱量和溫度分析,進而排查有無出現瞎炮,如存在瞎炮,準確定位方便采取措施及時清理。
6、井下救援熱紅外生命探測

救援人員可以利用熱像儀在黑暗及濃煙濃霧環境下進行搜尋工作,確定受害者的確切位置,進行快速搜救。由於熱像儀不僅能測物體表麵溫度,而且能顯示物體的溫度分布情況,形成“熱圖”,給救援隊員提供物體狀態的更多信息,因此熱像儀還被用於對火場中的危險源進行監測,獲得危險源的溫度變化情況,可為火災撲救工作提供參考,便於指揮員及時調整戰鬥方案,防止災情的進一步擴大。

7、煤矸石山監測

儲煤場堆放煤容易引起自燃,如儲煤量太大時一旦發生自燃,造成的損失不可估計。這時,我們可以借助紅外熱像儀準確快速查找自燃點,將自燃點挖出處理,減少不必要的損失。同理,煤矸石山自燃釋放的有毒有害氣體,對矸石山周圍的人體健康,生存環境,社會穩定等均造成嚴重的汙染危害。紅外熱像儀是檢測煤矸石山是否自燃的最好工具。

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紅外熱像儀的優點

紅外熱像儀是一種利用紅外熱成像技術,通過對標的物的紅外輻射探測,並加以信號處理、光電轉換等手段,將標的物的溫度分布的圖像轉換成可視圖像的設備。紅外熱像儀將實際探測到的熱量進行量化,以麵的形式實時成像標的物的整體,因此能夠識別正在發熱的疑似故障區域。那麼,它有怎樣的優點呢?下麵就來一起了解下吧。

1、由於紅外熱成像技術是一種對目標的被動式的非接觸的檢測與識別,因而隱蔽性好,不容易被發現,從而使紅外熱像儀的操作者更安全。

2、紅外熱像儀的探測能力強,作用距離遠。利用紅外熱像儀,可在敵方防衛射程之外實施觀察,其作用距離遠。手持式及裝於上的熱成像儀可讓使用者看清800m以上的人體;且瞄準射擊的作用距離為2~3km;在艦艇上觀察水麵可達10km,在15km高的直升機上可發現地麵單兵的活動,在20km高的偵察機上可發現地麵的人群和行駛的車輛,並可分析海水溫度的變化而探測到水下潛艇等。

3、紅外熱像儀能真正做到24h全天候監控。紅外輻射是自然界中存在輻射,而大氣、煙雲等可吸收可見光和近紅外線,但是對3~5μm和8~14μm的紅外線卻是透明的,這兩個波段被稱為紅外線的“大氣窗口”。因此,利用這兩個窗口,可以在無光的夜晚,或是在雨、雪等煙雲密布的惡劣環境,能夠清晰地觀察到所需監控的目標。正是由於這個特點,紅外熱像儀能真正做到24小時全天候監控。

4、紅外熱像儀能直觀地顯示物體表麵的溫度場,不受強光影響,可在有如樹木、草叢等遮擋物的情況下進行監控。紅外測溫儀隻能顯示物體表麵某一小區域或某一點的溫度值,而紅外熱成像儀則可以同時測量物體表麵各點溫度的高低,直觀地顯示物體表麵的溫度場,並以圖像形式顯示出來。由於紅外熱成像儀是探測目標物體的紅外熱輻射能量的大小,從而不像微光像增強儀那樣處於強光環境中時會出現光暈或關閉,因此不受強光影響。

紅外熱像儀的四大領域應用

紅外熱像儀目前的應用領域已經非常廣泛,主要領域包括鋼鐵行業、電力行業、軍事應用、石油煤礦等,這些都已經是比較成熟和領先的應用行業了。由於紅外熱像儀的準確性、可靠性、非接觸式等特性,也逐漸被廣泛應用於許多其他領域,其中包括醫療領域、航空航天領域、電子和半導體領域及生命科學領域等。醫療領域高於絕對零度(-273.15℃)的物質都可以產生紅外線。因此,人體也會產生紅外線。

當人體患病時,患病部位的溫度變化,輻射出的紅外線強弱也會變化。紅外熱像儀采集人體紅外線輻射,形成肉眼可見的熱成像圖,幫助醫生或專業人員根據熱成像圖顯示的溫度分布來診斷疾病。航空航天領域航空航天是一個高科技領域,包含了較為領先的技術及科學知識。由於紅外熱像儀的非接觸式、精準測溫等特性,也能在航空航天領域發揮出巨大的作用。例如在航空航天設備製造過程中,使用紅外熱像儀進行溫度監控,實時反饋數據,保證設備高質量產出。

在需要進行高溫檢測時,例如航天設備在運行時產生高溫的環境下, 紅外熱像儀的遠距離監測就可以發揮功效,記錄熱成像圖,幫助科研人員進行精準的分析和決策。電子和半導體領域在電子和半導體領域,紅外熱像儀的作用更是不可或缺。電子產品,例如手機、電腦、吹風機、充電器等,都是我們日常生活中常用的物品,因此在生產製造過程中要嚴格把控質量。另外,電器元件如果發生故障需要進行維修,也可借助紅外熱像儀,將故障元件與正常元件的熱像圖進行對比,精準定位異常點,有針對性的進行維修,提高工作效率。生命科學領域除了醫療領域的應用,在生命科學領域中,紅外熱像儀也可以助科研人員一臂之力。例如在新的植物品種培養試驗中,溫度是十分關鍵的,而這恰好是紅外熱像儀的使用方向之一。

在植物培育過程中,可以使用紅外熱像儀進行實時溫度監控,一旦發現異常立刻警報,並且將溫度生成為肉眼可見的熱像圖,為研究人員提供有力的幫助。另外,紅外熱像儀也可以用於野生動物保護。遠距離監測得到的動物體溫,可以作為動物群體生理狀況是否良好的一個重要指標。一旦發現有異常情況,可以盡早進行救助,提高動物存活率,進而保護生物多樣性。這也是生命科學領域的重要環節。

紅外熱像儀​在疫情期間測量體溫也得到了很好的應用,紅外熱像可以根據不同的場景,支持多種熱圖顯示,包括多種偽彩色和熱黑、熱白模式,在全畫幅上可以實時的顯示最高溫、最低溫、平均溫;也可以按通道等劃分多個區域,在每個區域內實時的顯示最高溫、最低溫、平均溫,每個溫度點均可以加載光標,並將溫度以字符疊加的方式在圖像上顯現。為了顯示更加直觀,每個區域可以設定超溫報警線,當每個區域有超過預設的報警閥值時,最高溫度可以自動顯示為紅色外,還可以輸出報警信息,讓值守人員準確、直觀的鎖定體溫異樣的人員。