一、紅外熱成像技術(shù) \Obr.
bSR<d 紅外線是一種電磁波，具有與無線電波和可見光一樣的本質(zhì)。紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對自然認(rèn)識的一次飛躍。利用某種特殊的電子裝置將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換成人眼可見的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的技術(shù)稱之為紅外熱成像技術(shù)，這種電子裝置稱為紅外熱像儀。 !/ WiYEz\
StDm J] 熱像儀在軍事和民用方面都有廣泛的應(yīng)用。隨著熱成像技術(shù)的成熟以及各種低成本適于民用的熱像儀的問世，它在國民經(jīng)濟各部門發(fā)揮的作用也越來越大。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多設(shè)備常用于高溫、高壓和高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)用紅外熱成像儀對這些設(shè)備進(jìn)行檢測和監(jiān)控，既能保證設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)，又能發(fā)現(xiàn)異常情況以便及時排除隱患。同時，利用熱像儀還可以進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制和管理。 LYP- K{/
ygW@[^g 此外，紅外熱像儀在醫(yī)療、治安、消防、考古、交通、農(nóng)業(yè)和地質(zhì)等許多領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用。如建筑物漏熱查尋、森林探火、火源尋找、海上救護(hù)、礦石斷裂判別、導(dǎo)彈發(fā)動機檢查、公安偵察以及各種材料及制品的無損檢查等。以下分別介紹熱像儀在各行各業(yè)的實際應(yīng)用情況。 ?-?4+$L
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.apX72's, @r]s9~Lx9 本部分設(shè)定了隱藏,您已回復(fù)過了,以下是隱藏的內(nèi)容
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k4MeB 二、紅外熱成像技術(shù)在國民經(jīng)濟個領(lǐng)域中的應(yīng)用 +{($mk
5 muW*7 1、熱成像技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用 kf 0K
)[) ]@e 熱成像技術(shù)實際上是作為一種高級測溫技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)中的，這種設(shè)備我們成為熱像儀。過去的紅外測溫儀大都是點測溫儀，點測溫儀與熱像儀比較，雖具有成本低、攜帶方便、傳感器不需制冷等優(yōu)點，但它有如下缺點：（1）只能測量一個點（小區(qū)）的溫度，不能測量表面的溫度分布，不能提供圖像，故難以證實儀器是否對準(zhǔn)了被測點；（2）使用距離常常受儀器視場的限制；（3）目標(biāo)的反常（不規(guī)則）反射難以同目標(biāo)的真實溫度變化區(qū)分開；（4）對環(huán)境溫度起伏敏感。所以，在遠(yuǎn)距離快速測量目標(biāo)表面溫度分布和記錄熱像的工程應(yīng)用中必須使用熱像儀。 pW~K")K6n
GufP[|7b- 以前工業(yè)上使用的熱像儀多用低溫制冷的單元探測器的光機掃描系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便。近年來，隨著像增強和圖像處理系統(tǒng)中采用數(shù)字電路的情況日愈增多，熱釋電攝像管系統(tǒng)和熱電制冷探測器線列以及兩維焦平面探測器列陣系統(tǒng)已成為民用熱像儀的主要發(fā)展類型。 V" |uf}t
4@V] zfu^Q 熱像儀在工業(yè)上的應(yīng)用主要是檢測工業(yè)設(shè)備、監(jiān)查運行故障及控制產(chǎn)品質(zhì)量。檢測人員利用熱像儀顯示被查目標(biāo)的熱像和提供表面熱分布的信息，找出即將發(fā)生和已發(fā)生的故障及其位置，以便及時采取措施予以消除。 TD$ }#&W
:I'Ezxv| （1）鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用 d<nu[3?Vb
,1[??Y 熱像儀可用于從冶煉到軋鋼的各個環(huán)節(jié)。具體應(yīng)用實例列舉如下： pio #>
XH *tChf< ① 大型高爐料面的測定：現(xiàn)代煉鐵高爐要求爐內(nèi)加入的原料分布均勻，從爐頂面溫度的分布可以測定原料的分布均勻性。日本曾使用熱像儀透過安裝有高爐頂部爐殼的硅玻璃口測定爐內(nèi)料面溫度，進(jìn)行圖像處理后再由計算機控制給料設(shè)備的動作，調(diào)整原料流量，使?fàn)t料分布合理，起到降低焦比的作用。我國寶鋼1號高爐，使用國產(chǎn)熱像儀，實時采集、計算、顯示料面溫度，對決定原料的定量投放、提供生鐵產(chǎn)量和質(zhì)量、延長爐齡和節(jié)能降耗起了重要作用。 ut O+kFox
*D{/p/|[ ② 熱風(fēng)爐的破損診斷和檢修：熱風(fēng)爐的爐襯在生產(chǎn)中容易被燒壞，但因爐子是封閉的，燒損位置不易發(fā)現(xiàn)。上海梅山鋼鐵公司應(yīng)用熱像儀診斷爐子破損位置，及時進(jìn)行檢修，大大延長了熱風(fēng)爐的使用壽命。 ulp .[y
Riw7< j ③ 高爐殘鐵口位置的確定：高爐大修之前，需要在爐子上開口把爐內(nèi)殘鐵排盡。以往憑經(jīng)驗確定開口位置，往往不準(zhǔn)確，造成殘鐵排不盡，給拆爐工作帶為困難。本溪鋼鐵公司5號高爐大修時，用481熱像儀對爐殼測溫，在死鐵層下測拐點，只用了25min,就確定殘鐵水的下表面位置和開口位置，開口后殘鐵全部排盡。 31 |X
U jDF ④ 鋼錠溫度的測定：煉鋼廠澆注的鋼錠，在入均熱爐前的溫度很重要。寶山鋼鐵總廠應(yīng)用熱像儀對入爐前的鋼錠進(jìn)行表面溫度測定，使均熱爐對鋼錠加熱達(dá)到最佳化，并且節(jié)省了煤氣用量。 !3ZtBu$
>h[!gXL^ ⑤ 連鑄板坯溫度的測定：在連鑄機中板坯的拉制與冷卻水量及拉坯速度有一定關(guān)系，研究這一定量關(guān)系對板坯的產(chǎn)量、質(zhì)量及連鑄機的安全生產(chǎn)極為重要。武鋼用aga780熱像儀對鑄坯在不同冷卻水量和不同拉坯速度下的溫度進(jìn)行設(shè)定，取得了大量數(shù)據(jù)，從而制定出與鑄坯溫度相適應(yīng)的生產(chǎn)工藝規(guī)則，使連鑄機能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 =^.M H/
uBTT {GGQ ⑥ 鋼鐵模溫度的測量：為了改進(jìn)鋼錠模的使用壽命，減少消耗，需測定錠模熱態(tài)工作狀態(tài)下表面溫度場的變化規(guī)律。武鋼、鞍鋼和大連工學(xué)院聯(lián)合測定了鋼鐵模從澆注到脫模之間表面溫度場的變化情況，獲得了該溫度場的變化規(guī)律、錠模的最高溫度及其位置和持續(xù)時間等數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)成功地設(shè)計出了高質(zhì)量的鋼鐵模。 3LcX.2
UvZ@"El ⑦ 出爐板坯溫度的測定與控制：從加熱爐出來的待軋板坯，要求溫度分布均勻。鞍鋼中板廠用6t61熱像儀測定了出爐板坯的溫度，發(fā)現(xiàn)爐寬方向溫度不均勻，還發(fā)現(xiàn)板坯出現(xiàn)“黑印”，據(jù)此，分析了原因，采取了相應(yīng)措施，消除了這些問題，從而保證了板材質(zhì)量。 ,qJFM#j
mCt>s9a)H ⑧ 熱軋輥表面溫度的測定：熱軋輥長期在高溫下工作，容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，這與輥表面溫度分布及變化的規(guī)律有關(guān)。武鋼用6t61熱像儀測量，發(fā)現(xiàn)軋輥表面溫度分布不均勻，這與生產(chǎn)中軋輥冷卻水分布不均、鋼坯溫度不均等因素有關(guān)，因此采取相應(yīng)措施，從而減少或消除了熱裂紋。 EHd>?%9&
9sCk\`n （2）在石化工業(yè)中的應(yīng)用 ow9e+V9X
?R]y}6 P$ 石油化工生產(chǎn)中的許多重要設(shè)備是在高溫高壓狀況下工作的，潛伏著一些易燃、易爆危險，要求對生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的在線監(jiān)測，及時消除隱患。使用熱像儀能檢測產(chǎn)品傳送和管道、耐火及絕熱材料、各種反應(yīng)爐的腐蝕、破裂、減薄、堵塞以及泄漏等有關(guān)信息，可快速而準(zhǔn)確地得到設(shè)備和材料表面二維溫度分布。煉油廠用熱像儀檢測催化裂化裝置、反應(yīng)堆尾氣設(shè)備和熔爐、安全閥與凝氣閥的泄漏、地下管道的漏失等，能早期迅速準(zhǔn)確地找出熱漏點。對爐身、燃?xì)夂团艍m管道、反應(yīng)堆槽以及轉(zhuǎn)移線路中耐火材料的損耗、裂縫和磨損等情況進(jìn)行檢查，對防止事故發(fā)生和減少能耗十分有效。 ~)LK%36 m
=.X?LWKY ① 對裂解分餾塔底積焦的檢測：裂解分餾塔底積焦是影響尤里卡裝置長周期運行的關(guān)鍵。采用熱像儀測量塔底積焦時外壁熱像特征可判定塔內(nèi)各處積焦程度，并根據(jù)結(jié)果指導(dǎo)工藝操調(diào)、確定最佳運行方案。實踐表明，該檢測方法與工藝結(jié)合后，裂解分餾的運行周期由原來的平均30天延長至268天，獲得了明顯的經(jīng)濟效益。 Xl`*0Z(
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L ② 評估醋酸乙醛裝置襯里損壞狀況：石化設(shè)備中，醋酸乙醛裝置的關(guān)鍵設(shè)備（催化再生器、反應(yīng)器和除沫器等）內(nèi)部有多層襯里材料。利用熱像儀檢測其外壁溫度場，再結(jié)合傳熱學(xué)理論計算其內(nèi)部保溫層厚度，可了解裝置運行情況下的襯里損傷程度，從而為制定檢修方案提供參考。 X`pH-l'=
T"H )g ③ 檢測裂解爐爐管局部“熱斑”：裂解爐是乙烯生產(chǎn)的心臟，爐管內(nèi)結(jié)焦形成爐管熱斑將嚴(yán)重影響其使用壽命。利用紅外熱像儀能過窺視孔對爐內(nèi)爐管測試，可得到熱斑的熱像特征，為維修爐管的實施方案提供依據(jù)。 Oh?n{Gt
I PVzV\o ④ 對催化裂化裝置的檢測：催化裂化裝置是煤油廠中的重要裝置。它的核心裝置（催化再生器和沉降器）在生產(chǎn)運行中襯里狀況的好壞直接關(guān)系著筒壁的安全，因此需隨時進(jìn)行檢測和診斷。用熱像儀對它們進(jìn)行定期的壁溫檢測，分析襯里狀況和可能發(fā)生的故障部位及程度大小、發(fā)展趨勢，并將結(jié)果及時提供給廠方，為廠方實施檢修提供依據(jù)。 5JwkQ>G
8T)zB6ng ⑤ 對熱力管線外壁溫度的測量：蒸氣熱力管線在煉油廠縱橫交錯，分布繁多，管線外壁保溫層材料在生產(chǎn)過程中會逐漸破損、掉落，管線外壁溫度隨時升高，造成大量熱損失。茂名石油工業(yè)公司煉油廠應(yīng)用進(jìn)口熱像儀對蒸氣鍋爐至一催化、二蒸餾、低壓蒸汽的熱力管線進(jìn)行了管線外壁溫度掃描測量，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，計算熱力管線的外壁熱損失情況。由于提供的溫度分析數(shù)據(jù)十分準(zhǔn)確，有關(guān)部門據(jù)此迅速更換了保溫材料。經(jīng)運行一段時間后再對外壁溫度跟蹤掃描，發(fā)現(xiàn)熱損失大大減小，取得了較為顯著的經(jīng)濟效益。 ?G ^I.I|
bQy%$7UmX, （3）在電力工業(yè)中的應(yīng)用 YRE aU3A[V
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xb 在電力系統(tǒng)中，電氣事故大都不是一下子發(fā)生的，其間有一個變化過程。由于電氣元部件逐漸出現(xiàn)松動、破裂、銹蝕等造成接觸電阻增加，致使電氣元部件溫度升高，出現(xiàn)熱異常現(xiàn)象。采用熱像儀直接觀察和測量就可發(fā)現(xiàn)這些異常現(xiàn)象，掌握潛存故障的位置和嚴(yán)重程度，根據(jù)需要，安排維修，消除隱患，所以熱像儀是發(fā)電廠、輸變電網(wǎng)以及用電工廠的一種有效檢測儀器。 ^=/+eU!R`
=[K)<5,@ 熱像儀在電力系統(tǒng)中的主要檢測目標(biāo)是發(fā)電機組裝置、輸電線路接頭、絕緣部件、變電所設(shè)備、變壓器繞組及油冷系統(tǒng)、高壓線路的保險絲電路、閘刀開關(guān)、斷路開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和終端裝置、電路分配調(diào)度中心、控制臺及照明配電盤等。特別是，定期用機載或車載熱像儀檢測輸變電網(wǎng)，能早期發(fā)現(xiàn)隱患或迅速診斷出事地點，可大大減少經(jīng)濟損失。 JChTe z?!
bX H^ Bm ① 用裝有熱像儀的直升飛機巡查高壓線路：輸電線故障的檢測對于輸電線路的安全運行十分重要。歷來采取人工沿途巡視、登塔探測的方法進(jìn)行檢測，勞動強度大，檢測效率低。采用機載熱像儀巡線檢測是檢測技術(shù)的革新。西安熱工所和河南電科所曾在直升飛機上用熱像儀分別對220kv、330kv和500kv的輸電導(dǎo)線接頭和引流線夾的熱致故障進(jìn)行巡查，結(jié)果表明，熱像儀可以監(jiān)測溫升僅有2℃的不良接頭，并可用于劣質(zhì)瓷瓶檢測。在國外，英國早在1969年就用直升飛機查線，加拿大已將直升飛機巡線作為常規(guī)項目。 qo^kR2/F+
o1WidJ" ② 對發(fā)電機定子的檢測：在發(fā)電機內(nèi)部，往往由于絕緣或生產(chǎn)過程的其它原因引起絕緣損壞，使定子活動鋼片接通，而在電機工作時，這些接通的地方就易形成過熱點。用熱像儀觀察定子表面的熱場，就能確定鐵心缺陷形狀和精確位置檢測過程中，一般是根據(jù)熱圖的相對灰度、缺陷部分的形狀和灰度隨時間的變化過程等來評價缺陷的性質(zhì)。此外，根據(jù)定子的熱圖還可檢查發(fā)電機定子的安裝質(zhì)量，并可為層間絕緣老化過程提供診斷。 cC jK
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D i'u%r 2、熱成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 MkH>s(a
i"]8Zw_D 人體是一個天然紅外輻射源。人體皮膚的紅外輻射波段為3-50mm。當(dāng)人體患病時，人體的熱平衡受到破壞，因此測定人體溫度的變化是臨床醫(yī)學(xué)診斷疾病的一項重要指標(biāo)。熱像儀可以顯示和記錄人體的溫度分布。將病變時的人體熱像和正常生理狀態(tài)下的人體熱像進(jìn)行比較，便可從熱像是否有異變化來判斷病理狀態(tài)。 38@Wh 5kS
1mJ_I|98 醫(yī)用熱像儀技術(shù)用于臨床診斷已有幾十年的歷史，現(xiàn)已可用于多種疾病的診斷。醫(yī)用熱像儀已成為診斷淺表腫瘤、血管疾病和皮膚病癥等的有效工具，在醫(yī)療學(xué)科研究中，熱像儀在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用已成為一個專門的研究課題。下面將熱像儀在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用情況作一簡要介紹。 h ML@9UX
!NYM(6!( （1）乳腺瘤的早期診斷：紅外熱像儀引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，首先從檢查乳腺開始。對于健康的婦女，兩側(cè)乳房的熱圖是對稱的，任何乳房熱圖的不對稱性往往與疾病和細(xì)胞活性有關(guān)，更多地與腫瘤有關(guān)。惡性腫瘤周圍血管豐富，其溫度大多高于正常組織。研究表明，大多數(shù)乳腺癌的熱圖像具有明顯的不對稱性，患側(cè)的乳房熱圖像呈明顯的局域性熱區(qū)，乳暈周圍也明顯出現(xiàn)高溫。據(jù)上海乳腺疾病專家醫(yī)療會診中心對276例臨床檢測資料介紹，他們用rxy-1型熱像儀（溫度分辨率＜0.1℃），檢查276例育齡婦女，乳腺熱圖大體上分為三種類型，即網(wǎng)狀型、多血型和少血型。其中臨床擬診人乳腺癌的4例，熱圖檢測均表現(xiàn)為顯著的局限性熱區(qū)，溫度均在1.0℃以上，與臨床和病理診斷一致。實驗證明，由于腫瘤組織代謝旺盛，供血豐富，其熱量勢必從局部向外輻射，因此，使用熱像儀探測乳腺癌具有獨特的優(yōu)點，該組檢測的準(zhǔn)確率達(dá)100%。 qJb0ecjF
v7 (|K （2）血管疾病的診斷：人的肢體溫度主要由血液循環(huán)狀態(tài)所決定，當(dāng)存在血管病變時，血循環(huán)發(fā)生障礙，皮溫降低。如閉塞性脈管炎、動脈栓塞、動脈瘤等，通常表現(xiàn)為病變部位溫度異常，用紅外熱像儀可清楚顯示出病變部位及范圍。 iBj+E v3
7F(F.ut 閉塞性脈管炎是一種慢性全身性疾病，多發(fā)生在下肢，更多見于趾端。中小動脈內(nèi)膜發(fā)生炎癥，引起血栓，使動脈閉塞，病變部位血液循環(huán)障礙，皮溫降低。用熱像儀很容易診查出病變部位及范圍，立體感強。人為誤差小。特別是對早期脈管炎的診斷，由于其臨床癥狀尚不十分明顯，一般方法檢查不出，但用熱像儀，不但能顯示出病變的存在，而且能看出各趾病變的程度和范圍。通過早期診斷和及時治療，可避免肢體發(fā)生嚴(yán)重?fù)p害，如潰瘍和壞死。 Y^, ~Kz[
yJ8}*Gj & 腦動脈病變的先期診斷對于防止腦血栓的出現(xiàn)十分有效。頸動脈由頸部進(jìn)入顱入，它供給同側(cè)腦前部血液。當(dāng)血管中血栓形成使血管變窄時，對腦供血不足。血栓碎裂向上流到小腦動脈分支停留下來。引起腦血栓。當(dāng)頸動脈閉塞達(dá)到50%以上時，由于血循障礙前額皮膚的溫度有0.5℃的變化，因此用熱像技術(shù)診斷，可以在發(fā)生腦血栓之前進(jìn)行手術(shù)。 q"x 8
vNt>ESPB 動脈瘤大多是由外傷所致局部隆起。由于動、靜脈血具有一定的溫差，所以在紅外熱圖上顯示出血管瘤的外形、大小及周圍血管分布的狀況。例如，一運動員右膝外傷后局部隆起，日漸增大，歷時已兩年余，擬診為血管瘤，但x光平片顯示不清，而用熱像儀檢查發(fā)現(xiàn)正視有一明顯局部溫升、色澤鮮艷的隆起區(qū)，側(cè)視周圍有眾多血管分布，并有向上波及趨勢，從而診斷為動脈瘤。 8K4<|miFE
EOX _[ek7 此外，熱像儀對下肢靜脈交通枝或靜脈瓣膜功能不全癥、雷諾氏病、大動脈炎等血管疾病均能進(jìn)行有效診斷。 %Ak r
}#G"!/ZA0: （3）皮膚損傷病癥的診斷：紅外熱圖一般反映皮膚本身溫度的分布，很自然，皮膚病癥的診斷是熱像儀應(yīng)用的一個合適領(lǐng)域。例如，用熱像儀很容易查出皮膚凍傷面積，其準(zhǔn)確性接近100%。因為凍傷部位壞死，無血供應(yīng)，其溫度比周圍皮膚明顯低。此外，皮膚燒傷的熱像診斷也很有前途。熱像儀不但可準(zhǔn)確診斷燒傷面積內(nèi)血管損壞的程度，判定燒傷度數(shù)，識別可存活皮膚面積、確定需植皮的面積，而且在治療過程中可觀察燒傷組織血運恢復(fù)情況，掌握發(fā)炎和感染情況及判斷植皮的成敗與否，以便及時采取措施，為用藥及手術(shù)提供參考。 .8O$^
&U~r}= （4）各種炎癥的診斷：急性炎癥由于局部充血，皮溫上升，容易被熱像儀顯示出來。但需與腫瘤皮膚溫度升高相區(qū)別。炎癥皮溫高于周圍皮溫，而在炎癥中心點的皮溫更高于炎癥區(qū)皮溫，這是炎癥熱像的特征。炎癥和腫瘤的鑒別可用如下方法：在熱像拍照前，局部先冷卻，然后觀察溫度回升速度。腫瘤溫度回升慢而炎癥溫度回升較快。此外，用熱像技術(shù)還可鑒別各種關(guān)節(jié)炎的類型，探測出發(fā)炎面積大小和熱變化程度。 XL( m'S
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