紅外輻射是一種電磁波(英國物理學(xué)家赫胥爾于1800年發(fā)現(xiàn))，其波長在0.75-1000微米之間，位于可見光紅色光帶(0.38-0.78微米)之外，在絕對(duì)零度(-273℃)以上的物體都能發(fā)出紅外射線，也被稱為熱輻射。
(一)紅外輻射的產(chǎn)生
絕對(duì)零度以上的物體其構(gòu)成微粒(原子、離子、分子)都在不停地運(yùn)動(dòng)(震動(dòng))，這些運(yùn)動(dòng)(震動(dòng))都是出于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，各種狀態(tài)均表現(xiàn)為具有一定量級(jí)的能量，一般用“能級(jí)”來標(biāo)記各種狀態(tài)。一般情況下，物質(zhì)總是趨于向低能級(jí)發(fā)展，其最低能量狀態(tài)稱為基態(tài)。如果有外界激勵(lì)，通過光、熱、震動(dòng)等把一定的能量傳遞給物質(zhì)，會(huì)使構(gòu)成物質(zhì)的微粒(原子、離子、分子)現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，即由低能級(jí)狀態(tài)向高能級(jí)狀態(tài)發(fā)展，進(jìn)入激發(fā)態(tài)。但是，一旦外加激勵(lì)消失或者減弱，這些微粒將無法維持長期激發(fā)態(tài)，會(huì)通過釋放能量重新恢復(fù)到基態(tài)。這些能量是以電磁波形式釋放出來，也稱為輻射。外界激勵(lì)的方法有很多種其中與產(chǎn)生紅外輻射最直接關(guān)系的是對(duì)物體進(jìn)行加熱，因此由加熱而引起的的輻射成為熱輻射。
(二)紅外檢測(cè)法的檢測(cè)原理
紅外熱成像監(jiān)測(cè)法即是通過熱成像系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的紅外輻射強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，通過對(duì)電氣設(shè)備外層溫度的變化和差異間接判斷出設(shè)備局部放電的位置和程度。輻射在穿透空氣過程中其能量隨著傳輸距離的增大成遞減趨勢(shì)，但由于大氣中的不同成分(二氧化碳、臭氧、水蒸氣)對(duì)不同波長輻射的吸收程度存在差異，通過實(shí)驗(yàn)室觀察發(fā)現(xiàn)紅外輻射在1-2.5μm，3-5μm，8-14μm這三個(gè)波長范圍內(nèi)被大氣的吸收作用最弱，在這三個(gè)波長范圍內(nèi)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行紅外輻射檢測(cè)收到的效果最好，這三個(gè)波長范圍也被成為“大氣窗口”。
大氣成分對(duì)紅外輻射的吸收作用
目前常用的紅外監(jiān)測(cè)設(shè)備有如下幾類：
1. 紅外測(cè)溫儀（點(diǎn)溫槍）
點(diǎn)溫槍
距離系數(shù)(KL)是代表點(diǎn)溫槍性能的重要參數(shù)，它與觀測(cè)點(diǎn)與被測(cè)物體的距離(L)成正比，與目標(biāo)直徑(O)成反比。
實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)在遠(yuǎn)距離檢測(cè)時(shí)點(diǎn)溫槍會(huì)因?yàn)椴荒軠?zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)被測(cè)目標(biāo)可能造成較大測(cè)量誤差。
2. 紅外熱電視
類似可見光視頻系統(tǒng)，該套系統(tǒng)是通過接收系統(tǒng)(鍺透鏡、熱釋電靶面、電子槍)接受來自被測(cè)物體的紅外輻射，通過復(fù)雜的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出至顯示器。
紅外熱電視
3. 紅外熱像儀
目前天津市電力公司變電、輸電、檢修等專業(yè)廣泛使用這種紅外測(cè)溫儀器，也叫做焦平面紅外熱像儀，其原理是通過高密度的半導(dǎo)體光電禍合元件(類似CCD或CMOS)將紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)輸出到顯示器。
焦平面紅外成像儀原理圖
焦平面紅外成像儀應(yīng)用
(三)紅外檢測(cè)法的應(yīng)用范圍
紅外檢測(cè)法可以直觀的檢測(cè)到設(shè)備異常溫升，相間溫度差異，對(duì)局部放電可起到間接檢查作用。設(shè)備發(fā)熱誘因有很多種，如果設(shè)備內(nèi)部絕緣由于密封失效，進(jìn)水受潮，或者由于絕緣介質(zhì)老化，引起局部放電且經(jīng)過時(shí)間積累其外部特征表現(xiàn)為局方集中點(diǎn)溫升較其他部位明顯。而且這種溫升與通過該設(shè)備的工頻電流無相關(guān)性或呈弱相關(guān)性。
其次在輸電線路絕緣子上(瓷質(zhì)、玻璃)，隨著絕緣子絕緣劣化和積污嚴(yán)重，出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象造成升溫。
復(fù)合絕緣子情況下，如果均壓環(huán)設(shè)計(jì)裕度較小，在投運(yùn)初期由于積污較少不會(huì)達(dá)到局部擊穿電壓，但隨著積污嚴(yán)重且處于極不均勻電場(chǎng)情況下就會(huì)誘發(fā)局部放電，這種局部放電會(huì)加速復(fù)合絕緣子整體的劣化，嚴(yán)重時(shí)由于熱量積累或溫差變化會(huì)造成外部絕緣層與內(nèi)部受力芯棒的脫離，最終會(huì)造成整根復(fù)合絕緣子擊穿。
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