紅外熱像儀在消防領(lǐng)域的應(yīng)用
運(yùn)用紅外檢測(cè)技術(shù)判斷電氣火災(zāi)隱患
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種電氣設(shè)備數(shù)量的與日俱增，電氣產(chǎn)品質(zhì)量、工程設(shè)計(jì)施工安裝和運(yùn)行管理等方面存在的諸多問(wèn)題，*終集中表現(xiàn)為電氣設(shè)備和線路運(yùn)行中存在某些電氣事故隱患和電氣火災(zāi)隱患，極易釀成火災(zāi)，造成慘重的財(cái)產(chǎn)損失和重大的人員傷亡。因此，在防火**檢查中，對(duì)電氣設(shè)備和線路進(jìn)行電氣**檢測(cè)，判定電氣火災(zāi)隱患的存在部位和嚴(yán)重程度，及時(shí)采取措施排除隱患，可以有效地防止和減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。紅外檢測(cè)技術(shù)就是電氣**檢測(cè)的一種重要手段。
紅外檢測(cè)技術(shù)是以紅外物理學(xué)、紅外光電子學(xué)和電子計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一門新興的綜合性技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于**、冶金、電力、石化、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域。近幾年，在電氣消防**檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患，防止和減少電氣火災(zāi)事故方面也取得了顯著的成效。
１ 紅外檢測(cè)技術(shù)的原理
紅外線是一種電磁波，它的波長(zhǎng)范圍為０．７６～１０００μｍ，不為肉眼所見(jiàn)。任何溫度高于**零度（－２７３．１５℃）的物體，都會(huì)不斷地發(fā)射紅外輻射。根據(jù)斯蒂芬—玻爾茲曼定律，溫度為Ｔ的物體，單位面積所發(fā)射的輻射功率是
Ｐ＝εσＴ４ （１）
其中：
?。?mdash;—單位面積輻射功率，（Ｗ）；
ε——物體表面發(fā)射率；
σ——斯蒂芬—玻爾茲曼常數(shù)，其數(shù)值為５．６７３×１０－８Ｗ／（ｍ２Ｋ４）；
?。?mdash;—物體表面溫度，（Ｋ）。
從上式可知，物體的表面溫度越高，單位面積的輻射功率就越大。當(dāng)已知物體的表面溫度和它的發(fā)射率時(shí)，按上式就可計(jì)算出物體的輻射功率。反之，如果測(cè)定了物體所發(fā)射的輻射功率，就可以利用上式確定物體表面的溫度。
我們知道，電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)均會(huì)發(fā)熱升溫，電氣故障形成和發(fā)展的過(guò)程，絕大多數(shù)都與發(fā)熱升溫有關(guān)。用戶使用電氣設(shè)備過(guò)程中，導(dǎo)電回路部分存在大量的接頭、觸頭或連接件，如果導(dǎo)電回路連接處發(fā)生故障，就會(huì)引起接觸電阻過(guò)大，當(dāng)負(fù)荷電流通過(guò)時(shí)，必然導(dǎo)致局部過(guò)熱；如果電氣設(shè)備的絕緣層出現(xiàn)老化或破損，將 造成絕緣介質(zhì)損耗過(guò)大，在運(yùn)行電壓的作用下，會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱；另外，隨意裝接用電設(shè)備，也會(huì)使導(dǎo)線因載流量過(guò)大而出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，這些過(guò)熱處就成為了電氣火災(zāi)的隱患。
２ 紅外檢測(cè)儀器
紅外檢測(cè)儀器可以檢測(cè)到這種過(guò)熱型火災(zāi)隱患發(fā)射出的紅外輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)專門的電信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，*后再經(jīng)成像裝置得到與物體表面溫度相對(duì)應(yīng)的熱像圖，確定過(guò)熱點(diǎn)位置和溫度。這就是紅外檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)電氣火災(zāi)隱患的依據(jù)。
紅外檢測(cè)儀器多種多樣，目前在我國(guó)消防工作中普遍應(yīng)用的有三類，即紅外測(cè)溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀。
３ 電氣火災(zāi)隱患檢測(cè)和判斷方法
紅外檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于過(guò)熱型火災(zāi)隱患的檢測(cè)和判定。
?。常?nbsp;電氣火災(zāi)隱患的檢測(cè)
電氣火災(zāi)隱患的檢測(cè)過(guò)程一般為四個(gè)步驟：
（１）使用紅外熱電視或熱像儀對(duì)一般的電氣設(shè)備和線路進(jìn)行**掃描普遍檢查，發(fā)現(xiàn)其異常發(fā)熱部位。對(duì)重點(diǎn)電氣設(shè)備和線路的發(fā)熱部位攝取熱像圖；
?。ǎ玻┯眉t外熱溫儀對(duì)異常發(fā)熱部位進(jìn)行測(cè)溫。測(cè)溫時(shí)，應(yīng)首先正確選擇被測(cè)物體的表面發(fā)射率，選擇適當(dāng)?shù)膮⒄瘴锎_定環(huán)境溫度，鍵入環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和測(cè)量距離等補(bǔ)償參數(shù)并選取適當(dāng)?shù)臏囟确秶?
對(duì)同一測(cè)量對(duì)象應(yīng)從不同的方位進(jìn)行測(cè)量找出*高發(fā)熱點(diǎn)的溫度值，對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)溫時(shí)應(yīng)保持距離一致和方位一致；
（３）記錄異常發(fā)熱電氣設(shè)備的實(shí)際負(fù)載電流、發(fā)熱部位的表面溫度以及環(huán)境溫度；
（４）利用計(jì)算機(jī)對(duì)熱像圖的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析處理。
３．２ 電氣火災(zāi)隱患的判定方法
3.2.1 溫度判斷法
根據(jù)紅外測(cè)溫儀測(cè)得的電氣裝置發(fā)熱部位的表面溫度，同時(shí)考慮負(fù)載率和連接部分接觸電阻的情況，分析可能存在的電氣火災(zāi)隱患。
必要 此法是為排除負(fù)荷及環(huán)境溫度不同時(shí)對(duì)紅外判斷結(jié)果的影響而提出的。當(dāng)環(huán)境溫度低，尤其是負(fù)荷電流小的情況下，設(shè)備的溫度值并沒(méi)有超過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但大量事實(shí)證明此時(shí)的溫度值并不能說(shuō)明該設(shè)備沒(méi)有缺陷或故障存在，往往在負(fù)荷增長(zhǎng)之后，或環(huán)境溫度上升后，就會(huì)引發(fā)設(shè)備事故，形成電氣火災(zāi)隱患。故對(duì)電流型設(shè)備還 可采用“相對(duì)溫差”法來(lái)判別隱患存在與否。
“相對(duì)溫差”是指設(shè)備狀況相同或基本相同（指設(shè)備型號(hào)、安裝地點(diǎn)、環(huán)境溫度、表面狀況和負(fù)荷電流等）的兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)之間的溫差，與其中較熱測(cè)點(diǎn)溫升的比值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
Δτ（％）＝（τ１－τ２）／τ１×１００（％）（３）
其中：
τ１——溫度較高測(cè)點(diǎn)的溫升，（℃）；
τ２——溫度較低測(cè)點(diǎn)的溫升，（℃）。
通常，當(dāng)Δτ≥３５％時(shí)，就可以診斷該設(shè)備存在缺陷，應(yīng)予以跟蹤監(jiān)測(cè)，必要時(shí)要安排計(jì)劃?rùn)z修。
3.2.3 同類比較法
同類比較法是指在同類設(shè)備之間進(jìn)行比較，所謂“同類”設(shè)備的含義是指同一回路的同型設(shè)備和同一設(shè)備的三相，即它們的工況、環(huán)境溫度相同可比時(shí)的同型設(shè)備，通常也稱做“縱向比較”和“橫向比較”。具體作法就是對(duì)同類設(shè)備的對(duì)應(yīng)部位溫度值進(jìn)行比較，可以比較容易地判斷出設(shè)備是否正常。在進(jìn)行同類比較時(shí)，要 注意不能排除有三相設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生熱故障的可能性，雖然這種情況出現(xiàn)的幾率相當(dāng)?shù)?。同類比較法適用范圍廣，包括電流型和電壓型設(shè)備，也包括對(duì)內(nèi)、外部故障的診斷。
4. 紅外熱像儀在消防領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)
紅外檢測(cè)技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：測(cè)試時(shí)不接觸用電設(shè)備，不影響受檢單位的正常工作，能夠準(zhǔn)確、直觀地顯示電氣火災(zāi)隱患部位和嚴(yán)重程度，且可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，科學(xué)地做出電氣火災(zāi)隱患診斷結(jié)論，并具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)速度快、工作效率高、**性強(qiáng)、檢測(cè)時(shí)可與用電設(shè)備保持**距離，適用范圍廣，可用于各類型 用電設(shè)備及配電線路的檢查等。但是，由于紅外檢測(cè)儀器測(cè)量的都是物體的表面溫度，而電氣設(shè)備內(nèi)部的溫度因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不能準(zhǔn)確地測(cè)出，所以必須與其他測(cè)量技術(shù)和科學(xué)方法結(jié)合起來(lái)才能更好地發(fā)揮它的作用。另外，紅外檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)過(guò)熱型火災(zāi)隱患的檢測(cè)，對(duì)于電火花型電氣火災(zāi)隱患應(yīng)采取超聲波檢測(cè)。
紅外檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展成一門倍受矚目的高新技術(shù)，隨著社會(huì)生產(chǎn)和生活現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，作為電氣防火不可缺少的檢測(cè)手段，紅外探測(cè)技術(shù)必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
運(yùn)用紅外檢測(cè)技術(shù)判斷電氣火災(zāi)隱患
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種電氣設(shè)備數(shù)量的與日俱增，電氣產(chǎn)品質(zhì)量、工程設(shè)計(jì)施工安裝和運(yùn)行管理等方面存在的諸多問(wèn)題，*終集中表現(xiàn)為電氣設(shè)備和線路運(yùn)行中存在某些電氣事故隱患和電氣火災(zāi)隱患，極易釀成火災(zāi)，造成慘重的財(cái)產(chǎn)損失和重大的人員傷亡。因此，在防火**檢查中，對(duì)電氣設(shè)備和線路進(jìn)行電氣**檢測(cè)，判定電氣火災(zāi)隱患的存在部位和嚴(yán)重程度，及時(shí)采取措施排除隱患，可以有效地防止和減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。紅外檢測(cè)技術(shù)就是電氣**檢測(cè)的一種重要手段。
紅外檢測(cè)技術(shù)是以紅外物理學(xué)、紅外光電子學(xué)和電子計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一門新興的綜合性技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于**、冶金、電力、石化、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域。近幾年，在電氣消防**檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)隱患，防止和減少電氣火災(zāi)事故方面也取得了顯著的成效。
１ 紅外檢測(cè)技術(shù)的原理
紅外線是一種電磁波，它的波長(zhǎng)范圍為０．７６～１０００μｍ，不為肉眼所見(jiàn)。任何溫度高于**零度（－２７３．１５℃）的物體，都會(huì)不斷地發(fā)射紅外輻射。根據(jù)斯蒂芬—玻爾茲曼定律，溫度為Ｔ的物體，單位面積所發(fā)射的輻射功率是
Ｐ＝εσＴ４ （１）
其中：
?。?mdash;—單位面積輻射功率，（Ｗ）；
ε——物體表面發(fā)射率；
σ——斯蒂芬—玻爾茲曼常數(shù)，其數(shù)值為５．６７３×１０－８Ｗ／（ｍ２Ｋ４）；
?。?mdash;—物體表面溫度，（Ｋ）。
從上式可知，物體的表面溫度越高，單位面積的輻射功率就越大。當(dāng)已知物體的表面溫度和它的發(fā)射率時(shí)，按上式就可計(jì)算出物體的輻射功率。反之，如果測(cè)定了物體所發(fā)射的輻射功率，就可以利用上式確定物體表面的溫度。
我們知道，電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)均會(huì)發(fā)熱升溫，電氣故障形成和發(fā)展的過(guò)程，絕大多數(shù)都與發(fā)熱升溫有關(guān)。用戶使用電氣設(shè)備過(guò)程中，導(dǎo)電回路部分存在大量的接頭、觸頭或連接件，如果導(dǎo)電回路連接處發(fā)生故障，就會(huì)引起接觸電阻過(guò)大，當(dāng)負(fù)荷電流通過(guò)時(shí)，必然導(dǎo)致局部過(guò)熱；如果電氣設(shè)備的絕緣層出現(xiàn)老化或破損，將 造成絕緣介質(zhì)損耗過(guò)大，在運(yùn)行電壓的作用下，會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱；另外，隨意裝接用電設(shè)備，也會(huì)使導(dǎo)線因載流量過(guò)大而出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，這些過(guò)熱處就成為了電氣火災(zāi)的隱患。
２ 紅外檢測(cè)儀器
紅外檢測(cè)儀器可以檢測(cè)到這種過(guò)熱型火災(zāi)隱患發(fā)射出的紅外輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)專門的電信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，*后再經(jīng)成像裝置得到與物體表面溫度相對(duì)應(yīng)的熱像圖，確定過(guò)熱點(diǎn)位置和溫度。這就是紅外檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)電氣火災(zāi)隱患的依據(jù)。
紅外檢測(cè)儀器多種多樣，目前在我國(guó)消防工作中普遍應(yīng)用的有三類，即紅外測(cè)溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀。
３ 電氣火災(zāi)隱患檢測(cè)和判斷方法
紅外檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于過(guò)熱型火災(zāi)隱患的檢測(cè)和判定。
?。常?nbsp;電氣火災(zāi)隱患的檢測(cè)
電氣火災(zāi)隱患的檢測(cè)過(guò)程一般為四個(gè)步驟：
（１）使用紅外熱電視或熱像儀對(duì)一般的電氣設(shè)備和線路進(jìn)行**掃描普遍檢查，發(fā)現(xiàn)其異常發(fā)熱部位。對(duì)重點(diǎn)電氣設(shè)備和線路的發(fā)熱部位攝取熱像圖；
?。ǎ玻┯眉t外熱溫儀對(duì)異常發(fā)熱部位進(jìn)行測(cè)溫。測(cè)溫時(shí)，應(yīng)首先正確選擇被測(cè)物體的表面發(fā)射率，選擇適當(dāng)?shù)膮⒄瘴锎_定環(huán)境溫度，鍵入環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和測(cè)量距離等補(bǔ)償參數(shù)并選取適當(dāng)?shù)臏囟确秶?
對(duì)同一測(cè)量對(duì)象應(yīng)從不同的方位進(jìn)行測(cè)量找出*高發(fā)熱點(diǎn)的溫度值，對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)溫時(shí)應(yīng)保持距離一致和方位一致；
（３）記錄異常發(fā)熱電氣設(shè)備的實(shí)際負(fù)載電流、發(fā)熱部位的表面溫度以及環(huán)境溫度；
（４）利用計(jì)算機(jī)對(duì)熱像圖的溫度場(chǎng)進(jìn)行分析處理。
３．２ 電氣火災(zāi)隱患的判定方法
3.2.1 溫度判斷法
根據(jù)紅外測(cè)溫儀測(cè)得的電氣裝置發(fā)熱部位的表面溫度，同時(shí)考慮負(fù)載率和連接部分接觸電阻的情況，分析可能存在的電氣火災(zāi)隱患。
必要 此法是為排除負(fù)荷及環(huán)境溫度不同時(shí)對(duì)紅外判斷結(jié)果的影響而提出的。當(dāng)環(huán)境溫度低，尤其是負(fù)荷電流小的情況下，設(shè)備的溫度值并沒(méi)有超過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但大量事實(shí)證明此時(shí)的溫度值并不能說(shuō)明該設(shè)備沒(méi)有缺陷或故障存在，往往在負(fù)荷增長(zhǎng)之后，或環(huán)境溫度上升后，就會(huì)引發(fā)設(shè)備事故，形成電氣火災(zāi)隱患。故對(duì)電流型設(shè)備還 可采用“相對(duì)溫差”法來(lái)判別隱患存在與否。
“相對(duì)溫差”是指設(shè)備狀況相同或基本相同（指設(shè)備型號(hào)、安裝地點(diǎn)、環(huán)境溫度、表面狀況和負(fù)荷電流等）的兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)之間的溫差，與其中較熱測(cè)點(diǎn)溫升的比值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
Δτ（％）＝（τ１－τ２）／τ１×１００（％）（３）
其中：
τ１——溫度較高測(cè)點(diǎn)的溫升，（℃）；
τ２——溫度較低測(cè)點(diǎn)的溫升，（℃）。
通常，當(dāng)Δτ≥３５％時(shí)，就可以診斷該設(shè)備存在缺陷，應(yīng)予以跟蹤監(jiān)測(cè)，必要時(shí)要安排計(jì)劃?rùn)z修。
3.2.3 同類比較法
同類比較法是指在同類設(shè)備之間進(jìn)行比較，所謂“同類”設(shè)備的含義是指同一回路的同型設(shè)備和同一設(shè)備的三相，即它們的工況、環(huán)境溫度相同可比時(shí)的同型設(shè)備，通常也稱做“縱向比較”和“橫向比較”。具體作法就是對(duì)同類設(shè)備的對(duì)應(yīng)部位溫度值進(jìn)行比較，可以比較容易地判斷出設(shè)備是否正常。在進(jìn)行同類比較時(shí)，要 注意不能排除有三相設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生熱故障的可能性，雖然這種情況出現(xiàn)的幾率相當(dāng)?shù)?。同類比較法適用范圍廣，包括電流型和電壓型設(shè)備，也包括對(duì)內(nèi)、外部故障的診斷。
4. 紅外熱像儀在消防領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)束語(yǔ)
紅外檢測(cè)技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：測(cè)試時(shí)不接觸用電設(shè)備，不影響受檢單位的正常工作，能夠準(zhǔn)確、直觀地顯示電氣火災(zāi)隱患部位和嚴(yán)重程度，且可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，科學(xué)地做出電氣火災(zāi)隱患診斷結(jié)論，并具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)速度快、工作效率高、**性強(qiáng)、檢測(cè)時(shí)可與用電設(shè)備保持**距離，適用范圍廣，可用于各類型 用電設(shè)備及配電線路的檢查等。但是，由于紅外檢測(cè)儀器測(cè)量的都是物體的表面溫度，而電氣設(shè)備內(nèi)部的溫度因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不能準(zhǔn)確地測(cè)出，所以必須與其他測(cè)量技術(shù)和科學(xué)方法結(jié)合起來(lái)才能更好地發(fā)揮它的作用。另外，紅外檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)過(guò)熱型火災(zāi)隱患的檢測(cè)，對(duì)于電火花型電氣火災(zāi)隱患應(yīng)采取超聲波檢測(cè)。
紅外檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展成一門倍受矚目的高新技術(shù)，隨著社會(huì)生產(chǎn)和生活現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，作為電氣防火不可缺少的檢測(cè)手段，紅外探測(cè)技術(shù)必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
