红外热像仪

热成像技术在工农业领域中的应用

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    对建筑物的检测

    热像仪可对建筑物的建造质量和设计进行检测和评价,其中包括对建筑物的裂痕、墙壁的分层或断层部位、墙壁和地下管道的渗漏进行检查,以及对建筑物耗及采暖、保温、照明系统进行检查和评价等。使用热像仪可以是手提式的,也可用三角架支撑,还可用车载和机载进行扫描检测。对建筑物进行的实查结果表明,若镶板接合处漏气、壁腔绝缘脱落或存在对流循环等将有不适当的热耗发生,这些均能在热图上明显地反映出来并能准确定出建筑物的热能损失位置。晚上,在高处用热像仪扫描白天经过太阳曝晒的机场跑道,可以检查出厚度达30-40cm水泥板层与土层的粘结缺陷,可发现层间直径为1.5m圆形面积的积水层或空隙层,从而为跑道的修补提供作业位置。此外,曾利用机载热像仪寻找建筑物的热漏,这种方法可以大幅度地节约能量费用。对于建筑物内的取暖,一般由中央锅炉供热。根据热图像,可以查明供热系统的热漏点。以前是采用掘开路面查找热漏点,这种方法难度大、成本高,而热图法可大大节约燃料费用。高层建筑物的外墙板间的墙缝必须经过保温防潮处理,而且要对处理质量进行准确检验才能交会使用。采用热像仪是一种合适的检验方法。例如,曾对一建筑物墙板纵向接缝的热图进行分析,发现温度异常。正常热像是上下完全贯通的黑色低温纵带,而实际热图中呈现一段高温亮带,这表明墙缝严重漏热,经对住户调查证明,冬季该处存在墙面结露。

    监测森林火灾

    在大片森林中,往往存在不明显的隐火,这是引起毁灭性火灾的根源。用现有普通方法难以发现这种低强度隐火。用机载热成像系统可以发现隐火的位置。例如,加拿大森林研究中心利用直升飞机带着便携式热像仪在一次火灾季节发现15次隐火。机载热像仪在森林火情应用中有多方面用途,可探测未熄的营火和冒烟的余烬,并可防止复燃火的发生。但是,单独使用热像仪容易把太阳晒热的石头和开阔地误认为冒烟的树木,因此研究人员设计了一种红外可见机载装置,它是一种把可见和红外图像叠加显示的系统,观察者可识别出每一个自然的热点源,并把它们剔除。因而,即使在阳光下也能发现真正冒烟的树木。

    粮食火灾的探测

    粮食火灾一般是不明显的,谷物粮仓的燃烧或闷烧会持续很长一段时间,同时不易被人发觉。这在每年可造成巨大的损失。采用热像仪不仅能推测这些火灾的存在,而且能确定火灾的范围。热像仪对于这种火灾具有三个明显的作用,即火情的早期探测,确定火情的范围与危害,对火灾位以便采取灭火措施。用热像仪对粮仓检查一般是在地面上进行,一个人操作,检查一处需20-30min,一旦正确指出了火情的位置,便可在那里钻一个洞,把管子插进谷物里,然后通入液氮进行灭火。灭火后仍需用热像仪再度进行检查,以判断火灾是否重新发生。

    蒸气阀的检查

    当蒸气阀损坏时,会引起大量热能损失。使用热像仪来检查蒸气阀并更换那些不良的蒸气阀,可以大大节约能源。人们只要用热像仪查看汽阀的进口和出口处,如果进出之间的温差反常,则表明蒸汽阀失效。例如,美国一家公司其工厂曾查出有13%的蒸汽阀失效,通过更换蒸汽阀,减少了能耗,节约了大量资金。

    制冷设备中的应用:用热像仪可以检查冰箱等制冷装置和管道的隔热,揭示水果和蔬菜在冰库储藏过程中微生物病害和生理损伤的隐患点,自动筛选土豆和水果等,例如,利用热像仪测定新鲜土豆和水果(苹果、梨、柿等)表面的比辐射率,测得e=0.96~0.99(以人的皮肤作为试验样品,其e=0.985)。

    监视液化气体泄漏

    随着液化天然气的大量应用和贮藏基地的建设,需要建立在早期发现和处理由于液化气(液化天然气、液化石油气、液化乙烯)泄漏而发生火灾、爆炸等灾害的监视装置。以前是采用气体传感器来探测气体的泄漏,但气体传感器只能进行定点探测,不适宜于探测液化天然气储存罐并立的地方。使用热像仪可以进行大面积的探测,它是根据气体排出时在外界所产生的环境温度变化来探测气体的泄漏。当液化气体流出时周围要出现温度异常现象,用热像仪观察就能判断出气体泄漏的位置和规模。

    极地动物的识别

    利用机载热成像系统可以对地上的北极熊和灰色沙堤上的海豹进行计数,同进不会对动物造成干扰。而在飞机上利用目视识别是不可能的。利用热像仪测量海豹的头温,还可以调查狂犬病病毒的传播,因为这种病毒会使海豹头部的温度高于体表温度。

    对轮胎的检测:利用热像仪可以拍摄旋转中的轮胎的红外图像,它可在不接触轮胎的情况下观察和分析轮胎的温度分布。获取一张图像所需的时间与轮胎的转速有关。当轮胎高速旋转时,获取一张完整图像的时间一般为几秒钟,因此热像仪对于轮胎的质量检验十分重要。