红外热像仪的无损检测应用
工业生产中，温度关系到一项工艺是否准确、一件产品是否合格、一台设备是否正常运转等，具有极重要的指导和参考价值。作为一种特别的机器视觉，红外热像仪可实时测量观测范围内各点温度，并输出可视化红外热图，已为越来越多无损检测从业者所重视。
红外热像仪的工作便是基于上述理论。红外热像仪核心部件包括红外镜头、红外探测器以及后处理电路等。通过红外镜头接收被测目标的红外辐射，反映到红外探测器光敏原件上，再经由后处理电路分析，最终将不可见红外辐射能量转换为可见红外热图输出。热像图以不同颜色代表不同温度，将被测物温度分布可视化。红外热像仪被动接收红外辐射，利用目标和背景自身辐射红外能量差异来识别目标、测量温度。
与可见光机器视觉相比，红外热像仪具有如下优势：
1）实时显示探测范围内各点温度，追踪温度异常并进行故障诊断和自动报警；
2）无需任何照明，全黑环境可清晰成像；
3）不受可见光干扰；
4）可穿透雾霾，可见度高。
鉴于其独特优势，红外热像仪作为无损检测手段被广泛应用于众多领域。电力行业是红外无损检测应用较早也较成熟领域之一，目前已具有一系列行业红外检测标准。该行业绝大部分设备处于带电运行状态，发生故障或超负荷运转易造成如设备损坏、电气火灾等严重后果。对各种带电设备、输电线路、电气接口等进行实时监控意义重大。不论是电器故障还是机械故障，均会在电力设备相应部位产生温度变化，红外热像仪对这些故障一览无遗。
某大型高压输电换流站中，由换流变压器和换流阀组成的换流装置作为核心部件，承担交-直流转换功能。设备正常运行过程中产生大量热量，内部可控硅元件运行温度不得高于80℃，需配套水冷装置。冷却水与阀体内部发热元件直接接触，且换流阀属于高压电气设备，因此必须建立测温监控装置保障阀体正常、持续工作。同时，对闸刀状况、接口状况等众多关键部位也需进行监控。针对上述需求，我司在交流站阀厅内位置设立高速云台搭载红外热像仪并配套传输系统、后端服务器平台系统，以实现对换流阀本体、关键连接点及其他附属支持设备的实时监控。
红外热像仪为无损检测手段，可远距离、全局检测目标温度分布及时获得目标范围内各点温度信息，配合后台温软件度阈值设置、自动报警等功能，可实现自动化监控。此外，红外热像仪可进行带电检测，被检测设备无需停机待检，不影响生产效率。结合大数据技术，甚至可以根据历史数据对设备未来发热趋势作预判，提前预防故障发生，防患于未然。为热像仪配备定点云台，可对重点设备、区域进行24小时不间断自动化监控，确保设备、生产安全。而当热像仪被搭载到无人机上时，这样一只“红外之鹰”具有了更强的机动性，可执行更大范围的监控任务。
光伏发电作为一种新型绿色能源近年来备受瞩目，逐渐发展壮大。太阳能电池板由许多光电模块组成，通过光电效应将太阳能转换为电能输出。当某一块模块非正常工作时，温度较周围正常工作模块将发生较大变化。对实验室或小型太阳能系统而言，根据电池板上各点温度、发热情况判断是否正常工作等需求，通常利用定点在线式或手持式热像仪便可满足。对于大型光伏电站的大量检测任务，则不得不借助于无人机载热像仪。
某100MW光伏电站占地千余亩，涉及海量太阳能电池板。一方面，太阳能电池板上某光电模块故障将造成发热，故障模块温度明显高于其周围正常工作模块，表现为亮色高温热斑；另一方面，太阳能电池板表面部分被遮蔽，光照量减少、发电效率降低，该部位温度较低，表现为深色低温区。工作人员需从数以万计的太阳能电池板中识别出上述两种异常状态，并加以修复。针对上述需求，我司利用无人机搭载热像仪进行空中预制线路巡检。飞行过程中，热像仪以特定角度对大量电池板进行检测，通过模拟图像信号实时传输画面至地面控制端。飞行过程中，大量温度流数据、视频被存储于太阳能电池板热图TF卡内，结束飞行后可通过离线分析软件进行进一步分析处理。热像仪实时检测全局温度，配合高机动性的无人机，可高效从大范围太阳能电池板中准确发现异常。基于出色的温度探测能力与极佳的机动性，除大型太阳能电站外，无人机载热像仪同样适用于高压输电线路巡检、森林防火预警、野外搜救等多种场合。
未来发展趋势
在未来市场中，热像仪硬件设备将向着高分辨率、高灵敏度以及小体积、低成本方向发展。软件将偏重于大数据处理、智能识别等方向的研发。另一方面，热成像技术与诸如自动化、大数据、工业物联网等技术的交流合作将更加深入、频繁。可以断言，热像仪将逐渐大面积渗透民用市场各个领域，对传统的生产、生活方式产生巨大影响。
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