一、什么是紅外熱成像 　　光線是大家熟悉的。光線是什么？光線就是可見光，是人眼能夠感受的電磁波。可見光的波長為：0.38—0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長的電磁波，人眼都無法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見光光譜紫色以外，稱為紫外線，比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線。紅外線，又稱紅外輻射，是指波長為0.78~1000微米的電磁波。其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。 　　照相機成像得到照片，電視攝像機成像得到電視圖像，都是可見光成像。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，熱紅外線形成的圖像稱為熱圖。 　　目標的熱圖像和目標的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標可見光圖像，而是目標表面溫度分布圖像，換一句話說，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像。 二、 紅外熱成像的特點 　 有位著名的美國紅外學者指出：“人類的發(fā)展可分為三個階段。第一個階段是人類通過制造工具，擴展體力活動的能力，第二階段通過提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標準，而人類近年來致力的增強獲得輸入信息的能力，擴大感覺范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類發(fā)展的第三階段。在這個階段中，紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類的感官由五種增加到六種” 。這一席話，我認為恰如其分的道出了紅外成像技術(shù)在當代的重要性。因為，我們周圍的物體只有當它們的溫度高達1000℃以上時，才能夠發(fā)出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在絕對零度（-273℃）以上的物體，都會不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計算出，一個正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個重要的特性。 　　1．大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口” 。利用這兩個窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場，清晰地觀察到前方的情況。 2．物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析，從而為消防等電氣火災預知性檢測等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。 三、紅外熱成像儀 　　根據(jù)物體能夠發(fā)射紅外線的特點，各國競相開發(fā)出各種紅外熱成像儀器。 　　美國德克薩斯儀器公司（TI）在1964年首次研制成功第一代的熱紅外成像裝置，叫紅外前視系統(tǒng)(FLIR)，這類裝置利用光學元件運動機械，對目標的熱輻射進行圖像分解掃描，然后應用光電探測器進行光——電轉(zhuǎn)換，最后形成視頻圖像信號，并在熒屏上顯示，紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機、艦船和坦克上的重要裝置。 　　六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家電力局，在紅外前視裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有溫度測量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝置，通常稱為熱像儀。 　　七十年代法國湯姆蓀公司研制出，不需致冷的紅外熱電視產(chǎn)品。 九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)品，這是一種最新一代的紅外電視產(chǎn)品，可以進行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，把紅外熱成像的應用提高到一個新的階段。 　　七十年代中國有關(guān)單位已經(jīng)開始對紅外熱成像技術(shù)進行研究，到八十年代初，中國在長波紅外元件的研制和生產(chǎn)技術(shù)上有了一定進展。到了八十年代末和九十年代初，中國已經(jīng)研制成功了實時紅外成像樣機，其靈敏度、溫度分辨率都達到很高的水平。 　　進入九十年代，中國在紅外成像設備上使用低噪音寬頻帶前置放大器，微型致冷器等關(guān)鍵技術(shù)方面有了發(fā)展，并且從實驗 走向應用，主要用途用于部隊，例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀，反坦克飛彈、防空雷達以及坦克、軍艦火炮等。 　　中國在紅外熱成像技術(shù)方面，已經(jīng)投入了大量人力物力，形成了相當規(guī)模的研發(fā)力量,在國際上，美國、法國、以色列、中國是這方面的先行者，其它國家包括俄羅斯均處下游水平。 　　近幾年來，在黨的政策方針指引下，中國的紅外成像技術(shù)得到突飛猛進的發(fā)展，與西方的差距正在逐步縮小，有些設備的先進性也可同西方同步，相信中國和西方的差距會進一步縮小，尤其在新技術(shù)的應用方面更可以獨樹一幟。 四、紅外熱像儀在消防中的作用 　　火災往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災苗頭。然而采用紅外熱成像儀，則可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，把火災消滅在最初。 　　加拿大林業(yè)學院早在1975年就開始進行森林防火試驗，從飛機上檢查尚未起燃地潛在火源，加拿大森林研究中心利用直升飛機采用AGA750便攜式熱成像儀，在一個火災季節(jié)中發(fā)現(xiàn)15次隱火。谷物糧倉往往會發(fā)生自燃現(xiàn)象，這種自燃現(xiàn)象往往時間長、來勢猛、損失大。目前一般采用溫度計測量其糧倉地溫度變化加以防范。采用熱像儀可以準確判定這些火災的地點和范圍，做到早知道早預防，早撲滅。采用熱像儀方便簡單，速度快，撲滅及時。 　　紅外熱像儀還可以用來探測電氣設備的不良接觸，以及過熱的機械部件，以免引起嚴重短路和火災。 　　1980年至1983年四年中，我國利用國產(chǎn)的熱像儀對華北電力網(wǎng)內(nèi)的20座發(fā)電廠、8座變電站和24條高壓線的10000多個插頭進行了過熱檢查，發(fā)現(xiàn)不正常發(fā)熱點500多處，嚴重過熱為100處，由于及時處理，未發(fā)生火災事故。在國外，美國保險公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在所有電氣設備隱患中的25%以上是引發(fā)火災的主要原因，都是由于插頭接觸不良引發(fā)的，所以美國國家防火協(xié)會的《電氣維修手冊70B》規(guī)定，在任何電氣插頭按照規(guī)定的力距被緊固之后，只要這個力矩值不變化，以后就不應當再進行緊固。所以制造良好，安裝正常的電氣插頭，根本不需要定期緊固，只有發(fā)現(xiàn)其功能異常和其過熱才要去處理。 　　對于所有可以直接看見的設備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對于那些由于屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導到外面的部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患，這種情況對傳統(tǒng)的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、導體、母線及其它部件的運行測試，紅外熱成像產(chǎn)品是無法取代。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測到回路過載或三相負載的不平衡。 　　美國MAI公司對許多已經(jīng)進行過一般電氣預防性設備做紅外熱成像產(chǎn)品檢查，發(fā)現(xiàn)其中不少已接受過維修的設備仍然存在電氣故障。例如一個重要電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，這個公司對其電氣設備每兩年進行一次停電維修。在這停電運行期間，進行設備清掃，對所有連接點緊固和斷路器的跳閘試驗。并對高、低壓開關(guān)裝置安裝進行測試。在傳統(tǒng)維修之后進行的紅外熱成像產(chǎn)品檢查，仍然確定了一些隱患。在不同設備上發(fā)現(xiàn)的嚴重隱患有19個，一般隱患有179個。這些嚴重隱患是指被測設備的表面溫度超過NEMA或UL的最大設計溫度。大多數(shù)隱患是在電動機控制設備上發(fā)現(xiàn)的，另外也在開關(guān)裝置和動力盤上發(fā)現(xiàn)一些隱患。又例如一個聯(lián)邦政府辦公用建筑物內(nèi)一個主要電動機控制中心發(fā)生火災之后，每六個月對設備進行一次預防性維修。在這次火災之后進行過兩次維修，又進行一次紅外熱成像產(chǎn)品檢查，其結(jié)果是：嚴重隱患預防維修之前為3個，而預防維修之后還是3個。所以紅外熱成像產(chǎn)品檢查的必要性是顯而易見的。 　　此外，使用紅外熱成像產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的清掃和緊固可以節(jié)省大量費用。這種節(jié)約有兩個原因：首先是紅外熱成像產(chǎn)品檢查進行的十分快，而不像傳統(tǒng)的方法那樣花費大量人力去進行設備的清掃和緊固。另外紅外熱成像產(chǎn)品檢查在進行時，不要求設備停電，而只是在找出隱患后，在進行修理時才要求短時間停電。并且為修理個別隱患的停電只是局部性的，停電時間很有限，甚至可能安排在計劃停電時間內(nèi)進行修理。下面是幾個例子。 　　1、美國的一個《資產(chǎn)管理公司》推行一個包括所有電動機控制設備、照明、動力盤和開關(guān)裝置的完整維修項目（不包括斷路器跳閘試驗）。其收費標準根據(jù)工作量而定，一個典型的辦公大樓（250,000平方英尺，10層）平均維修費用為6,500美元。同樣的大樓進行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，只要一天便可以完成對所有電動機控制，配電盤和開關(guān)裝置的檢查（并包括各種機械設備），其紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務費大約為600美元到800美元。因此，紅外熱成像產(chǎn)品的費用僅是傳統(tǒng)方法費用的1/10。 2、一個《電子設備制造廠》在簽定紅外熱成像產(chǎn)品檢查合同之前，是采用4天停電，由3個組5個電工進行傳統(tǒng)維修，工人每天工作為12小時，以便清潔和緊固所有開關(guān)裝置、電動機控制設備和動力盤中的連接點。這些工作的人工費用為30,000美元。對于同樣設備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查也進行了4天，并在2個工廠工人協(xié)助下完成，其費用只有3,000美元。 　　3、一個大型《辦公/旅館/售貨商業(yè)綜合樓》每三年進行一次高、低開關(guān)裝置的傳統(tǒng)維修，在維修期間花在清潔和緊固工作上的費用至少有20,000美元。而對同樣設備進行紅外熱成像產(chǎn)品檢查則只用12小時，花費僅2,000美元，發(fā)現(xiàn)了12隱患，其中兩個為能引發(fā)火災的嚴重隱患。 　　4、通過紅外熱成像產(chǎn)品檢查和分析，一家《美國小型工廠》每年將耗費由160個減少到40個工時。如按25美元/小時的費用（包括加班）計算每年節(jié)省120小時，也就是可以節(jié)省3000美元。 　　根據(jù)美國的上述經(jīng)驗，用紅外熱成像產(chǎn)品檢查代替?zhèn)鹘y(tǒng)維修中的定期清掃和緊固工作，可以節(jié)約費用50%—90%，并可有效防止火災的發(fā)生。例如在1985年7～8月期間，華盛頓郵報根據(jù)幾乎每天都發(fā)生的許多電氣設備停電事故，在頭版上描述了這些事故造成的火災、人身傷亡、財產(chǎn)破壞和在生產(chǎn)、稅收方面的損失。例如其中當?shù)匾患衣灭^的