新型紅外溫度傳感器,電力是現代社會使用(yòng)最爲廣泛的(de)二次能源，電力工業則是關系到國計民生的(de)重要基礎産業和(hé)公用(yòng)事業。不言而喻。

電力是現代社會使用(yòng)最爲廣泛的(de)二次能源，電力工業則是關系到國計民生的(de)重要基礎産業和(hé)公用(yòng)事業。不言而喻，傳感器相當于電力工業的(de)視覺神經，是電力能夠安全、可(kě)靠運行和(hé)保質保量

穩定供應的(de)重要保障。

在電力生産過程中，溫度測量與控制十分(fēn)重要，溫度參數的(de)準确測量對(duì)電能的(de)輸出品質、生産效率和(hé)安全可(kě)靠的(de)運行至關重要。目前，在電力生産和(hé)檢修過程中已逐漸開始采用(yòng)先進的(de)紅外溫

度計等非傳統測溫傳感器，來(lái)代替傳統的(de)熱(rè)電偶、熱(rè)電阻類的(de)熱(rè)電式溫度傳感器，從而實現電力的(de)生産過程或者重要設備的(de)溫度監視和(hé)控制。

1.爐膛應用(yòng)中的(de)紅外高(gāo)溫計

一般測量高(gāo)溫(700℃以上)的(de)紅外溫度計，它的(de)有用(yòng)波段主要在0.76～3mm的(de)近紅外區(qū)，透射的(de)光(guāng)學材料主要是選用(yòng)光(guāng)學玻璃或石英等。

雷泰公司生産的(de)Marathon系列紅外測溫儀是專爲惡劣的(de)工業環境應用(yòng)所設計的(de)工業級産品，測溫範圍爲-40℃～3000℃，這(zhè)款紅外測濕儀擁有高(gāo)性能的(de)光(guāng)學鏡頭，光(guāng)學分(fēn)辨率最高(gāo)可(kě)達300:1，

響應時(shí)間有2ms、60ms和(hé)120ms三種可(kě)選，并具備IP65的(de)防護等級，可(kě)以防止安裝、設置和(hé)使用(yòng)過程中的(de)污染和(hé)損傷。而且帶标準的(de)模拟量、數字量和(hé)分(fēn)布式的(de)繼電器輸出，能夠同時(shí)傳輸數據

、報警觸發和(hé)控制信号。内置智能型的(de)電路盒以及易于使用(yòng)的(de)操作界面等。此外，該紅外測溫儀堅固的(de)不鏽鋼外殼也(yě)可(kě)以确保在苛刻的(de)工業環境下(xià)能夠安全使用(yòng)。

通(tōng)過電廠的(de)鍋爐爐膛和(hé)後爐膛區(qū)的(de)溫度，不僅可(kě)以直接反應出其内燃料的(de)燃燒強度的(de)大(dà)小，燃燒過程中的(de)效率優劣，而且還(hái)能間接地影(yǐng)響到鍋爐的(de)受熱(rè)面以及後續流程(如脫硝、灰份的(de)控制等

)的(de)正常運行。從電廠的(de)安全控制和(hé)效率角度來(lái)看，爐膛區(qū)的(de)溫度是十分(fēn)重要的(de)，而且需要運行監視的(de)關鍵參數。在歐洲，有相當一部分(fēn)電廠或鍋爐的(de)制造商(如法國Stein鍋爐)即采用(yòng)上述類

型的(de)紅外光(guāng)學高(gāo)溫計，用(yòng)來(lái)測量大(dà)型的(de)鍋爐爐膛斷面的(de)煙(yān)氣溫度，并借此實現鍋爐的(de)全爐膛的(de)火焰檢測和(hé)爐膛滅火的(de)保護功能。

2.紅外溫度傳感器的(de)原理(lǐ)和(hé)優點

紅外輻射俗稱紅外線，是指輻射波長(cháng)大(dà)緻爲0.75-1000mm頻(pín)譜範圍内的(de)電磁波。紅外輻射的(de)物(wù)理(lǐ)本質是熱(rè)輻射，當物(wù)體溫度處于絕對(duì)零度以上時(shí)，其内部帶電粒子的(de)熱(rè)運動就會向外發射出紅外

線。物(wù)體的(de)溫度越高(gāo)，輻射出來(lái)的(de)紅外線就會越多(duō)，紅外輻射的(de)能量也(yě)就越強。紅外溫度計是基于物(wù)體紅外輻射的(de)能量大(dà)小及其波長(cháng)的(de)分(fēn)布，與物(wù)體表面溫度的(de)對(duì)應關系，并通(tōng)過對(duì)物(wù)體自身

輻射的(de)紅外能量的(de)測量，來(lái)準确地測定物(wù)體的(de)表面溫度。

與熱(rè)電偶、熱(rè)電阻等常規溫度傳感器相比，紅外溫度計具有測溫範圍寬、壽命長(cháng)、性能可(kě)靠、反應極快(kuài)和(hé)非接觸性等諸多(duō)優點。另外，紅外溫度計還(hái)特别适合測量腐蝕性的(de)介質和(hé)運動物(wù)體的(de)

溫度，而且不會破壞到被測對(duì)象的(de)溫度場(chǎng)。

近年來(lái)，随著(zhe)微處理(lǐ)器芯片和(hé)紅外測溫傳感技術的(de)迅速發展，紅外測溫傳感器的(de)性能得(de)到不斷的(de)提高(gāo)，其适用(yòng)範圍已經可(kě)以覆蓋到低、中、高(gāo)溫的(de)不同區(qū)段。

電氣設施及過程測控中的(de)中低溫紅外溫度傳感器

英國Calex電子公司生産的(de)PyroCoupleM系列微型化(huà)紅外溫度傳感器，其測溫範圍爲-20℃～+500℃，精度可(kě)達讀數的(de)±1%，重複性爲讀數的(de)±0.5%，響應時(shí)間是200ms，防護等級達IP65，并可(kě)

在環境溫度範圍爲0℃～70℃和(hé)相對(duì)濕度爲95%下(xià)的(de)環境中使用(yòng)，而且可(kě)以輸出電流、電壓或熱(rè)偶信号。在發電廠，其主要用(yòng)于非接觸方式實時(shí)測量鍋爐空預器、彙流排、重要斷路器、電機軸

承、電機繞組、變壓器繞組、UPS或其它電氣接頭處的(de)溫度，并用(yòng)來(lái)及時(shí)發現設備的(de)熱(rè)點或連接故障等，從而提供電氣系統或設備的(de)診斷、狀态檢修和(hé)維護等。

Fluke下(xià)屬的(de)雷泰公司新推出的(de)CM系列的(de)小型集成式紅外溫度計，其輸出信号爲0-5V或J、K型熱(rè)電偶的(de)連續信号和(hé)開關報警的(de)觸點信号，并帶有RS232的(de)數字通(tōng)訊接口，探頭狀态以及自診斷顯

示LED，專用(yòng)于工業制造流程的(de)連續溫度監視。在現場(chǎng)電磁幹擾大(dà)的(de)場(chǎng)合，可(kě)用(yòng)于替代易受影(yǐng)響的(de)普通(tōng)熱(rè)電偶和(hé)熱(rè)電阻等。該溫度計響應時(shí)間快(kuài)，可(kě)達150ms，能夠實現疏水(shuǐ)管線溫度、疏水(shuǐ)袋

溫差式水(shuǐ)位和(hé)抽氣管線積水(shuǐ)的(de)探測等場(chǎng)合的(de)實時(shí)監測功能，完全可(kě)以滿足電廠的(de)防進水(shuǐ)保護，以及檢測的(de)快(kuài)速響應時(shí)間和(hé)可(kě)靠性要求。

3.紅外成像儀的(de)應用(yòng)優勢

在電廠，運行或檢修人(rén)員(yuán)不僅需要知道被控對(duì)象表面的(de)平均溫度，有時(shí)更需要知曉被監測對(duì)象的(de)溫度場(chǎng)的(de)分(fēn)布情況，以便分(fēn)析和(hé)研究運行是否正常，内部結構是否存在缺陷等。與先前叙述的(de)

點式紅外測溫傳感器不同，紅外成像儀則是采用(yòng)面式測溫方式，能将對(duì)象的(de)溫度場(chǎng)的(de)分(fēn)布以圖像形式直觀地顯示出來(lái)，以滿足溫度場(chǎng)監視的(de)需要。

紅外成像儀主要是檢測波長(cháng)範圍在0.9～14mm内的(de)紅外電磁頻(pín)譜區(qū)的(de)輻射量，通(tōng)過熱(rè)圖像技術，給出熱(rè)輻射體的(de)溫度值及溫度場(chǎng)分(fēn)布圖，并轉換成可(kě)見的(de)熱(rè)圖像。大(dà)多(duō)數的(de)成像儀不是采用(yòng)常規

的(de)CCD或CMOS傳感元件，而是采用(yòng)特殊的(de)FPA(焦平面陣列)，以感應更長(cháng)的(de)波長(cháng)段。最常用(yòng)的(de)FPA有InSb，InGaAs，HgCdTe和(hé)QWIP等。目前，世界上最先進的(de)紅外成像儀的(de)溫度靈敏度可(kě)高(gāo)達0.03

℃。

在實際使用(yòng)紅外熱(rè)像儀時(shí)，隻需要将熱(rè)範圍、熱(rè)水(shuǐ)平、大(dà)氣溫度、環境溫度、被測物(wù)體的(de)發射率以及測量距離等相關的(de)參數輸入到儀表内嵌計算(suàn)機，就可(kě)以自動地得(de)出溫度分(fēn)布等結果。

紅外成像儀可(kě)以快(kuài)捷和(hé)準确地探測電氣設備的(de)接頭松動或不良接觸、負荷不平衡、過載、過熱(rè)等隐患(這(zhè)些隐患可(kě)能造成的(de)潛在危害是産生電弧、短路、設備起火或燒毀，以緻釀成更加嚴重的(de)

事故或火災等)。對(duì)于所有可(kě)以直接看見的(de)設備，紅外成像儀能夠确定所有連接點的(de)熱(rè)隐患，而對(duì)于那些由于遮蔽導緻無法直接看到的(de)部分(fēn)，則可(kě)以根據其熱(rè)量傳導到外面部件上的(de)情況來(lái)發現

其潛在的(de)隐患。這(zhè)種情況對(duì)傳統的(de)檢測方法來(lái)說，除解體檢查外，沒有其它更好的(de)辦法。由此可(kě)見，在斷路器、導體、母線以及其它部件的(de)運行測試方面，紅外成像儀的(de)作用(yòng)是無可(kě)取代的(de)。

另外，紅外成像儀也(yě)可(kě)以很容易地探測到輸電或供電回路過載或三相負載的(de)不平衡情況。

下(xià)面列舉紅外成像儀的(de)檢測實例：

在美(měi)國，有幾十家公司能夠提供紅外成像儀的(de)檢查服務，他(tā)們可(kě)以爲電力客戶的(de)所有電氣設備、配電系統，包括高(gāo)壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器以及所有的(de)配電線、電動機

和(hé)變壓器等來(lái)進行紅外成像儀的(de)檢查，以保證客戶所有運行的(de)電氣設備不存在潛伏性的(de)熱(rè)隐患，并能夠有效地防止火災事故的(de)發生。圖4爲利用(yòng)成像儀可(kě)以輕松地檢測出左側熔斷器工作異常的(de)

4.紅外熱(rè)圖像。

此外，紅外成像儀還(hái)可(kě)通(tōng)過用(yòng)于監視鍋爐爐膛的(de)火焰和(hé)汽包的(de)水(shuǐ)位，來(lái)判定設備冷(lěng)卻管是否堵塞不暢、汽輪發電機組或風機/泵組/電機等軸承溫度是否過高(gāo)、疏水(shuǐ)管線的(de)疏水(shuǐ)是否流暢、調節

閥/關斷閥等是否存在内部洩漏、工藝管道或容器運行是否正常、危險或有害氣體是否外漏等非正常現象。例如，SF6(六氟化(huà)硫)是一種溫室氣體，其溫室效應是CO2氣體有害程度的(de)23900倍。

而且由于它具有絕緣強度高(gāo)，熱(rè)傳導性能良好和(hé)優異的(de)滅弧性能等優點，因此，在高(gāo)電壓的(de)設備中普遍采用(yòng)SF6氣體作爲絕緣和(hé)滅弧介質。美(měi)國FLIR公司所生産的(de)GasfindIRLW氣體高(gāo)敏感度式

的(de)紅外成像儀，就可(kě)以檢測出20餘種溫室或揮發性的(de)有機化(huà)合物(wù)氣體的(de)洩漏或排放，也(yě)能用(yòng)于實時(shí)檢測電力設備是否存在SF6的(de)洩漏，從而用(yòng)以保護人(rén)類賴以生存的(de)地球環境。