红外与激光工程
2024, 53(1): 20230358
1 南昌大学能源与电气工程系, 江西南昌 330031
2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 湖北武汉 430074
瓷绝缘子在配电线路中应用广泛, 受长期机电应力与户外恶劣环境影响, 在运行中易发生劣化。红外热像法是一种重要的劣化绝缘子带电检测方法, 具有检测方便、安全高效和非接触式的优点, 已成为线路巡检的重要手段, 但劣化绝缘子热像特征不明显, 肉眼识别易出现误判。为此, 本文首先对配电线路瓷绝缘子进行温度场仿真分析, 然后提出了一种劣化绝缘子红外热像检测方法, 采用多尺度模板匹配算法定位识别绝缘子, 获取绝缘子红外图像中的坐标参数, 并对其进行分割提取, 通过最小二乘线性拟合提取绝缘子表面温度。结合相关标准与仿真分析结果, 通过同类比较判断法对比多个绝缘子温度状态的差异, 实现劣化绝缘子检测。
劣化绝缘子 红外热像法 图像处理 图像匹配 温度提取 faulty insulator, infrared thermography, image pro
河南平芝高压开关有限公司，河南平顶山 467013
红外测温技术是电力行业常用的设备故障检测手段，在气体绝缘组合电器设备(Gas InsulatedSwitchgear，GIS)故障诊断中有着重要应用。为提高 GIS设备红外测温精度，建立了一个红外测温模型并提出一种 SF6透射率校正方法。首先，基于热辐射理论建立红外测温模型，并给出不同条件下的简化模型。然后，为提高温度测量精度，考虑 SF6透射率对红外模型测温模型输出结果的影响，给出不同条件下的 SF6透射率校正方法。最后，进行实际的温度测量实验，验证所建立的红外测温模型及所提 SF6透射率校正方法的有效性。实验结果表明，与未进行 SF6透射率校正的方法相比，使用所提 SF6透射率校正方法后温度测量精度得以提高，误差最高降低了 66.7%。所提方法为电网故障检测及监控打下基础，在电网故障检测、电网安全作业等方面有着广阔的应用前景。
电网故障检测 红外测温技术 辐射理论 SF6透射率 红外热像仪 power grid fault detection infrared temperature measurement technology radiation theory SF6 transmittance infrared thermal imager
1 中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院，山东 青岛 266100
2 中国海洋大学三亚海洋研究所，海南 三亚 572024
为了减少由海天视场的时空不匹配引起的海表皮温测量误差，设计了循环水膜装置，结合红外热像仪，提出了一种海表皮温校正方法。在循环水膜装置中，通过水的循环流动，打破冷表皮效应，水膜的表皮温度可被测温仪精确测量。该方法使用热像仪对已知表皮温度的水膜进行测量，通过计算水膜表皮温度的真实值与测量值之差，校正热像仪对海表皮温的测量值，从而去除天空辐射对海表皮温测量的影响，得到准确的海表皮温数据。经实验验证，本文方法在降低海表皮温测量设备成本的同时，可提升天空辐射在时空多变时的测温精度。
海表皮温 循环水膜装置 红外热像仪 天空辐射 光学学报
2023, 43(24): 2412003
随着高分辨率制冷型红外热像仪的发展, 模拟信号的频率提高了, 因此需要保证传输路径上模拟信号的质量, 从而保证红外成像质量。在自研1280×1024@15 m中波红外热像仪的成像实验中发现, 红外图像中高亮的点源目标都以成对的方式出现, 即图像出现重影。这对较小目标的探测及识别造成了严重的干扰。提取了模拟信号传输路径模型及仿真电路信号并进一步对比了红外图像, 发现信号传输路径上的阻抗不匹配是导致图像重影的主要原因。经验证可知, 当传输路径上的匹配电阻在40~70 Ω之间时, 信号传输质量较好, 红外图像重影问题可以得到解决。
红外热像仪 阻抗匹配 红外成像 infrared imager impedance matching infrared imaging
1 西安工程大学 机电工程学院， 陕西 西安 710048
2 西安交通大学 城市学院， 陕西 西安 710018
3 中国空空导弹研究院， 河南 洛阳 471009
4 机器人与智能制造陕西省高校工程研究中心， 陕西 西安 710018
激光熔丝增材制造技术是一种具备成形精度高和加工余量小的一体化制造技术，但由于其非平衡态凝固和复杂的传热传质等物理现象，使得很难通过常规手段监测得到其冷却速率。针对这一问题，提出了一种利用红外热像技术的熔池温度和冷却速率实时监测算法。该算法利用FLIR X6520sc型红外热像仪实时捕获增材制造过程中的温度场信号，通过定位温度场中心位置得到熔覆道各点的实时冷却速率，实现了熔覆道冷却速率的全过程实时监测。在此基础上，研究了不同工艺参数对熔池温度和冷却速率的影响规律。最后，探讨不同冷却速率对凝固组织的影响。研究结果发现：在其他工艺参数不变的情况下，扫描速度从60 mm/min上升到300 mm/min，熔池温度减少了339 ℃，冷却速率却增加了1741 ℃/s；激光功率从200 W降低到100 W，冷却速率和熔池温度分别降低了264 ℃/s和420 ℃；随着送丝速度从120 mm/min升高到600 mm/min，熔池温度和冷却速率分别降低195 ℃和224 ℃/s；扫描速度是对冷却速率影响最大的因素，为后期研究闭环控制系统提供了基础。此外，随着冷却速率的增加，熔覆道经过快速凝固，其凝固组织得到显著细化。
增材制造 激光熔丝 红外热像 熔池温度 冷却速率 additive manufacturing laser metal-wire infrared thermography molten pool temperature cooling rate 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220074
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210555
南方电网深圳数字电网研究院有限公司，广东深圳 518000
电缆终端局部放电缺陷特征短暂，缺陷范围与外部环境纠缠，很难准确定位，需要结合温度特征和模式识别特征共同检测，本文利用超声红外热成像的优势，提出基于超声红外热像的电缆终端局部放电缺陷检测方法，方法利用图像梯度化、灰度化处理采集到的电缆终端局部放电缺陷特征超声红外热成像图，并通过智能模式识别处理方法抑制采集图像的复杂背景，删除包含在电缆终端局部放电缺陷特征红外图像中的大面积地物及地面；根据 K-means聚类算法，圈定疑似局部放电缺陷特征范围，构建局部放电缺陷范围模板，经匹配参考范围后，得出疑似局部放电缺陷范围的温度特性信息，诊断电缆终端是否存在局部放电缺陷。实验结果表明，该方法可有效获取电缆终端局部放电缺陷部位，检测不同类型的电缆终端局部放电缺陷的平均精准率高达 98%，平均漏检率为 1%。
超声红外热像 电缆终端 图像灰度化 局部放电 缺陷检测 背景抑制 ultrasonic infrared thermal imaging, cable termina
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻昆明地区第一军事代表室，云南 昆明 650030
热像仪的可靠性水平会直接影响使用者任务成功率、维护成本及寿命周期，因此其可靠性设计工作越来越受到关注。同时，就目前国内热像仪研制情况而言，研制样机的可靠性并不能反映小批量生产产品的可靠性水平。因此，为充分反映研制样机的可靠性水平，本文主要研究了某型热像仪在研制过程中的可靠性增长方法，分析了红外热像仪的故障，建立了红外热像仪的任务可靠性模型，提出了相应的改进措施，并采用可靠性增长的办法来验证所提措施的有效性。本文所提改进措施满足装备 试验鉴定要求，可实现热像仪的可靠性增长和批量产品可靠性不降低的目标。
红外热像仪 可靠性增长 平均无故障时间 infrared thermal imager, reliability growth, mean
1 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083
2 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室，河北 张家口，075000
3 深部岩土力学与地下工程重点实验室，北京 100083
主动红外热像检测技术中，红外图像的缺陷信息提取是其核心内容。传统的红外图像处理方法 在一定程度上可以消除噪声、提高图像的对比度，但是仍存在一些问题，如：需要手动选择特征信息 丰富的红外图像，红外图像增强和图像分割过程中会引入主观成分，仅仅分析单张红外图像可能存在 信息丢失等问题。针对上述问题，本文根据主动红外热成像的数据特征提出了一种基于时序信息的红 外图像缺陷信息提取方法。首先，通过室内实验制作含缺陷分层的混凝土试块；然后，利用主动红外 热像检测技术进行三维红外图像数据的采集，提取每个像素点的时序信息；最后，采用基于时序信息 的 K-means 方法进行缺陷特征提取。结果表明，基于时序信息的缺陷提取方法是可行的，其可以提取 到隐藏的分层缺陷信息，提取效果优于基于空域信息的 K-means 方法。
主动红外热像检测技术 混凝土 时序信息 图像分割 active infrared thermography technology, concrete,
