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　　摘要：紅外熱成像使人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。它在火災(zāi)中發(fā)揮了超常的作用，本文針對(duì)紅外熱像儀，給大家介紹了產(chǎn)品在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用。

         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?？梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)為：0.38—0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)為0.78~1000微米的電磁波。其中波長(zhǎng)為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長(zhǎng)為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。
　　
　　照相機(jī)成像得到照片，電視攝像機(jī)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(cè)儀測(cè)定目標(biāo)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(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像，而是目標(biāo)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(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。
　　
　　二、紅外熱成像的特點(diǎn)
　　
　　有位的美國(guó)紅外學(xué)者指出：“人類的發(fā)展可分為三個(gè)階段。*個(gè)階段是人類通過制造工具，擴(kuò)展體力活動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，而人類近年來致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力，擴(kuò)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(gè)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(rèn)為恰如其分的道出了紅外成像技術(shù)在當(dāng)代的重要性。因?yàn)?，我們周圍的物體只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時(shí)，才能夠發(fā)出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在零度（-273℃）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計(jì)算出，一個(gè)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）是自然界中存在的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個(gè)重要的特性。
　　
　　1．大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對(duì)3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們?cè)?無光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng)，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(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對(duì)物體進(jìn)行無接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，從而為消防等電氣火災(zāi)預(yù)知性檢測(cè)等方面提供了一個(gè)重要的檢測(cè)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(diǎn)，各國(guó)競(jìng)相開發(fā)出各種紅外熱成像儀器。
　　
　　美國(guó)德克薩斯儀器公司（TI）在1964年研制成功*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(xué)元件運(yùn)動(dòng)機(jī)械，對(duì)目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描，然后應(yīng)用光電探測(cè)器進(jìn)行光——電轉(zhuǎn)換，zui后形成視頻圖像信號(hào)，并在熒屏上顯示，紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、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(guó)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(cè)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(guó)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，這是一種一代的紅外電視產(chǎn)品，可以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，把紅外熱成像的應(yīng)用提高到一個(gè)新的階段。
　　
　　七十年代中國(guó)有關(guān)單位已經(jīng)開始對(duì)紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行研究，到八十年代初，中國(guó)在長(zhǎng)波紅外元件的研制和生產(chǎn)技術(shù)上有了一定進(jìn)展。到了八十年代末和九十年代初，中國(guó)已經(jīng)研制成功了實(shí)時(shí)紅外成像樣機(jī)，其靈敏度、溫度分辨率都達(dá)到很高的水平。
　　
　　進(jìn)入九十年代，中國(guó)在紅外成像設(shè)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(shí)驗(yàn)走向應(yīng)用，主要用途用于*，例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀，反坦克飛彈、防空雷達(dá)以及坦克、軍艦火炮等。
　　
　　中國(guó)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(dāng)規(guī)模的研發(fā)力量,在上，美國(guó)、法國(guó)、以色列、中國(guó)是這方面的*，其它國(guó)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(guó)的紅外成像技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，與西方的差距正在逐步縮小，有些設(shè)備的*性也可同西方同步，相信中國(guó)和西方的差距會(huì)進(jìn)一步縮小，尤其在新技術(shù)的應(yīng)用方面更可以獨(dú)樹一幟。
　　
　　四、紅外熱像儀在消防中的作用
　　
　　火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)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(zāi)消滅在zui初。
　　
　　加拿大林業(yè)學(xué)院早在1975年就開始進(jìn)行森林防火試驗(yàn)，從飛機(jī)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(jī)采用AGA750便攜式熱成像儀，在一個(gè)火災(zāi)季節(jié)中發(fā)現(xiàn)15次隱火。谷物糧倉(cāng)往往會(huì)發(fā)生自燃現(xiàn)象，這種自燃現(xiàn)象往往時(shí)間長(zhǎng)、來勢(shì)猛、損失大。目前一般采用溫度計(jì)測(cè)量其糧倉(cāng)地溫度變化加以防范。采用熱像儀可以準(zhǔn)確判定這些火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，做到早知道早預(yù)防，早撲滅。采用熱像儀方便簡(jiǎn)單，速度快，撲滅及時(shí)。
　　
　　紅外熱像儀還可以用來探測(cè)電氣設(shè)備的不良接觸，以及過熱的機(jī)械部件，以免引起嚴(yán)重短路和火災(zāi)。
　　
　　1980年至1983年四年中，我國(guó)利用國(guó)產(chǎn)的熱像儀對(duì)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(gè)插頭進(jìn)行了過熱檢查，發(fā)現(xiàn)不正常發(fā)熱點(diǎn)500多處，嚴(yán)重過熱為100處，由于及時(shí)處理，未發(fā)生火災(zāi)事故。在國(guó)外，美國(guó)保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在所有電氣設(shè)備隱患中的25%以上是引發(fā)火災(zāi)的主要原因，都是由于插頭接觸不良引發(fā)的，所以美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)的《電氣維修手冊(cè)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(gè)力矩值不變化，以后就不應(yīng)當(dāng)再進(jìn)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(duì)于所有可以直接看見的設(shè)備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)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(dǎo)到外面的部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患，這種情況對(duì)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(dǎo)體、母線及其它部件的運(yùn)行測(cè)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(cè)到回路過載或三相負(fù)載的不平衡。
　　
　　美國(guó)MAI公司對(duì)許多已經(jīng)進(jìn)行過一般電氣預(yù)防性設(shè)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(shè)備仍然存在電氣故障。例如一個(gè)重要電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，這個(gè)公司對(duì)其電氣設(shè)備每?jī)赡赀M(jìn)行一次停電維修。在這停電運(yùn)行期間，進(jìn)行設(shè)備清掃，對(duì)所有連接點(diǎn)緊固和斷路器的跳閘試驗(yàn)。并對(duì)高、低壓開關(guān)裝置安裝進(jìn)行測(cè)試。在傳統(tǒng)維修之后進(jìn)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(shè)備上發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重隱患有19個(gè)，一般隱患有179個(gè)。這些嚴(yán)重隱患是指被測(cè)設(shè)備的表面溫度超過NEMA或UL的zui大設(shè)計(jì)溫度。大多數(shù)隱患是在電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備上發(fā)現(xiàn)的，另外也在開關(guān)裝置和動(dòng)力盤上發(fā)現(xiàn)一些隱患。又例如一個(gè)聯(lián)邦政府辦公用建筑物內(nèi)一個(gè)主要電動(dòng)機(jī)控制中心發(fā)生火災(zāi)之后，每六個(gè)月對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。在這次火災(zāi)之后進(jìn)行過兩次維修，又進(jìn)行一次紅外熱成像產(chǎn)品檢查，其結(jié)果是：嚴(yán)重隱患預(yù)防維修之前為3個(gè)，而預(yù)防維修之后還是3個(gè)。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(fèi)用。這種節(jié)約有兩個(gè)原因：首先是紅外熱成像產(chǎn)品檢查進(jìn)行的十分快，而不像傳統(tǒng)的方法那樣花費(fèi)大量人力去進(jìn)行設(shè)備的清掃和緊固。另外紅外熱成像產(chǎn)品檢查在進(jìn)行時(shí)，不要求設(shè)備停電，而只是在找出隱患后，在進(jìn)行修理時(shí)才要求短時(shí)間停電。并且為修理個(gè)別隱患的停電只是局部性的，停電時(shí)間很有限，甚至可能安排在計(jì)劃停電時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修理。下面是幾個(gè)例子。
　　
　　1、美國(guó)的一個(gè)《資產(chǎn)管理公司》推行一個(gè)包括所有電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備、照明、動(dòng)力盤和開關(guān)裝置的完整維修項(xiàng)目（不包括斷路器跳閘試驗(yàn)）。其收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)工作量而定，一個(gè)典型的辦公大樓（250,000平方英尺，10層）平均維修費(fèi)用為6,500美元。同樣的大樓進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，只要一天便可以完成對(duì)所有電動(dòng)機(jī)控制，配電盤和開關(guān)裝置的檢查（并包括各種機(jī)械設(shè)備），其紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務(wù)費(fèi)大約為600美元到800美元。因此，紅外熱成像產(chǎn)品的費(fèi)用僅是傳統(tǒng)方法費(fèi)用的1/10。
　　
　　2、一個(gè)《電子設(shè)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(gè)組5個(gè)電工進(jìn)行傳統(tǒng)維修，工人每天工作為12小時(shí)，以便清潔和緊固所有開關(guān)裝置、電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備和動(dòng)力盤中的連接點(diǎn)。這些工作的人工費(fèi)用為30,000美元。對(duì)于同樣設(shè)備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查也進(jìn)行了4天，并在2個(gè)工廠工人協(xié)助下完成，其費(fèi)用只有3,000美元。
　　
　　3、一個(gè)大型《辦公/旅館/售貨商業(yè)綜合樓》每三年進(jìn)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(fèi)用至少有20,000美元。而對(duì)同樣設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查則只用12小時(shí)，花費(fèi)僅2,000美元，發(fā)現(xiàn)了12隱患，其中兩個(gè)為能引發(fā)火災(zāi)的嚴(yán)重隱患。
　　
　　4、通過紅外熱成像產(chǎn)品檢查和分析，一家《美國(guó)小型工廠》每年將耗費(fèi)由160個(gè)減少到40個(gè)工時(shí)。如按25美元/小時(shí)的費(fèi)用（包括加班）計(jì)算每年節(jié)省120小時(shí)，也就是可以節(jié)省3000美元。
　　
　　根據(jù)美國(guó)的上述經(jīng)驗(yàn)，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(fèi)用50%—90%，并可有效防止火災(zāi)的發(fā)生。例如在1985年7～8月期間，華盛頓郵報(bào)根據(jù)幾乎每天都發(fā)生的許多電氣設(shè)備停電事故，在頭版上描述了這些事故造成的火災(zāi)、人身傷亡、財(cái)產(chǎn)破壞和在生產(chǎn)、稅收方面的損失。例如其中當(dāng)?shù)匾患衣灭^的一次設(shè)備停電事故，就造成了六百五十萬美元的損失。為了避免上述停電事故，許多單位常?；ㄙM(fèi)很多錢執(zhí)行預(yù)防性維修工作。不幸的是這些工作不但經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不了存在的隱患，而且還可能造成新的電氣隱患。所以電氣設(shè)備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查，在很多方面可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預(yù)防性維修工作。
　　
　　美國(guó)《設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)控制技術(shù)》第375號(hào)公報(bào)指出：無論是新的或者舊的建筑物，都能從紅外熱成像產(chǎn)品檢查中受益。美國(guó)有近50個(gè)公司提供紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務(wù)，為客戶的所有電氣設(shè)備、配電系統(tǒng)，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器、以及所有的配電線、電動(dòng)機(jī)、變壓器等等，作紅外熱成像檢查，以保證客戶的所有運(yùn)行的電氣設(shè)備不存在潛伏性的熱隱患，有效的防止火災(zāi)的發(fā)生。美國(guó)保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也已經(jīng)表明，對(duì)所有電氣設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，可使不安全因素大大降低，并且節(jié)省大量保險(xiǎn)費(fèi)的支出。下面是一些需要進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查的設(shè)施：
　　
　　1、各種電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動(dòng)或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。它們的平均修理費(fèi)用為1萬到5萬美元；更換需要8萬—10萬美元，工期為幾個(gè)星期到幾個(gè)月。
　　
　　2、變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動(dòng)，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。重繞需要經(jīng)費(fèi)1萬到5萬美元，更換為8萬—14萬美元，工期為幾個(gè)星期或幾個(gè)月。
　　
　　3、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有毛病的軸承可以引起鐵芯或繞組圈的損壞，有毛病的碳刷，則可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的損壞。電機(jī)重新繞組圈（5000馬力）需要5～10萬美元，更換需用10萬～20萬美元，工期幾個(gè)星期到幾個(gè)月。
　　
　　4、電氣設(shè)備維修檢查，屋頂查漏，節(jié)能檢測(cè)，環(huán)保檢查，安全防盜，森林防火，無損探傷，質(zhì)量控制，醫(yī)療檢查等等也很有效益。
　　
　　此外，就是在北京也有一個(gè)使用熱成像進(jìn)行電氣設(shè)備收費(fèi)檢查的事例：加拿大駐中國(guó)大*新館使用前，曾于1992年9月委托香港一家公司，用美國(guó)生產(chǎn)的熱成像設(shè)備，對(duì)新館內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行一次防火及熱隱患全面檢查，并支付了4,000美元的熱像檢查服務(wù)費(fèi)。實(shí)際上，不計(jì)算準(zhǔn)備工作時(shí)間，真正用于檢查的時(shí)間只有一天。
　　
　　由于機(jī)械或電器設(shè)備制造問題引起的火災(zāi)和爆炸是調(diào)查人員經(jīng)常關(guān)心的問題。例如在一座房屋中，因加熱器故障引起火災(zāi)，里面一個(gè)人因煙霧致死。當(dāng)對(duì)一個(gè)落地式加熱器檢查時(shí)，只要它與引起火災(zāi)的那個(gè)加熱器*一樣，取得這種加熱器工作時(shí)的熱圖像，便可以看到熱圖像上的熱試驗(yàn)點(diǎn)（hottest）在高溫限制開關(guān)附近，判斷出故障是由銅線引起的，這種故障足以點(diǎn)燃加熱器內(nèi)部的碎片和粉末，以及保護(hù)高限開關(guān)的底盒。在熱圖像上看到的高溫亮點(diǎn)超過了電線絕緣的溫度額定值。電線在這種環(huán)境中，絕緣老化必然導(dǎo)致短路，引起失火，熱圖像不僅提供了定量的溫度值，而且也對(duì)故障產(chǎn)生的方式提供了明顯而直觀的描述。
　　
　　一個(gè)已過熱的皮帶牽引輪，這個(gè)皮帶牽引輪力圖驅(qū)動(dòng)一個(gè)已閉鎖的壓縮機(jī)。從這個(gè)試驗(yàn)中解答的問題是，三角皮帶和皮帶牽引輪之間產(chǎn)生多高溫度可以點(diǎn)燃這個(gè)設(shè)備附近的可燃性氣體。具有燃點(diǎn)溫度為6000F的可燃性氣體被點(diǎn)燃，附近的一個(gè)壓縮機(jī)發(fā)生爆炸，造成一個(gè)石油加工廠嚴(yán)重?fù)p壞和人員傷亡。使用捍紅外熱像在輪外緣測(cè)量溫度，將獲得的信息作為有限元熱傳導(dǎo)分析的邊界條件，計(jì)算結(jié)果表明，風(fēng)機(jī)皮帶牽引輪和皮帶之間的溫度超過8000F。這個(gè)溫度是以點(diǎn)燃可燃性氣體，這些可燃性氣體是由于疏忽從工廠的石油加工廠設(shè)備中泄漏出來的。
　　
　　火災(zāi)發(fā)生后，美國(guó)調(diào)查人員從目擊者、消防部門、*和現(xiàn)場(chǎng)搜集證據(jù)。在機(jī)械或電氣設(shè)備可能引起失火的情況中，從過去能量核算或設(shè)備分析得到的紅外熱像資料可能是很有用的。例如一個(gè)具有過熱馬達(dá)和風(fēng)機(jī)皮帶牽引輪的空氣傳送裝置（airhander）的熱圖像。從皮帶和皮帶牽引輪發(fā)出的熱很快穿過該設(shè)備外邊的金屬外殼，以后如果懷疑這個(gè)空氣傳送裝置可能引起火災(zāi)，這個(gè)設(shè)備幾乎損壞的紅外熱圖像可以是闡述失火原因觀點(diǎn)的重要基礎(chǔ)。