CN206208393U - 三维成像红外热像仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维成像红外热像仪，包括红外图谱模块、三维成像模块、视频模块和电源模块，所述红外图谱模块包括光学系统、红外探测器和信号处理器；所述三维成像模块包括激光发射器和激光接收器；被测物体经红外图谱模块得到红外图谱，经三维成像模块建立物体的三维模型，与红外图谱进行匹配，得到三维红外热像图谱，传输给显示模块；所述电源模块为整个产品各模块供电。本实用新型将红外热像技术与三维成像技术结合在一起，具有成像清晰，灵敏度高，便于判断，准确率高，方便快速作出诊断，使用灵活等优点。

Description

三维成像红外热像仪

技术领域

本实用新型涉及一种红外热像仪，具体涉及一种适用于变电站一次设备温度测量的三维成像红外热像仪。

背景技术

对电力系统进行及时的设备巡检，直接影响到输变电系统正常运行，关系到配电、用电系统正常运作，乃至影响到整个电力系统，故对变电站一次设备的温度进行实时监测非常重要。通常，每座变电站一次设备监测点均在500个以上，若按照规定的巡检周期人工巡检，其巡检量及记录数据量十分巨大，也不符合公司“大检修”体系的要求。因此迫切需要寻找一种新技术和有效的方案，来解决以下几个方面存在的问题：（1）现有温度测量技术不能满足日常检要求，（2）人工巡检工作量大，记录方式容易出错，巡检人员管理不到位，（3）巡检人员、技术人员、管理人员缺乏全面地定位了解设备状况，难以制定最佳的检修方案。

红外热像仪在温度检测方面有很多优势，因为非接触自动检测，可避免因接触而对一次设备产生干扰，影响一次设备的正常运行，在很大程度上延长了使用寿命，节省了更换设备的成本；同时红外热成像技术是一种先进的在线检测技术，可在设备不停电的情况下检测设备的运行情况，通过对电气设备表面温度及其分布的测试、分析和判断，可以准确地发现电气设备运行中的异常和缺陷，从而使部分事故检修转为预见性检修。目前，常用的红外热像仪主要是二维平面成像的红外系统，对于大型的变电设备来说，不能清晰的得到每个点的热图像图谱。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上所述缺陷，提供一种使用方便、成像图像清晰、判断准确的三维成像红外热像仪，利用该装置能够在大量变电站一次设备关键点中精确测量出关键点的温度并传递信息，减少工作量，为变电站的正常运行提供保障。

为了解决以上所述技术问题，本实用新型所述三维成像红外热像仪，包括红外图谱模块、三维成像模块、视频模块和电源模块，所述红外图谱模块包括光学系统、红外探测器和信号处理器，所述红外探测器输入端接收所述光学系统的信号，所述红外探测器输出端与所述信号处理器相连接，所述信号处理器将所述红外探测器产生的电信号经过放大并数字化再转换成红外图像；所述三维成像模块包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器向被测物体发射激光，所述激光接收器接收被测物体反射回来的激光信号，通过往返激光间的相位变化计算物点的距离，建立物体的三维模型，传输到信号处理器与红外图谱进行匹配，得到三维红外热像图谱，传输给显示模块；所述电源模块为整个产品各模块供电。

进一步，本实用新型所述信号处理器包括探测器偏置与前置放大器和同步扫描器。

本实用新型所述三维成像红外热像仪利用目标与周围环境之间由于温度与发射率的差异所产生的热对比度不同，把红外辐射能量密度分布图显示出来，成为“热像”。

红外图谱模块：目标辐射通过光学系统，由于光谱中会有噪声，可增设光谱滤波来解决，然后用光机进行扫描，用探测器检测出扫描到的红外光谱，由于信号较弱，本实用新型在信号修理装置中装设探测器偏置与前置放大器，如此处理后，效果会更好，随后进行视频处理，得到红外图谱。

三维成像模块：激光发射器向物体发射激光，然后激光接收器会接收物体反射回来的激光信号，通过往返激光间的相位变化来计算物点的距离，建立物体的三维模型；将红外图谱与三维模型进行匹配，就可以得到三维红外热像图谱，在显示器上可以观测到清晰的温度点,实现从电到光的转换,得到反映目标热像的可见图像。

本实用新型的有益效果：本实用新型将红外热像技术与三维成像技术结合在一起，与传统的检测工具相比较，体现了以下优点：可对微小目标进行测温，检测目标覆盖面广；可以对运动中的物体进行测温热诊断；不会对所测量的温度场产生干扰；从低温到高温大跨度温度范围均可测量，适应各种环境；非接触测量，安全性高；总体说，本实用新型具有成像清晰，灵敏度高，便于判断，准确率高，方便快速作出诊断，使用灵活等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的设计方案示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型所述三维成像红外热像仪，包括红外图谱模块、三维成像模块、视频模块和电源模块，所述红外图谱模块包括光学系统、红外探测器和信号处理器，所述红外探测器输入端接收所述光学系统的信号，所述红外探测器输出端与所述信号处理器相连接，所述信号处理器将所述红外探测器产生的电信号经过放大并数字化再转换成红外图像；所述三维成像模块包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器向被测物体发射激光，所述激光接收器接收被测物体反射回来的激光信号，通过往返激光间的相位变化计算物点的距离，建立物体的三维模型，传输到信号处理器与红外图谱进行匹配，得到三维红外热像图谱，传输给显示模块；所述电源模块为整个产品各模块供电。

进一步，本实用新型所述信号处理器包括探测器偏置与前置放大器和同步扫描器。

实施例：本实用新型所述红外图谱模块、三维成像模块及电源模块均设置在三维成像红外热像仪的机壳内，机壳前方为镜头，显示屏可设置在机壳侧面或后端，所述三维成像红外热像仪各部件的主要作用如下：

（1）光学系统 作用是汇聚被测目标的红外辐射，经过光学和空间滤波，将景物的辐射热图聚焦到探测元件的焦平面上。由于探测器的尺寸很小，所以系统的瞬时视场也很小，为了对径向几十度、纬向几十度的物面成像，需借助于扫描器以瞬间视场为单位，用探测器连接地分解图像的方法，移动光学系统，从而实现大视场成像。

（2）红外探测器 是本实用新型的核心部件，选择高探测率的探测器，探测器的响应时间不低于瞬间视场在探测器上的驻留时间，同时还要求探测器的输出阻抗与紧接在后面的电路参数相匹配，这样才能获得较好的传输效率。

（3）信号处理器 在热像仪中，红外探测器输出的信息非常微弱，只有通过充分放大和处理后才能加以显示，因此信号放大和处理电路是热成像装置中的重要组成部分。热像仪利用间隔直流电路将探测器信号耦合到放大电路中，这样既可以抑制背景，又可消除红外探测器上的直流偏置点位，还能把红外探测器的噪声干扰减至最小。通常，红外探测器所处的空间有限，并且还可能处于运动机构上，所以在红外探测器上进行信号处理十分困难。为此在靠近红个探测器的地方放置小型探测器偏置与前放，使弱信号经过适当放大后，通过低阻抗屏蔽式电缆传输到信号处理电路上。前置放大器是整个信号处理系统中最关键的部分，它的噪声指数必须很低，其动态范围也不宜过大，因它受到输入端探测器噪声电平和允许的最大输出的限制，而且，前置放大器应具有低输出阻抗，这样可保证电缆电容不衰减信号的高频分量。

（4）三维成像模块 包括激光发射器和激光接收器，激光发射器向物体发射激光，然后激光接收器接收物体反射回来的激光信号，通过往返激光间的相位变化来计算物点的距离，建立物体的三维模型，有了三维立体模型，然后与红外图谱进行匹配，就可以得到三维红外热像图谱，在显示器上可以观测到清晰的温度点，即一幅三维的红外图谱。

（5）显示器 经放大和处理的信号输入到电视显像管中，在显示屏上便显示出目标的红外图像。

（6）电源 本实用新型采用内置电源，也可充电，方便手持三维成像红外热像仪检测。

变电站一次设备相关部件的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器产生电信号传输给信号处理器，将电信号经过放大并数字化，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。三维成像模块的作用是建立物体的三维模型，有了三维立体模型，然后与红外图谱进行匹配，得到三维红外热像图谱；三维图像可以更加清晰的反映出每个一次设备运行时的状态，方便准确找出故障点，防止安全事故的发生，确保电网安全、可靠运行。本实用新型采集到相关设备的红外图谱，然后将这些信号传送到工控机，部署到服务器，即可实现远程对信号进行实时监控，从而最大程度提高工作效率、最终保证输变电设备的高效率、低故障安全运行。当温度逼近危险域时，提前对一次设备进行检修，防止出现危险事故，造成不必要的经济损失。

Claims (2)

1.一种三维成像红外热像仪，包括红外图谱模块、三维成像模块、视频模块和电源模块，其特征在于，所述红外图谱模块包括光学系统、红外探测器和信号处理器，所述红外探测器输入端接收所述光学系统的信号，所述红外探测器输出端与所述信号处理器相连接，所述信号处理器将所述红外探测器产生的电信号经过放大并数字化再转换成红外图像；所述三维成像模块包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器向被测物体发射激光，所述激光接收器接收被测物体反射回来的激光信号，通过往返激光间的相位变化计算物点的距离，建立物体的三维模型，传输到信号处理器与红外图谱进行匹配，得到三维红外热像图谱，传输给显示模块；所述电源模块为整个产品各模块供电。

2.根据权利要求1所述三维成像红外热像仪，其特征在于，所述信号处理器包括探测器偏置与前置放大器和同步扫描器。