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2019-07-19

紅外線熱影像的應用











  發刊期數:第0186期/ 發布日期:2016/08/



一、簡介

  紅外線熱像儀可提供在系統不停電狀態下,對用電設備或線路接頭作非接觸式的溫度檢測。針對各項電力相關設備(如:變壓器、配電盤與電容器等)做表面熱狀態之分析檢測,其係利用物體表面溫度高於絕對零度輻射出的紅外線(能量),以取得物體表面溫度分布。藉由紅外線熱像儀可立即發現異常發熱點(例舉如圖1),即時處理潛在事故,避免因長期發熱導致意外事故發生,大幅降低用電設備維修費用,提高設備可靠度,確保用電設備安全使用。

  相較於傳統式溫度測量,紅外線熱像儀以非接觸式的方式量測物體輻射出的紅外線,如此便於針對不易接觸或具危險性物體進行溫度測量,並可保護受測物體與量測者雙方之安全。

  因熱影像只與物體溫度有關,在不同光源條件下,紅外線熱像儀仍可取得目標物體之溫度,如此即使在夜晚時間,仍可拍攝出各種遠近距離的黑暗場景(如圖2)。

  自1993年美國非破壞性檢測協會(The American Society for Nondestructive Testing, Inc. ASNT)將紅外線檢測法正式納入非破壞性檢測技術(NDT)的領域,並在國際間規範相關從業人員的資格證照,以確保檢測的品質。因此,在使用紅外線熱像儀時,為確保設備本身穩定度,應定期執行校正外,在進行紅外線熱影像檢測須對物體放射率、反射率、量測角度與熱傳理論等進行相關訓練,否則易造成誤判情形(忽略異常或錯把反射當作異常)。

相關圖片
圖1:用電設備因異常發熱導致毀損圖2:美國波士頓馬拉松爆炸案中,警方以紅外線熱感夜視儀進行搜索,成功逮捕藏在遊艇上的嫌犯[資料來源:參考資料(四)]


 二、應用
  紅外線熱影像檢測技術其應用範圍非常廣泛,如人體、建築物、轉動機械設備與電力輸配系統等,例舉如下:

  (一)使用紅外線熱像儀進行非接觸式人體溫度量測
圖3:使用紅外線熱像儀進行非接觸式人體溫度量測[資料來源:參考資料(三)]


  (二)金屬工廠電線走火意外:彰化一間金屬工廠,疑似因重開電源和機器開關,因年假期間長期未運轉,瞬間電壓過高導致電力無法負荷,造成電線走火意外,消防隊員破壞鐵門、以紅外線熱像儀尋找起火點。
圖4:使用紅外線熱像儀尋找火災起火點,以確保消防人員生命安全[資料來源:蘋果即時新聞]

  (三)大樓外牆磁磚剝落:熱像圖能夠呈現大樓牆面的溫度分布,並經由「相對比較法」進行分析判定,意即相同受測面、同材質、同時間條件下進行比對,所呈現之獨立熱斑或是冷斑,皆為磁磚接觸面積不足所造成異常現象。(依陽光曝曬程度或內部含水與否可能為熱或冷斑),此方式能夠快速且大量的篩選磁磚弱點,因此國內外研究皆將紅外線熱影像定位為磁磚弱點分析。
圖5:熱像圖能夠呈現大樓牆面的溫度分布,以進行外牆安全診斷[資料來源:參考資料(四)]

 三、結論
  目前針對水利署所轄23個機房進行定期電力系統檢測,其中包含機房用電相關設備之熱異常發熱檢測(如:電力系統之配電盤、UPS、電源線路,空調系統之配電盤、NFB、電磁開關等),以避免設備及線路因施工或不正常使用,造成異常發熱導致損壞及火災危險。

  在系統不斷電狀態下,藉由紅外線熱像儀取得熱源顯像照片,對各項設備進行運轉狀態之熱源掃描,根據受測設備特性與相關法規容許標準,以判斷設備運轉溫度是否異常,並探討其異常原因與其發生危害之風險,以確保水利署機房運作之安全與穩定。

圖6:紅外線熱像儀針對用電設備所拍攝之熱源顯像照片[資料來源:參考資料(四)]



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