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红外热像仪与点温仪的区别:为什么电气巡检必须用热像仪

来源:北京康高特仪器设备有限公司 发布时间:2026-09-16 16:42:56 作者: 浏览次数:3962次 分类:技术文章

文章概述: 现场常有人把点温仪当成测得准的那一台,热像仪则被看成只能看个大概。这个印象把两件事混在了一起。读数准不准,取决于示值误差与标定链条。能不能把发热点找出来,取决于仪器在多大的范围里采样。前者是准确度。后者是覆盖率。 点温仪读的是一片圆形区域里的平均温度。不是红点那一个点。JJG 856-2015 把这片区域叫视场,视场直径等于测量距离除以距离系数。用 50 比 1 的仪器在 12 米处测,视场直径约 240 毫米,一个 100 毫米的线夹只占其中一小块,读数里混进来的是导线与空气背景。规程把这条列为辐射源尺寸效应,属于固有特性。 热像仪的探测器是面阵,每个像元单独出一个温度值,目标占了几格在图上数得出来。同样是 12 米,单像元对应约 6 毫米,一个线夹能占十几格。边缘有没有混进背景,一眼能看出来。 电气巡检要解决的是哪里有异常,而不是这个地方多少度。位置未知的时候,先拿热像仪。

一、两者测的是同一个量

1、先把一个误解拆开

这两台仪器测的都是物体表面的辐射亮度温度,物理原理同为一套,谁也不比谁*。

现场常听到一句话,说点温仪测得准、热像仪只能看个大概。这话把两件事混在了一起,读数准不准取决于示值误差与标定链条。能不能把发热部位找出来则取决于仪器在多大的范围里采样,前者是准确度,后者是覆盖率,两者本不是一回事。

两台设备摆在一起比参数高低,常常比不出结论。该问的是这一次作业要解决什么问题:确认一个已知位置到底多少度,还是在未知位置里找异常。答案不同,该拿的仪器也不同。

点温仪在班组里普及得更早,很多人头一回接触红外测量用的便是它,瞄一下便出数,上手几乎没有门槛。用顺手的那一台被默认为测得准的那一台,这个印象与仪器本身的性能无关,却会影响整个班组在工具上的选择。习惯一旦扎下根,比对的机会便少了,误判便一直留着。

2、电气巡检的本质是筛查

变电站与配电房里的红外检测,多数时候并不知道哪里有缺陷。接头会松,压接点会氧化,刀口会积污,这些问题的位置事先无从判断,只能靠一轮作业把它找出来。

筛查意味着要在一次作业里覆盖尽量多的部位,还要留下能回头翻的记录。这恰好是热像仪的设计目标,点温仪相反,它要求操作者先知道测哪里,仪器只负责回答那个点的温度。

这个分工决定了两者在巡检流程里的位置。热像仪用来发现,点温仪用来确认,位置未知的时候先拿热像仪。

3、发射率这一项常被忽略

两者还得面对同一个麻烦:发射率。电气设备上的金属表面,氧化的铜排、发暗的铝线夹,发射率往往不在仪器默认值附近。

不少手持点温仪把发射率固定在 0.95,或者只给几档粗调。遇到氧化程度不同的表面,操作者没有修正的余地,读出来的偏低也不自知。热像仪通常允许逐点设置发射率,还能用已知发射率的参考试块反推,把这一步补回来。

这一项在参数表上不显眼,到了现场却常常是读数对不上的根源。

4、“准”这个字在现场是有条件的

仪器标称的示值误差,是在规定的检定条件下测出来的。JJG 856-2015 对检定条件与检定项目,以及检定方法都有明确规定,黑体辐射源的温度、环境温度、测量距离都在受控范围内。

现场一项也对不上。被测表面的发射率随氧化程度变化,背景辐射来自太阳与邻近设备,也来自天空,距离拉远之后大气也参与进来,测量角度还常常是斜的。

所以点温仪的“准”是有前提的准。前提成立,读数可靠。前提不成立,仪器只会给出一个看不出问题的数字,操作者无从判断该不该信。同样一台仪器,在计量室里与在构架下给出的可信度,不是一回事。

二、一个点还是一片:采样方式的差别

1、点温仪测的是光斑里的平均温度

它测的不是一个点。它接收的是一片圆形区域里的辐射,这片区域在计量规程里有专门的名称。

JJG 856-2015《工作用辐射温度计》把视场定义为辐射温度计所接收的辐射的被测区域,通常为圆型平面被测目标。规程同时注明,视场与测量距离有关,而且与使用者通过瞄准系统观测到的区域是不同概念。

这句话在现场特别要紧。手持点温仪多带激光指示,操作者看到红点打在接头上,心里便认定测的是这一点,实际被测的却是一整片圆形区域里所有辐射的加权结果。目标比这片区域小的时候,读数里混进去的是背景的温度。

激光点的直径只有几毫米,视场的直径可能是几百毫米。差着两个数量级。

2、热像仪把一个面切成许多格

热像仪的探测器是面阵,画面被切成若干像元,每个像元单独出一个温度值。看热像图的时候,操作者直接看到的是温度分布,也看得到目标占了几格。

这个差别带来一个很实际的好处:目标有没有被测准,在图上是可以判断的。占的格数够不够,边缘有没有混进背景,一眼能看出来。点温仪没有这条信息通道,读数偏低的时候,操作者往往察觉不到,还以为设备本来便不热。

3、占格数决定读数可不可信

目标在画面上占的格数太少时,落在边缘的像元会同时收进目标与背景的辐射,算出来的温度介于两者之间,比真实值低。

现场的做法是让目标占到足够多的像元,边缘那一圈不参与判读,中心几格的读数才作数,目标太小又走不近的时候,换长焦镜头是更现实的选择。

热像仪让这件事变得可检查。目标占了多少格,图上数得出来,操作者能当场决定是换镜头还是走近几步。点温仪没有这个判断依据,操作者只能凭经验估摸光斑大致落在哪儿,估错了也看不出来。

图上看着的冷热还受温宽与调色板影响。同一幅热像图把温宽调窄,原本温和的部位会显出一片红。调宽之后,真正的异常又被压成一片平淡的颜色。判读时先看标尺两端的数值,再看颜色分布。顺序反了便看走眼。温宽与调色板是判读工具,不是测量结果,把这两项写进记录,别人复核时才看得懂你当时看到的是什么。

三、距离系数:点温仪在电气现场常踩的坑

1、光斑随距离变大

点温仪的技术参数里有一项叫距离系数,记作 D:S,指聚焦状态下测量距离与视场直径之比,这是 JJG 856-2015 给出的术语。

换算很直接:视场直径等于测量距离除以距离系数。一台标称 12 比 1 的仪器,在 12 米处测到的视场直径是一米。换成 50 比 1,同样距离下视场直径约 240 毫米。市面上主流的便携点温仪多数落在 12 比 1 到 50 比 1 之间。

把这个数字放到架空线路上,问题立刻具体起来。并沟线夹、设备线夹这类目标的尺寸常在几十毫米到一百毫米之间。用 50 比 1 的点温仪在 12 米处去测,视场直径 240 毫米,比目标大出两三倍,读数里绝大部分来自导线与空气背景,目标的真实温度被摊薄了。

这不是仪器坏了,是几何关系决定的。

2、距离越远,情况越糟

同一个目标,测量距离缩短一半,视场直径跟着缩小一半,所以点温仪的现场用法有个朴素的原则:能靠近便靠近。

麻烦在于电气现场常常靠近不了。带电部位有安全距离,电压等级越高要求站得越远,架空线路在十几米高处,隔离开关的触头还隔着构架与围栏。这些场合正是红外检测的主战场,也正好是点温仪表现吃力的地方。

热像仪在这一类场合的处境不同。单像元对应的角宽度由像元尺寸与镜头焦距决定,与距离无关。像元尺寸 12 微米配 24 毫米焦距的镜头,单像元角宽度约 0.5 毫弧度,在 12 米处一个像元对应约 6 毫米。一个 100 毫米的线夹在这种配置下大约占 16 格。

同样是 12 米,点温仪的视场是 240 毫米,热像仪的单像元是 6 毫米,两者差着四十倍,这便是远距小目标上两台仪器的真实差距。

3、规程承认的固有特性

点温仪的输出还会随被测物的大小变化。JJG 856-2015 把这一条列为术语,叫辐射源尺寸效应,指的是在测量距离一定时,辐射温度计输出依赖于被测物大小的效应。

同一台点温仪测大目标与测小目标,即使两者真实温度相同,读数也可能不一样,这是规程明文列出的特性,不是故障,也算不上操作失误。

这话很硬:点温仪的读数只有在目标充满视场时才可信。现场拿它去测小接头,等于把仪器用在它不擅长的区间。

4、亮金属表面还要叠加反射

电气设备里大量存在抛光或轻度氧化的金属表面,这类表面发射率低,反射率高。点温仪收到的辐射里,真正来自目标自身发射的只占一部分,其余是周围物体与太阳的反射。

负荷重的时候,相邻相导体、变压器外壳、日照晒过的构架都会成为反射源。测到的温度可能比目标真实温度高出不少,也可能因为反射的是冷天空而偏低。方向与幅度取决于站位与角度,换一个位置读数便变。

两者会叠加。远距小目标上既要处理背景混入,又要处理反射混入,两个因素都指向同一个结果:读数不可信,而且看不出来不可信。

户外作业还要算上日照与风。太阳直晒过的表面温度偏高,背阴面偏低,风又会带走表面的热量,把真实的温升压下去。同一条线路上午测一次、傍晚测一次,读数常常对不上,差别不在设备状态,在环境条件。把环境温度与天气一并记下来,数据才说得清。

四、漏检是怎么发生的

1、接头发热不是均匀的

电流致热型的缺陷,发热点通常集中在很小的局部。螺栓型线夹的螺栓头、压接管的端口、隔离开关的触指接触位置、电缆终端应力锥附近,真正发热的往往只有十几毫米的范围。

热像图上,这类缺陷表现为一个清晰的亮点,周围温度正常。操作者一眼能看到,也能量出热点落在哪里,还能把它与相邻正常部位放在一起比。

点温仪处理不了这种局面,瞄准的时候偏出几厘米,光斑落在正常部位上,读数完全正常。操作者拿着一个没有问题的数字走开,而发热点其实却在旁边。

2、错的是结论,不是仪器

这一类漏检让人警惕的地方在于,它不留任何异常迹象。仪器读数正常,操作记录完整,所有人都认为这一轮检测做过了,等到缺陷发展成需要紧急处置的程度再回头翻记录,那一次确实测过,只是没测在点上。

热像仪把整个区域都记录下来了。即使当时没有留意,事后回看图像仍然能发现。这个差别在处理发展缓慢的缺陷时尤其关键,因为这类缺陷本来便要靠几次巡检的对比才能看出趋势。

3、负荷低的时候更容易被放过去

电流致热缺陷的发热功率与电流的平方成正比,负荷率降到一半,发热量降到四分之一。

同一个接头,在高峰负荷时可能温升十几开,在轻负荷时只有几开。点温仪在轻负荷时段测过去,读数落进正常区间,操作者记下一个合格的数字便走开。

热像仪至少还能做横向比较。同一张图里,缺陷相与正常相的温差不会因为负荷低而消失,三相之间的相对关系仍在,异常仍然浮得出来。点温仪一次只读一个数,没有这条横向的参照。

要看温差。同一间隔里的三相设备在同样的负荷与环境下运行,彼此之间的相对关系才是可靠的判断基础,单看一个数值说明不了多少问题。热像图一屏能把三相都收进来,谁高谁低一目了然。点温仪得一个相一个相去测,测完还要自己把三个数摆在一起,中间隔着的几分钟里负荷可能已经变了。

五、一轮巡检的真实工作量

1、触点数量是个硬约束

一台 10 千伏开关柜,需要关注的触点、接头、母排连接点加起来常有几十处。点温仪的使用方式是逐点瞄准、等读数稳定、记下数字,一个点接一个点地挪。

热像仪的节奏不同。一个方位站定,画面里同时出现几十个部位,按下快门即完成记录,判读可以回去对着图做,不必占着现场时间。

现场时间常常是有限资源。停电窗口短,夜巡时段有限,有些区域还有作业时间限制。同样的时间,热像仪覆盖的范围比点温仪大得多,这一点在多间隔的配电室里尤其明显。

2、记录方式决定能回溯什么

点温仪留下来的是一个数字,附带操作者自己写的位置描述。下一轮换个班组来,找不到上一轮测的是哪一个点,比对便无从谈起。

热像仪留下来的是图像,画面里有设备轮廓、有温度分布、有测点位置,下一轮复测时操作者可以站回同一个位置,用同一个角度,做真正的对比。

这一条在周期巡检里分量很重。判断一个缺陷是在发展还是趋于稳定,靠的正是历次数据能不能放在同一把尺子上比,数字记录缺的恰恰是这把尺子。

3、台账要的是能对应的记录

缺陷台账里要填的东西,通常是位置、发现时间、温度、环境温度、当时负荷,以及一张能说明问题的图。热像仪的原始记录里这几项天然齐备,编号归档之后可以直接翻出来比对。

点温仪这一侧要靠人补。测点位置写多细才够下一轮找得到,写细了慢,写粗了对不上,班组换人之后偏差更大。图像记录省掉的正是这一层转述。

归档也有讲究。原始文件留着,处理结果另存,文件名按间隔、设备、部位、日期写清楚,几年之后回头翻才找得到。热像仪拍回来的图天然带拍摄时间与参数,整理起来省心,也不容易写错位置。点温仪这一侧全靠手写,写得越简略,下一轮越难对上,这一层差别在一年之内看不出来,三年之后便很清楚了。

六、诊断方法对数据提出的要求

1、几个温度要同时取得

电力设备的红外诊断需要同时掌握几个量:发热点温度、正常相对应点的温度、环境参照温度。用这三者算出的相对温差能把负荷高低的影响抵消掉,让不同时间测得的数据具备可比性,具体判据以规范原文为准。

对热像仪来说,这几个量常常在同一张图里。发热点在图上,正常相对应点也在图上,环境温度单独取一次便够,操作者还能回头检查参照点选得对不对。

点温仪要分几次测。几个读数分属不同时刻,负荷若有波动,数字之间本身便不同步。更麻烦的是正常相对应点的选取,得先判断哪里是正常的,才谈得上选参照点,没有图像,这一步靠的是经验与估摸。

环境参照温度的取法也有讲究。参照物要与被测部位材质相近,处在同一个环境里,自身还不能发热。参照不能乱选,选错了参照,算出来的相对温差便跟着错,后面所有的判断都建立在一个不对的数字上。这一步在点温仪上同样省不掉,而且因为没有图像,选得对不对事后无从复核。不少班组干脆省掉这一步,直接拿气温当参照,得出的结论自然对不上规范里的口径。

2、规范与溯源各归各

带电设备红外诊断的作业依据是 DL/T 664-2025《带电设备红外诊断应用规范》,现场检测要求、现场操作方法、仪器管理和检验、检测周期、诊断方法与判据都在其中。

热像仪这一侧的产品标准是 GB/T 19870-2018《工业检测型红外热像仪》,示值误差、可分辨温差、空间分辨力、连续稳定工作时间都写成可检验的项目。

点温仪的溯源走另一条线。JJG 856-2015《工作用辐射温度计》规定了这类仪器的检定条件、检定项目与检定方法,适用于测温范围在零下 50 摄氏度到 3000 摄氏度之间的工作用辐射温度计。这份规程还被变电设备红外成像在线监测装置的现场测试导则列为引用标准。

两条线各自完整,这也说明一件事:两者不是替代关系,而是分工关系。

3、档位与量程要前后一致

热像仪通常分几个测温档位,换档意味着标定区间的切换。同一部位在零下 20 至 150 摄氏度档与在 100 至 650 摄氏度档读出的数据,可比性会变差。

复测时把档位换掉,读数上的差异可能被误判成缺陷在发展,也可能把真实的发展掩盖掉。老练的做法是把档位一并记进记录,下一轮照着同一档去测,数据才对得上。

七、点温仪什么时候更好用

1、已知点位的定量复核

缺陷位置已经确定,需要的是反复测同一个点的温度,这时点温仪用起来顺手。瞄准、读数、记下,几秒钟完成,不必回头处理图像。

2、近距离、目标明确的场合

配电房内部、开关柜正面这类场景,测量距离一两米,目标尺寸不小,这种条件下距离系数不构成问题,点温仪的读数可信,节奏也快。

3、它的短板不在准确度

要说清楚一点:点温仪的问题从来不是测不准。在目标充满视场、发射率设置得当的前提下,它的读数可以很可靠。

它的局限在于无法告诉你目标有没有被覆盖,也无法告诉你旁边是不是还有更热的部位。这两件事在筛查阶段是要命的,在复核阶段则不重要。

4、挑一台点温仪该看什么

采购或使用之前,值得留意三项。距离系数越高,同样距离上的视场越小,远距小目标越有把握。发射率能不能连续调节,决定了遇到氧化表面时有没有修正的余地。测温范围与响应时间则对应着它在实际作业里能不能跟上节奏。

还有一项容易漏。激光指示只作瞄准用,它既不代表光斑大小,也不代表测量距离上的覆盖范围。把红点当成被测区域,是现场常遇到的一个误会,也是远距小目标读数失真的直接来源。看参数表时盯住距离系数,比盯住激光亮度有用得多。同一台仪器在两米处与在十二米处,视场直径差着六倍,红点的大小却丝毫不变。

八、两者怎么配合

1、先普查,后复核

现场用得比较顺的流程是两段。前一段用热像仪做大面积巡视,把异常点找出来,把位置标清楚。后一段针对标记出来的部位做细致测量,手段可以是热像仪本身,也可以是点温仪,取决于距离与目标大小。

两段分开做的好处是资源分配清楚,筛查阶段追求覆盖率与记录完整性,复核阶段追求读数可靠。

2、复核时该留意什么

复核阶段常出的问题是换了条件。距离变了,角度变了,档位变了,读出来的数字与普查时对不上,反而制造困惑。

比较稳妥的做法是把普查时的条件一并记下来。测了哪个点,站在什么位置,多远距离,用的哪一档,环境温度多少。这些信息写上,下一轮复测才有比对的基础。

3、周期复测看的是同一条件下的数据

缺陷管理靠的是趋势,趋势要靠同一条件下的多次数据才画得出来。测点、距离、角度、档位、环境温度、当时负荷,这几项凑齐一次不容易,凑齐之后要尽量往后沿用。

不少班组遇到的困扰不是数据太少,而是数据之间对不上,不知道该信哪一次。图像记录加上条件备注,能把这类困扰压下去一大半。

复测周期怎么定,看的是缺陷的性质与发展速度。发展快的要缩短周期,稳定型的按规程走。周期别轻易改,改一次,前后两串数据之间便多一道说不清的缝。真要改,也得把改动的时间与原因写进台账,让后面接手的人知道哪一段数据能跟哪一段连着比。

九、几组容易搞反的判断

1、点温仪读数更准,复核该用它

不一定。复核的可信度取决于目标是否充满视场。远距小目标上,点温仪的读数偏低,用偏低的结果去复核,只会把问题盖得更深。

2、热像仪能测到点温仪测不到的地方

这话只对一半。热像仪测不到的地方,点温仪一样测不到,两者都受遮挡限制。差别在于热像仪能让你看出哪里被遮挡了,换站位也更有依据。

3、距离远一点没关系,拉近便成

拉近指的是换长焦镜头或缩短距离。点温仪多数没有可换镜头,缩短距离又受安全距离约束。热像仪换一支长焦镜头,单像元对应的尺寸立刻变小,这便是它应对远距的主要手段。

4、同一点多测几次取平均更可信

重复测量能压掉随机噪声,压不掉系统性的视场问题。光斑大于目标时,测一百次得到的还是那个偏低的平均值。

5、有了热像仪便不需要点温仪

不是。已知点位的快速复核、近距离的定量测量,点温仪用起来更直接。两套工具各管一段,现场都备着更从容。

6、热像仪的读数一定比点温仪高

也不一定。两台仪器测同一部位常常读数不同,原因可能出在发射率设置、档位、对焦、距离中的任何一项。遇到差异先找条件差异,别急着判定哪台坏了。

7、发热越严重,热像图越容易发现

未必。缺陷严重与否判的是相对温差与温升,画面上看着红不等于缺陷等级高。负荷重的时候整片设备都偏热,真正的异常反而藏在一片高温里。

8、夜巡只是为了避开日照

这只是其中一条。夜间负荷低、环境稳定,背景辐射也简单,同一台设备的历次数据更容易对齐。白天测过一次、夜里又测一次,两个数据放在一块儿比,容易得出互相矛盾的结论。

9、发射率按经验填一个数便够

不够。同一间隔里的铜排、铝线夹、镀锌螺栓,表面状态各不相同,用一个值套全部,测点之间的横向比较会失真。热像图允许分区设置,多数点温仪做不到。

10、自动对焦之后不必再看

远距小目标上,自动对焦常常对到背景或者对到更近的构架上,画面看着清晰,焦点其实没落在目标上。对焦不准时像元之间的温度会被抹平,热点看着比实际温和。

11、测点越多越保险

不保险。真正有用的是与历史数据对得上的那些测点。测点铺得再密,条件与上一轮不同,数据也拼不成趋势。

12、两台仪器读数差得多,总有一台是坏的

未必。先查的是条件:距离、角度、发射率、档位、目标占格数。这几项对齐之后仍有差异,才轮到怀疑仪器本身。

十、结语

两台仪器的分野,说到底是一件事:电气巡检要解决的是哪里有异常,而不是这个地方多少度。前一个问题的答案不在参数表里,在一次作业的覆盖率与记录质量里。

要点可以收成几句。

采样方式决定角色。点温仪是确认工具,热像仪是发现工具。位置未知的时候,先用热像仪。

距离系数是点温仪的硬约束。目标没充满视场,读数便不可信,而且操作者往往察觉不到。

漏检不留痕迹。点温仪瞄偏了会给出完全正常的数字,热像仪则会把整个区域留下来供事后回看。

周期巡检靠比对。图像记录让历次数据能放在同一把尺子上,这是数字记录做不到的事。

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