李建剛

（四川航空股份有限公司，四川 成都 610200）

電器、機(jī)械裝置等設(shè)備在發(fā)生故障前通常會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。利用紅外熱成像技術(shù)能夠捕捉異常發(fā)熱現(xiàn)象，快速、準(zhǔn)確、安全地發(fā)現(xiàn)故障，避免因此造成航班延誤、返航、備降、火災(zāi)甚至災(zāi)難性事故。

1 紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)原理

自然界任何物體只要溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）就會(huì)以電磁輻射的形式向外輻射紅外能量。紅外熱像檢測(cè)技術(shù)是使用紅外熱像儀來(lái)檢測(cè)和測(cè)量輻射，將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，是一種非接觸、直觀、準(zhǔn)確、高靈敏度、快速、安全、應(yīng)用范圍廣的測(cè)定物體表面溫度場(chǎng)分布的方法。紅外熱像儀利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布，反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通過(guò)查看生成的熱像圖和具體點(diǎn)位的溫度，研究目標(biāo)的發(fā)熱情況，從而進(jìn)行下一步工作的研判。紅外熱像儀適用場(chǎng)景展示如圖1 所示。

圖1 紅外熱像儀適用場(chǎng)景展示

2 紅外熱像儀的優(yōu)點(diǎn)

紅外熱像儀的優(yōu)點(diǎn)如下：適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬及非金屬材料的溫度探測(cè)；檢測(cè)面積廣，可對(duì)大型物體進(jìn)行整體觀測(cè)；檢測(cè)速度快，可實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果；攜帶方便，適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；非接觸測(cè)量，檢測(cè)距離遠(yuǎn)，可以保證設(shè)備本身的溫度場(chǎng)不受干擾；結(jié)果直觀顯示，以圖像的形式顯示在屏幕上；采用畫(huà)中畫(huà)及熱疊加技術(shù)，在拍攝物體紅外圖像的同時(shí)可以拍攝可見(jiàn)光照片，并將其融合在一起，讓用戶在第一時(shí)間識(shí)別和定位故障。

3 紅外熱像儀在機(jī)務(wù)維修工作中的應(yīng)用范圍

3.1 滲漏探測(cè)

3.1.1 引氣滲漏探測(cè)

在發(fā)動(dòng)機(jī)、APU 引氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生滲漏的情況下，高溫氣體噴出，與滲漏點(diǎn)接近的蓋板相對(duì)其他部位溫度升高，在熱像儀上呈現(xiàn)高溫區(qū)。如果熱像儀直接拍攝到滲漏點(diǎn)，則會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)、區(qū)別于周?chē)h(huán)境的顏色帶，通過(guò)顏色的差異便可準(zhǔn)確定位滲漏點(diǎn)。氣體出口熱成像如圖2 所示。

圖2 氣體出口熱成像圖

3.1.2 液體泄漏

液壓油、燃油、滑油泄漏，無(wú)論是熱油液還是冷油液，由于與周?chē)矬w的比熱容不同，泄漏出的油液在熱像儀上形成點(diǎn)狀或者片狀的顏色帶。如果液體呈現(xiàn)噴射狀，則在熱像儀上呈現(xiàn)類(lèi)似于氣體滲漏的動(dòng)態(tài)顏色帶。管路泄漏熱成像如圖3 所示。

圖3 管路泄漏熱成像圖

3.2 電氣系統(tǒng)工作狀態(tài)

3.2.1 用電器

機(jī)載電腦、電控閥門(mén)、電控電驅(qū)的作動(dòng)筒等用電器在工作過(guò)程中產(chǎn)生熱量，通過(guò)分析其熱成像圖像，識(shí)別出過(guò)載、過(guò)熱等隱患。

3.2.2 繼電器、跳開(kāi)關(guān)

繼電器、跳開(kāi)關(guān)在接通的狀態(tài)下會(huì)發(fā)熱，可以通過(guò)熱成像圖像判斷其是否處于正常工作狀態(tài)。

3.2.3 電氣線路

工作中的電氣線路由于內(nèi)阻的存在會(huì)發(fā)熱，如果過(guò)載或者短路則溫度升高明顯，如果斷路則與周?chē)h(huán)境溫度接近。用熱像儀拍攝，通過(guò)呈現(xiàn)的熱成像圖即可判斷線路斷路、短路、過(guò)載等狀況，亦可判斷插頭連接狀況和線路壓接、接線質(zhì)量。飛機(jī)電子艙繼電器熱成像如圖4 所示。

圖4 飛機(jī)電子艙繼電器熱成像圖

3.3 無(wú)損探傷

紅外熱成像無(wú)損探傷技術(shù)以熱傳導(dǎo)理論和紅外熱成像理論為基礎(chǔ)，通過(guò)主動(dòng)或者被動(dòng)式檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)身金屬、非金屬及復(fù)合材料缺陷的探測(cè)和識(shí)別。對(duì)于無(wú)缺陷的物體，熱流均勻擴(kuò)散，物體表面的溫度場(chǎng)分布均勻； 如果內(nèi)部存在隔熱性缺陷，熱流會(huì)在缺陷處受阻，造成熱量堆積，物體表面出現(xiàn)局部熱區(qū)；如果內(nèi)部存在導(dǎo)熱性缺陷，物體表面就會(huì)出現(xiàn)局部冷區(qū)。由此可見(jiàn)，在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)物體內(nèi)部存在缺陷時(shí)，就會(huì)在缺陷對(duì)應(yīng)的表面產(chǎn)生異于無(wú)缺陷區(qū)表面的溫度區(qū)，兩區(qū)之間產(chǎn)生溫度差。該溫差除了取決于物體材料的熱物理性質(zhì)外，還與缺陷的尺寸、距表面的距離及它的熱理性質(zhì)有關(guān)。局部溫差的存在導(dǎo)致紅外輻射強(qiáng)度不同，利用紅外熱像儀即可以圖像的形式顯示出溫度的變化狀況，進(jìn)而判斷出缺陷的狀況。熱成像無(wú)損探傷原理如圖5 所示。金屬裂紋熱成像如圖6 所示。

圖5 熱成像無(wú)損探傷原理圖

圖6 金屬裂紋熱成像圖

3.4 維修教學(xué)

利用熱像儀的圖像和視頻拍攝功能記錄飛機(jī)、部件等的各種工作狀態(tài)，讓學(xué)員發(fā)現(xiàn)肉眼不可見(jiàn)的現(xiàn)象，將書(shū)本和手冊(cè)里的抽象描述具象化，有利于讓學(xué)員加深理解，更加直觀地掌握系統(tǒng)知識(shí)。飛機(jī)滑出時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)熱成像如圖7 所示。

圖7 飛機(jī)滑出時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)熱成像圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹紅外熱像儀的原理、優(yōu)點(diǎn)、作用以及在機(jī)務(wù)維修工作中的作用。紅外熱像儀的作用不僅僅限于以上幾點(diǎn)，在航空公司還可應(yīng)用于消防、安防監(jiān)控、物業(yè)管理等方面。隨著科技和生產(chǎn)力的進(jìn)步，民用紅外熱像儀逐漸成熟，價(jià)格也逐漸降低，航空公司和維修企業(yè)可采購(gòu)手持式或者USB 接口便攜式的紅外熱像儀以實(shí)現(xiàn)輕便快捷的排故診斷。