使用红外检查窗进行安全热检测探查

在危险环境中使用热检测系统可能具有挑战性，但使用红外 (IR) 检查窗等专用设备可大大降低风险。让我们来看看红外检查窗在热成像中所起的作用，以及如何选择和应用红外检查窗。

首先我们要厘清一些定义。红外光谱介于电磁波谱的微波区和可见光区之间。红外辐射是一种肉眼无法察觉的热能，俗称热量。红外热像图又称热成像技术，是一种通过分析红外辐射水平和图形显示结果来检测和计量温差的非接触式方法。

其图形显示通常称为热图，用颜色表示温度，每种颜色代表一个特定的温度范围。例如，运行中的电动机热图（图 1）显示了电动机上每个区域的温度。热图侧面的标尺显示了颜色与温度的映射关系。

图 1：所示为运行中的电机的热图；颜色代表了电机各部分的温度。（图片来源：Fluke Electronics）

红外热成像相机又称热成像仪，可生成热图。与传统相机不同的是，红外热像仪能对长波红外辐射做出反应，从而形成被测设备的热特征。由此产生的红外图像通常与可见光谱图像有很大不同。许多红外热像仪还配有可见光相机，可在拍摄红外图像的同时，逐像素拍摄标准可见光谱图像。这两种显示图像的结合增加了结构细节，为温度数据提供了物理背景，使其更易于解读。

热成像技术的应用

热成像技术有很多应用。例如，它可用于检测配电盘的过热情况，显示高电阻连接或导体过载。在机械系统中，热成像技术可检测电机绕组和轴承缺陷。建筑应用包括定位结构中的热损失。它还可用于安全应用，检测动物和人类入侵者。

与其他监控技术相比，热成像技术的优势在于无需与被测设备进行物理接触。在被测设备工作温度高、电压高或必须在工作时进行测量的特定应用中，这一点尤为重要。

红外和多光谱检查窗

热成像的某些应用可能会在技术人员进行测量时对其造成危害。例如，配电盘的电气故障可能导致产生极高温度和光照度的弧闪。故障还会产生弧爆，这种超音速冲击波会产生震耳欲聋的噪音和过热弹片，导致严重伤害。即使电压低至 120 伏，也可能发生电弧事件，而且随着电压的升高，可能性也会增加。

虽然可以使用个人防护设备 (PPE) 来抵御电弧事件，但有一个更安全、成本更低的替代方法，就是使用检查窗来隔离和保护工人。

红外检查窗或多光谱检查窗可让您在不打开电气面板和外壳的情况下查看其内部，从而更有效地进行热成像，防止弧闪和爆炸，提高工人的安全（图 2）。

图 2：图中所示为安装在控制面板上的红外检查窗，允许红外热像仪进行探查。（图片来源：Fluke Electronics）

Fluke Electronics 提供与其红外热像仪和热成像系统兼容的红外检查窗。

ClirVu CLKT 和 ClirVu CV 检查窗可为技术人员和工程师提供重要保护，无需打开面板或外壳即可探查检测区域。红外检查窗是由抗电弧水晶光学元件制成的永久性装置，安装在高强度合金压铸框架中，并配有高压力垫圈，可有效防止电弧爆炸。光学检查窗由氟化钙 (CaF₂) 制成，表面涂有 Fluke 的宽带 ClirVu 涂层，可提高红外透射率并防止受潮降解。盖子可保护光学器件免受灰尘和意外损坏。其连续工作温度范围为 -40 至 232°C（-40 至 450°F）。

这两个系列检查窗均提供 2、3 和 4 英寸（50、75 和 100 毫米）直径，并有三种不同的盖锁类型可供选择（图 3）。

图 3：这些 CLKT 和 CV 检查窗示例显示了可用的盖锁选择。（图片来源：Fluke Electronics）

Fluke CV301（图 3，中）是一款 3 英寸 (75 mm) 红外检查窗，使用安全钥匙锁定机构。4 英寸 (100 mm) 检查窗版本是 Fluke CV400（图 3，右）。这种检查窗采用手转式锁定装置，不需要安全钥匙。Fluke FLK-050-CLKT（图 3，左）配有一个 2 英寸 (50 mm) 检查窗，带扭锁插销。CLKT 系列采用 Fluke 的 QUADRABAND 光学技术，带有多光谱检查窗。光学镜头不仅能处理短波、中波和长波红外线，还能处理紫外线和可见光。它可以在兼容的红外成像仪中实现显示融合，将红外和可见光视图结合起来，以获得更直观的显示效果。

CV 系列经过 30 次循环测试，可承受高至 63 千安培 (kA) 的电弧。CLKT 系列额定承受30 次 50 kA 电弧事件。

这些检查窗符合多种安全、电弧测试和环境兼容性标准。

选择红外检查窗

选择红外检查窗时，首先要确定需要进行哪些检查，以及是否可以使用计划使用的红外检查窗和红外热像仪组合进行检查。相机的视野及其与检查窗的对齐度起着一定的作用，但检查窗的大小和目标与检查窗的距离决定了通过检查窗的视野（图 4）。

图 4：通过检查窗的视野取决于检查窗的大小和目标与检查窗的距离。（图片来源：Fluke Electronics）

图 4 中的表格显示了三种不同尺寸检查窗（50、75 和 100 mm）的视野以及检查窗到目标的距离。突出显示的是三种尺寸的检查窗在距离目标 12 英寸（30.48 厘米 (cm)）位置上的视野。视野随着检查窗大小和到目标距离的增加而增大。

结语

红外和多光谱检查窗是安全诊断热成像的关键。它们将测试人员与潜在的有害电弧事件、高温和移动机械隔离开来，同时允许热成像设备进行系统内部探查。