设备监测诊断手段的应用探究

（1）油液监测技术应用概述 油液监测技术是设备状态监测技术中的一个重要部分。所谓的设备状态监测就是对运行设备物理参数、化学参数、机械参数、运行参数等数据进行分析监测，从而判断设备所处状态的技术。油液监测技术是对设备所需的润滑油、液压油实施状态监测，通过判断油液的性能变化和所携带的颗粒进行分析，从而来判断设备的运行状态。具体来讲就是，分析油液中的物理和化学指标项目的测试、光谱铁谱分析其中的微量元素含量和污染度的级别，来获得设备的润滑和磨损状态信息，评价设备的工况和预测故障，并确定故障原因、类型的技术。但要注意的是油液监测技术适用于低速重载、环境恶劣（如噪声大、振源多、外界干扰明显）、往复运动和采用液体或半液体润滑且以磨损为主要形式的设备状态监测。

油液状态监测还可以定义为：利用油品分析技术对机器设备正在使用的润滑油进行综合分析。获得设备润滑与磨损状况的信息，并据此预测设备磨损过程的发展，及时发现故障或预防故障的发生。

油液状态监测是在设备不停机、不解体的情况下监测设备工况，诊断设备的异常部件、异常程度及其原因，从而预报设备可能发生的故障，有针对性地进行维护和修理，实现设备的视情维修管理。油液状态监测还可用于研究设备中摩擦副的磨损机理、润滑机理、磨损失效类型等；通过对在用油品的性能分析及油液的污染程度判定，为确定合理的磨合规范及合理的换油期提供依据。

早期，油液监测技术只是监测污染度，主要是分析油液的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等。随着工业应用的推广和油液监测技术所带来的当前的和潜在的效益，后来又有新的分析方法如光谱分析和铁谱分析。再后来在飞速发展的以计算机技术为首的信息技术和数学技术的推动应用下，出现了信息融合、专家系统等专门的软件诊断分析系统。

总的来说，油液监测技术主要适用于以液体或半液体润滑并以磨损为主要失效形式的零件设备。它可以延长设备的换油周期，并通过及时预报潜在的故障避免灾难性损坏或延长设备的正常运行时间来获得经济效益；它在设备状态监测技术中占据重要地位，为工业应用带来了很广发展前景和重要意义，给企业带来了超常的经济效益。

1）油液监测技术的主要内容：

①理化监测分析。理化监测分析是从油液本身的品质角度出发，分析其各项物理和化学指标是否符合标准，油品是否劣化变质，从而推测出部分设备状态信息。其中一个重要的理化监测分析的主要目的就是监控油品质量，确定换油周期，保证正常润滑。在实际工作中，油品经常会受到高温、高剪切作用，以及空气中的氧气、氮气的作用，会发生氧化、硝化、硫化等反应以及抗氧剂、抗磨剂的降解。因而即使跟踪油品的质量非常重要，这主要是通过先进分析仪器对油品的理化指标检测项目进行实验分析，也就是所谓的常规理化实验分析。

②污染度监测分析。油品在长期使用中会不可避免地受到不同程度的污染，这种污染主要是一些机械杂质，是存在于润滑油中不溶于汽油、已醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类，以及添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。一般情况下，润滑油基础油中机械杂质应控制在0.005%以下（这种情况下被认为是无），加溶剂后的成品油会稍大点。污染的主要来源有两部分：一部分是在摩擦热的作用下，油品本身氧化产生树脂类不溶物、胶质、高聚物、积炭等污染杂质混在油液中；另一方面运动摩擦副产生的固体金属颗粒或由于设备泄漏带入空气中混杂的粉尘、砂石、金属碎屑等，对润滑造成污染。润滑油中的污染对油品性能和设备磨损会产生直接危害，可能对设备造成急剧磨损，因而油品污染度的测试是一个不容忽视的检测项目。常见的污染度的测量有定性法、半定量法和定量法三种。具体选用应根据具体情况而定，更精确的测量方法还有使用颗粒计数仪或污染测试仪进行测量。

③谱分析。油液监测技术的谱分析主要有两大类：光谱分析和铁谱分析。铁谱分析主要是直径在0.1～100μm的磨损磨粒成分、大小和形貌来研究设备的磨损机理；光谱分析主要是检测润滑油中直径0.01～10μm的磨损磨粒。综合铁谱分析和光谱分析，就可以确定设备是否存在异常磨损和可能的磨损部位，谱分析是比较准确的分析方法，其详细内容如下所述。

a.铁谱分析。铁谱分析是为了收集与分析油液中所含的磨粒，分析磨粒的大小、外观和形状等，从而推测设备的磨损状态。铁谱分析的方法实际上就是一种通过强大的磁力将润滑油中的磨粒吸引出来，从而使它同其他成分分离开来的分析方法。将采集到的润滑油用溶剂稀释后，再通过油泵使其在玻璃导板上流过。由于玻璃导板略微倾斜地放在磁铁上方，所以越到油流的下方磁场就越强。稀释油中的磨粒除受磁力作用外，还受油流的推力和重力的作用，由于这些力的承受方式因粒子的大小、材质的不同而不同，所以在玻璃导板上由于这些力平衡的位置，粒子就按其大小沿着导板斜面自上而下一次排列。然后就可以用特殊的显微镜观察铁谱，研究磨粒的特征（分析铁谱）。还可以用玻璃管取代导板，使粒子沉积后，将光线照射在其特定位置（沉积大磨粒和沉积小磨粒的两个位置），再由其遮蔽串测出收集到的粒子量（定量铁谱）。定量铁谱是通过直读铁谱仪测量的，测定的是油液中与两个与油中浓度对应的读数，分别代表大颗粒（尺寸大于5μm）和小颗粒（尺寸小于5μm）的相对含量。目前，大多数铁谱分析技术都是离线分析，无需将正在运转的设备打开或关闭，就可以确定其磨损状态。传统的铁谱分析依靠专家经验来识别磨粒，对操作者要求较高，效率低且容易出错。随着信息技术的发展，计算机技术很快应用到铁谱分析技术中，例如用于处理磨粒图像、磨粒的数字形态特征的提取、磨粒识别分类的智能化等。同时充分利用专家的专业知识、网络优点和铁谱技术的优势，实现异地数据共享、协同会诊，提高监测诊断的准确性。当然，还有一些较难或尚未解决的问题，如磨粒图像识别等。

b.光谱分析。光谱分析也是油液监测分析的一个重要技术手段，光谱分析主要有红外光谱分析和发射光谱分析。红外光谱的电磁波中红外谱区（简称NIR）指可见光区（VIS）到中红外谱区（MIR）之间的电磁波，波长范围0.78～2.5μm。红外光谱分析可以直接观察和比较油液中分子结构的变化，定量地测出各种降解产物的含量。利用红外分析技术可以很快地测出油液中各种添加剂如抗氧剂、抗磨剂、抗分散剂等的含量。另外，还可以根据其谱图中-OH、C=O等官能团处谱线大小的变化定量测量水分、乙二醇、燃油、积炭的含量。其主要目的是根据红外分析结果变化趋势判断油品质量好坏和确定设备的合理换油周期；发射光谱分析主要是针对于油液中金属元素的含量。这些金属元素来源主要有三大类：摩擦副的磨损金属元素如Fe、Cu、Cr等；本身添加剂所带来的元素如Ca、Zn、P、Ba等；还有一种是外界混入的污染物如Si、Na、V等。

红外光谱分析：这是一种根据化合物的特征谱带测定物质含有哪些官能团，从而确定有关化合物类别的一种分析方法。该方法的理论基础是每一种官能团和化合物都具有特异的光谱，其谱带的数量、频率、带形和强度各不相同，因此根据谱图可以找出其官能团或化合物。

发射光谱分析：原理是将样品装入一个小杯中，杯中装有一个旋转电极；转动电极使油品在电火花的激发下，让其火花通过一个分光计的入口窄缝，并在光栅作用下使光线产生色散，使特定波长的光落在特定的光电倍增管上；再测定光电倍增管的输出电压就可以测出该元素的含量。使用一系列的光电倍增管，就可以同时测量好几个元素的含量。发射光谱法检测磨损颗粒的有效范围是亚微米到8μm。该方法直接测定油样中金属和非金属元素的含量，因此可以根据油样中元素含量的变化直接评价设备的磨损状况和工作状况。

2）特征分析：油液的特征分析是油液监测技术的一个重要方面。特征参数的提取最终是为了能够提出监测分析模型，并利用专家知识和实际经验进行计算机监测分析。主要的特征分析包括以下几个方面：

①理化特征。理化特征分析主要是油液的物理和化学两个方面，表征油液的性能指标，综合反映油品质量。颜色、密度、粘度、动力粘度、运动粘度、相对粘度、闪点凝点、倾点、总酸值、水分、残炭、油液污染度、腐蚀、机械杂质等。在大多数应用中，以下项目基本上都要用到：运动粘度、总酸值、水分、抗乳化性、油液污染度、氧化度和腐蚀度等。

在实际应用中根据具体的牌号的油品和其使用的设备，选择其中一些主要性能检测项目。

②磨损特征。磨损特征分析主要是分析油液中磨损金属元素，分析这些特征元素在油液中的含量的变化和磨损颗粒类型，来判断当前设备运行的磨损状态和工作状况。磨损的类型根据其破坏机理和磨损表面状态可分为：表面疲劳磨损、粘着磨损、磨料磨损和腐蚀磨损。在机器正常运转状态下，油液中磨屑的生成速度是非常缓慢而且平稳的，如果油液中的某些特征元素急剧增加，很有可能预示着设备达到了非正常磨损状态，此时需要采取相关措施进行处理。大多情况下，这些特征元素主要包括：Fe、Al、Cu、Pb、Cr、Mo、Mn、Sn、Ag、Ni等。目前能够达到的测量精度为0.01ppm（百万分之一）。以上的磨损金属元素都是由于机器磨损导致进入油液中，不同的机器摩擦副，其组成的材料不一样，金属元素就有可能是以上几种金属元素的组合。在分析过程中，只要能准确地分析这些金属元素的含量变化趋势，以及它们的相关性，再利用专家推理规则，在很大程度上就可以判断机器的磨损状态和可能的磨损部位，预防由磨损导致的机器故障的发生，从而起到了故障的防患于未然的作用。

③污染特征。按照污染的来源可以将污染特征分为两大类：侵入特征WT_T和劣化特征WT_L。侵入特征主要是外来尘垢和砂石等杂质，劣化特征主要是油品本身在某种条件满足下发生化学反应后劣化所产生的杂质。污染度NAS等级是污染特征一个重要衡量指标，等级偏高应首先判断是侵入还是劣化。这可以从铁谱定性分析结果中判断外界污染颗粒和油品变质颗粒的尺寸范围。其具体的元素特征为：Si、V、Na、B等。

3）油液监测的实施程序：

①选择对生产、产品质量、经济效益影响较大的设备作为监测对象，选择并制定合理的油液监测技术和方案。

②严格按技术规范选取油样。

③制备检测油样。按照所选用的油液监测技术和仪器所规定的制备方法和步骤，认真制备。

④将检测油样送入检测仪器，定性、定量地测定有关参数。

⑤进行检测数据的处理与分析。

⑥根据数据处理分析结果，判断设备是否处于正常磨损状态。若有异常，还需判断异常部位、异常程度及其原因，并预报可能出现的问题。

⑦提出改进设备异常状况的措施。

（2）振动监测技术应用 设备的维修方式已经从事后维修、计划维修到设备现代管理下的状态维修，也就是预知维修。开展设备的状态监测及诊断工作就是为了避免设备突发性故障造成的巨大损失，减少计划维修所造成的一些浪费，不断提高设备完好率、设备使用效益率。

振动是设备常见的现象，通过振动检测技术可以掌握设备的运行状况，解决大部分设备的潜在问题。

1）常见机械振动故障及分析方法。常见的机械故障一般可分为不平衡、不对中、机械松动、轴承问题、机械摩擦等几种情况。频域分析方法已成为机械设备故障诊断的主要内容，通过振动数据采集及频域信号的分析处理，可以很明显地区别一些常见的机械故障。

①不平衡。引起不平衡的原因主要有转子结垢、掉块、转子变形、弯曲及回转中心与质心不重合等。不平衡在时域波形图中与频域波形图中特征很突出，主要时域波形图、频谱图特征如图6-10所示。

不平衡的频谱图有如下特点：

a.随着转速的升降，振幅随之升降。

b.频谱图中有较稳定的高峰，谐波能量集中在基频（1X），基频为转速n/60，其他频幅值很小。

c.振动的时域波形为正弦波。

②不对中。机组安装后，转子轴线或其延长线不重合，称为不对中。不对中分为三种情况：平行不对中、角度不对中、平行和角度不对中。不对中故障产生的频谱图特征如图6-11所示。

图6-10 不平衡的波形图和频谱图

图6-11 不对中频谱图特征

不对中有如下的频谱特征：

a.转子径向振动出现2倍频，以1倍频和2倍频分量为主，不对中越严重，2倍频所占比例越大。

b.转子轴向振动在1倍频、2倍频甚至3倍频处有稳定的高峰，一般达到径向振动的50%以上。若与径向振动一样大或更大，表明情况严重，应及时处理，一般4～10倍频分量较小。

c.轴承不对中时，径向振动较大，有可能出现高次谐波，振动不稳定。

d.负荷变化导致振动值变化。

e.时域波形稳定，每转出现一个、两个或三个峰值。

③机械松动。机械松动分为结构松动和转动部件松动，造成机械松动的原因是：安装不良、长期磨损、基础或机座损坏、零部件破坏。机械松动故障的频谱特征如图6-12所示。

图6-12 机械松动频谱特征

机械松动频谱特征主要表现如下：

a.强径向振动，特别是垂直方向，出现3～10倍频。

b.径向振动较大，尤其垂直径向振动较大。

c.有时含有1/2倍频、3/2倍频等分数频分量。

d.轴向振动很小或正常，这也是与不对中故障的明显区别。

e.时域波形杂乱，有明显的不稳定的非周期信号。

④轴承问题。旋转机械是故障诊断的重点，而很多旋转机械故障都和轴承有关。据统计，旋转机械的故障40%是由轴承引起的，它的好坏对机器的工作状况影响极大。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和噪声，甚至会引起设备的损坏。

轴承按其结构分为滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承在运转过程中由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都可使轴承过早损坏。主要故障表现为：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏。

a.滚动轴承。滚动轴承的特征频率与故障具体部位、滚动轴承零件几何尺寸、轴承工作转速等因素有关。如果不计轴承各元件弹性变形，并认为滚动与滚道之间为纯滚动，则各故障特征频率为：

a）内环的频率为：f_r=n/60；

b）保持架的旋转频率（或滚动体的公转频率）：

f_c=1/2{1-d/D（cosα）}f_r；

c）外环故障频率：Zf_c=Z/2{1-d/D（cosα）}f_r；

d）内环故障频率：

Zf_i=Z/2{1+d/D（cosα）}f_r

式中 Z——轴承滚动体个数；

D——轴承的节径；

d——滚动体直径；

α——接触角。

b.滑动轴承。滑动轴承可能有多种故障，其中包括间隙过大、油膜振荡以及摩擦。造成这些故障的原因是装配不当、润滑不良、负荷欠妥、长久磨损及轴承设计不当等。滑动轴承的故障一般在频谱图上表现为半频故障。间隙过大时（4～10）倍频分量较显著，类似于机械松动的现象，但轴向振动较大；油膜涡动有较大的径向振动，频谱图中有明显而稳定的涡动频率分量（42%～48%），可能还有高次谐波分量。

涡动频率与机械松动或轴承摩擦的特征区分如下：

——为了区分涡动频率（42%～48%）分量与机械松动或轴承摩擦产生的1/2分量，须使用高分辨率频谱标记，应使频率分辨率达到转速的2%～5%。

——机器起动过程中，如果达到临界转速时油膜涡动开始出现，则当转速超过临界转速后涡动仍会存在。当转速超过临界转速的两倍时，油膜振荡可能会出现。一旦出现油膜振荡，振幅急剧增大，即使再提高转速，振幅也不会减小。

——涡动频率与轴和轴承间隙有关，间隙增大时涡动频率减小。

2）企业应用振动监测手段案例。

【案例1】某企业齿轮振动监测实践。齿轮传动具有结构紧凑、传动比准确、传递动力大、效率高、使用寿命长、工作可靠和维修方便等特点，所以在传递运动和动力方面得到了广泛的应用。但是齿轮传动也有明显的缺点，如制造、安装精度高，生产成本高；加上特有的啮合传动方式，造成了两个突出的问题：一是振动、噪声较其他传动方式大，二是当其制造工艺、材质、热处理、装配和使用等因素未达到设计状态时的要求，常常导致诱发机器发生故障的重要原因。

（1）齿轮传动常见的故障及形成的原因

1）由制造误差引起的故障。制造齿轮时通常会产生偏心、周节误差，基节误差、齿形误差等几种典型误差。产生这些误差的原因很多，有来自机床运动的误差，切削刀具的误差，刀具、工件、机床系统安装调试不当的误差，夹具的误差和热处理内应力引起的齿轮变形等。当齿轮的这些误差较大时，会引起齿轮传动中忽慢忽快的微惯性干扰转动，使齿轮副啮合时产生冲击、振动，引起较大噪声。

2）由装配误差引起的故障。由于装配技术和装配方法等原因，通常在装配齿轮时会造成“一端接触、一端悬空”的装配误差；齿轮轴的直线性偏差（同轴度、对中性误差）及齿轮的不平衡等。一端接触或齿轮轴的直线性偏差会造成齿轮承受负荷不均，造成个别轮齿负荷过重引起局部早期磨损，严重时甚至引起轮齿断裂。齿轮的不平衡，将引起冲击振动和噪声。

3）由运行中产生的故障。

①轮齿的断裂。齿轮传动时，主动齿轮的作用力和从动齿轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上，最危险的情况是某一瞬间接触点位于轮齿的齿顶部；此时，轮齿如同一个悬臂梁，受载后轮齿根部产生的弯曲应力为最大，若因突然过载或冲击过载，很容易在齿根处产生过负荷断裂。即使不存在冲击过载的受力工况，当轮齿在交变载荷作用下产生的交变应力集中现象，也易产生疲劳裂纹；并逐步扩展，致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。另外由于制造、安装的误差，淬火裂纹、磨削裂纹的损伤和严重磨损后齿厚过分减薄时，在轮齿的任意部位也可能会产生断裂。

②齿面磨损或划痕。轮齿在啮合传动过程中存在相对滑动，加上润滑不良、润滑油不清洁、润滑油变质、低速重载或热处理质量差等，均可造成轮齿齿面的粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和划痕等。

③齿面疲劳。所谓齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。造成点蚀的原因，主要是由于轮齿工作表面产生脉动变化的接触应力引起的微观疲劳裂纹，当润滑油进入表面裂纹区后，在啮合过程中先封闭入口然后挤压。微观疲劳裂纹区内的润滑油在高压下使轮齿表面裂纹区域扩展，致使表层金属微粒从齿面上脱落，留下一个个小坑形成齿面点蚀。当轮齿表面的疲劳裂纹继续扩展到较深、较远，或使一系列小坑间材料失效而连接起来，造成大面积或大块脱落现象就形成了齿面剥落。

④齿面塑性变形。当齿轮材料较软而传递载荷较大时，易产生齿面塑性变形。在齿面间过大的摩擦力作用下，齿面接触应力会超过材料的抗挤压屈服极限，齿面材料进入塑性状态，造成齿面金属的塑性流动。导致主动齿轮在节线附近的齿面形成凹沟，而从动齿轮在节线附近的齿面形成凸棱，从而使齿形破坏。有时还可在某些类型齿轮的从动齿面上出现“飞边毛刺”。严重时挤出的金属充满顶隙，会引起剧烈振动，甚至发生弯曲或断裂，影响齿轮正常啮合传动。

（2）齿轮的振动监测诊断齿轮传动采用振动监测与故障诊断技术表述如下。

由于振动的广泛性、参数的多维性、测振技术的无损性、在线性和遥感性，决定了人们将机械振动的监测与诊断作为齿轮传动诊断技术中重要而实用、方便的手段。通过对齿轮轮齿表面的测量与分析，监测齿轮传动内部的运转状况，并预测与判断机械设备的工作状态。机械振动的测量参数有位移、速度和加速度，对于大多数机械都选用速度作为测量参数；对高速旋转的机械习惯上选用位移作为测量参数；齿轮故障多为机械振动冲击信号，可选用加速度或振动频率作为测量参数。齿轮传动采用振动监测与故障诊断技术，关键是选择振动测量点和确定监测周期。

1）选择振动测量点。齿轮传动状态信号是机械异常和故障信息的载体，能够检测到足够数量且客观地反映齿轮传动情况的状态信号是诊断能否成功的关键。测量点不是越多越好，恰当的测量点既可以减轻工作量，又能够真实地反映机械工作的状况。选择测量点的原则是能够对齿轮传动的振动状态作比较全面的描述，应尽可能选择机械振动的敏感点、离齿轮传动诊断核心部位最近的关键点和容易产生劣化现象的易损点。此外还应该考虑环境因素，避免选择机械中高温、高湿出风口和温度变化剧烈的地方作为测量点，以保证机械振动测量的有效性。

2）确定监测周期。确定监测周期的原则是超前于机械的劣化时间，要根据齿轮传动的特征来确定监测周期，一旦发现测定数据有质的变化征兆，应该迅速缩短监测周期。

功率谱分析法就是齿轮传动振动监测与诊断的具体实施，它是根据齿轮传动振动信号的频率构成特征和振动能量在各频率成分中的分布状况，通过描绘出频率的特征图形进行比较分析，确定是否达到或超过规定的阈值来判断是否出现故障。这也是一种重要的频率分析方法。

因为各齿轮在运行过程中会产生振动与噪声信号，若有故障一般会使振动与噪声信号加剧及发生某些变化。因此说振动与噪声信号中包含有故障信息，可以采取各种方法将振动频率或振动周期中的信号来进行分析处理，发现潜在故障。为机械设备是否需要停机维修提供较充分的依据，从而可在科研和生产中获得显著的经济效益。常见的功率谱一般有三种频率结构，分别对应于不同的原因。第一种频率结构为线状谱，主要产生原因是齿轮副的啮合频率及其谐波，也可能为电噪声干扰；第二种为山状谱，主要原因是齿轮的结构共振，例如齿轮轴横向振动的固有频率；第三种为随机谱。主要产生原因是齿轮的随机振动信号。正常运转时齿轮传动的功率谱一般可能同时有这三种频率结构，不过幅值相对较小。随着齿轮长期运动故障的产生（如齿轮磨损），其线状谱部分的幅值会上升，因此在功率谱中可规定某些阈值，或规定一些综合参数，如平均幅值变化系数、平均相对幅值变化系数或陡度、峭度等是否达到或超过规定的阈值来判断是否出现故障，当幅值达到或超过这些阈值时，就可认定出现了一般故障或较明显的故障。

【案例2】利用相位差异进行振动分析。旋转机械的振动信号中含有设备运行工况的丰富信息，因此，振动监测在石油、化工、电力等各个行业的设备监测中已得到广泛应用。但是，在对旋转机械进行监测时，监测人员只注重振动的幅值和谱图，以振动的大小为依据，来判断故障所在或是故障的严重程度，尽管在多数情况下有效，但也有很多故障利用这种方法不能确定其原因，出现了不了了之的现象。振动有三个要素，即振动的幅值、圆频率和相位，忽视任何一个要素都是不全面的。某些机械故障与相位有着密切的确定关系，某些故障与相位变化有关。因此，从相位的角度来分析振动问题更有效、更直接。

忽视振动相位的原因是由于对振动的认识不足。机械振动是指质点（或任何物体）在其稳定平衡位置附近所做的周期性往复运动。它是一种特殊而又广泛存在的运动形式，描述振动的物理量有位移、速度和加速度。最简单的振动是简谐振动，位移的数学表达式为

x（t）=Asin（ωt+φ）

振动是一个具有大小和方向的物理量，是一个矢量，其特性取决于振动的三个要素。振幅A表示振动的大小，角频率ω表示振动的快慢，初始相位角表示振动物体的初始位置。这三个参数在设备诊断中有着重要的意义，忽视任何一个要素，就意味着失去一部分振动故障信息。

由于仪器功能所限，不能测试振动相位，根据相位进行故障诊断也就无从谈起。

测试振动相位需要两个传感器，期间的跨距有时较大，一人操作不安全，信号传输线容易缠绕转子；再加上测试人员的懒惰心理，即使仪器能测试相位，也懒得去理会，仅仅根据振动的大小和频谱来诊断。

测量振动相位的方法很多，不同结构的振动仪，获取基准信号的方法和在振动信号上取点位置都不同。因此，不同型号的振动仪器尽管都是采用标准脉冲测相，但它们测得的振动相位的含义是不同的。其主要差别表现在两个方面：一是标准脉冲信号导前还是滞后的差别；二是振动信号上取点位置不同。这里仅介绍普遍采用的测量方法。

如图6-13所示，在转子上贴一反光带或开一个键槽，采用光电传感器或涡流传感器，产生一个与转速完全同步的脉冲信号。同时用振动传感器测量轴的振动，得到相应的轴振信号。脉冲信号的前沿到其后振动信号最大点之间的角度差，即为振动相位。

图6-13 相位测量示意图

相位所包含的故障信息如下：

（1）利用相位可区别不平衡、偏心和弯曲转子的故障不平衡转子、偏心转子和弯曲转子都能引起较大的振动，这些故障的频谱图非常相似，以振动幅值和谱图很难区分这三种故障，但是若依据振动相位加以区别，就使问题变得相当简单和轻松。

对于双支承转子，若同一轴承上水平方向与垂直方向振动相位差约90°（±30°），内侧轴承与外侧轴承水平方向振动的相位差接近垂直方向振动的相位差，则转子为不平衡故障；对于悬臂转子，如果支承转子的两轴承的轴向相位近似相等（±30°），则说明悬臂转子不平衡。

偏心转子同一轴承上水平方向与垂直方向振动相位差约为0°或180°。这里所说的偏心转子指的是轴的中心线与转子的中心不重合的转子，也就是说旋转体的几何中心与旋转轴心存在偏心距。

弯曲轴的两个轴承之间的轴向方向相位变化接近180°，这与弯曲的程度有关。对同一轴承不同点的轴向方向做若干测量，通常会发现在轴承的左侧和右侧测量的相位之间发生接近180°的相位差，在同一轴承的上侧与下侧测量的相位之间也发生接近180°的相位差。

（2）利用相位可诊断联轴器不对中故障判断不对中故障的最有效的方法是评定联轴器两侧的振动相位，当联轴器两侧的相位差接近180°[±（40°～50°）]时，则说明是联轴器不对中故障；不对中程度愈严重，相位差愈接近180°。为了准确诊断，应该比较联轴器两侧轴承座的水平、垂直和轴向三个方向的相位差。如果两根轴水平方向对中良好，而垂直方向对中不良，则这两个方向的相位差差别较大。

当联轴器不对中时，支承联轴器任一侧转子的两个轴承径向方向的相位差接近0°或180°（±30°）；在比较水平方向与垂直方向相位差时，大多数联轴器不对中故障则表现为垂直方向与水平方向之间的相位差接近180°。也就是说，如果支承联轴器任一侧转子的两个轴承之间水平方向相位差为50°，则大多数联轴器不对中转子的垂直方向相位差约为230°。这是联轴器不对中故障与不平衡故障在相位方面的最大区别。

振动变化在故障诊断中有很重要的作用，同样，在诊断不对中故障时，注意相位的变化，可提高诊断的准确率。对于不对中转子，如果设备从室温开始升速，开始时它应该显示不对中的征兆，当设备完全达到运行温度时不对中征兆便消失，比如，联轴器两侧的相位差开始应该在150°～180°，最后可降到接近0°～30°。

（3）利用相位可以诊断轴承偏转故障当滑动轴承或滚动轴承不对中或是卡住在轴承上时，可引起大的轴向振动。此时，利用振动幅值或频谱进行诊断往往不能奏效。如果在一轴承彼此间隔90°的四个点的轴向方向测量相位，上下或左右的相位差为180°，则说明该轴承偏转或者说是卡在轴上。

（4）利用相位可以确定转子的实际临界转速转子在升速或者在降速过程中，利用振动幅值可以确定转子的临界转速，利用振动相位的变化也可以确定转子的临界转速。当机器通过临界转速时，在临界转速处振动相位精确的变化90°，直到没有更大的放大为止，相位变化继续变到180°。

（5）利用相位可以区别机械松动故障结构框架或基础松动包括四种不同的故障：一是结构松动或机器底脚、基础平板和混凝土基础弱；二是变形或破碎的砂浆；三是框架或基础变形；四是地脚螺栓松动。这种类型的松动，由于具有与不平衡或不对中故障几乎相同的振动频谱，因此，常常被误诊为不平衡或不对中，只有仔细观察相位特性，才能加以区别。

比较每个轴承座的水平和垂直方向相位时，如果振动非常定向，同时相位差为0°或180°，则说明是松动故障，而不是不平衡。此时，将测量从轴承座下移到底脚、基础平板、混凝土和周围地板上，利用大的相位变化，可以确定故障所在。

相位是振动分析中一个非常重要的参数。结合振动幅值，分析振动相位将使故障诊断人员走出振动诊断的误区，对振动的认识从标量上升到矢量，使振动分析更全面、更准确。对于频谱相似、幅值变化不明显的故障，利用相位进行区别，具有一定的指导意义。

（3）红外监测技术应用

1）红外技术发展简介。红外技术是研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75μm到1000μm的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0μm；中红外指波长为3.0～20μm；远红外则指波长为20～1000μm。在光谱学中，波段的划分方法尚不统一，也有人将0.75～3.0μm、3.0～40μm和40～1000μm作为近红外、中红外和远红外波段。另外，由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的“窗口”区，即1～3μm、3～5μm和8～13μm可让红外辐射通过，因而在军事应用上，又分别将这三个波段称为近红外、中红外和远红外。8～13μm还称为热波段。

红外技术的内容包含四个主要部分：

①红外辐射的性质。其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒介中的传播特性——反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。

②红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。

③把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。

④红外技术在军事上和国民经济中的应用。

由此可见，红外技术的研究涉及的范围相当广泛，既有目标的红外辐射特性、背景特性，又有红外元、部件及系统；既有材料问题，又有应用问题。

红外技术的发展关键在于红外材料的研制、红外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设备的结合等。

自从1800年英国天文学家F·W·赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等。其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国、前苏联等国竞相研发。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。

在红外技术的发展中，需要特别指出的是：20世纪60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外插接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐射，外插接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动了红外技术向更先进的方向发展。

2）红外热成像技术应用。

①红外热成像。光线是大家熟悉的。光线是什么？光线就是可见光，是人眼能够感受的电磁波。可见光的波长为：0.38～0.78μm。比0.38μm短的电磁波和比0.78μm长的电磁波，人眼都无法感受。比0.38μm短的电磁波位于可见光光谱紫色以外，称为紫外线，比0.78μm长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线。红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78～1000μm的电磁波。其中波长为0.78～2.0μm的部分称为近红外，波长为2.0～1000μm的部分称为热红外线。

照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。在自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差可以得到不同的红外图像，热红外线形成的图像称为热图。

目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度分布图像。换一句话说，红外热成像使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

②红外热成像的特点。著名的美国红外学者指出：“人类的发展可分为三个阶段。第一个阶段是人类通过制造工具，扩展体力活动的能力；第二阶段通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准；而人类近年来致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增添新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息，正是人类发展的第三阶段。在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种”。这一席话，我认为恰如其分的道出了红外成像技术在当代的重要性。因为，我们周围的物体只有当它们的温度高达1000℃以上时，才能够发出可见光。相比之下，我们周围所有温度在热力学零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。例如，我们可以计算出，一个正常的人所发出的热红外线能量，大约为100W。所以，热红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。热辐射除存在的普遍性之外，还有另外两个重要的特性：

a.大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3～5μm和8～14μm的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。

b.物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析，从而为工业生产、节约能源、保护环境等方面提供一个重要的检测手段和诊断工具。

③红外热成像仪器。根据物体能够发射红外线的特点，各国竞相开发出各种红外热成像仪器。美国德克萨斯仪器公司（TI）在1964年首次研制成功第一代的热红外成像装置，叫红外前视系统（FLIR）。这类装置利用光学元件运动机械，对目标的热辐射进行图像分解扫描，然后应用光电探测器进行光——电转换，最后形成视频图像信号，并在荧屏上显示，红外前视系统至今仍是军用飞机、舰船和坦克上的重要装置。20世纪60年代中期瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外前视装置的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像装置，通常称为热像仪。20世纪70年代法国汤姆荪公司研制出不需致冷的红外热电视产品。20世纪90年代又出现了致冷型和非致冷型的焦平面红外热成像产品，这是一种最新一代的红外电视产品。它可以进行大规模的工业化生产，把红外热成像的应用提高到一个新的阶段。

20世纪70年代我国有关单位已经开始对红外热成像技术进行研究，到20世纪80年代初，我国在长波红外元件的研制和生产技术上有了一定进展。到了80年代末和90年代初，我国已经研制成功了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率都达到很高的水平。

进入20世纪90年代，我国在红外成像设备上使用了低噪声宽频带前置放大器，在微型致冷器等关键技术方面也有了发展，并且从实验走向应用。主要用途用于部队，例如便携式野战热像仪、反坦克飞弹、防空雷达以及坦克、军舰火炮等。

在国际上，美国、法国、以色列是这方面的先行者。目前国外红外成像器件已发展到了智能灵巧型的第四代，在光电材料、生产工艺、成像质量及系统应用等方面都取得了丰硕的成果。但是国内红外相关技术研究与生产起步较晚，并且受工业基础制约，发展远滞后于国外，而市场需求却持续强劲，无论在军用还是民用领域都有巨大的发展空间。

红外成像技术的最核心部分当属红外探测器技术，包括红外材料、器件等重大制造工艺技术，涉及红外探测器基础理论、总体设计、薄膜材料生长技术、材料性能表征与评价技术；新型红外探测器技术，包括多色、量子阱、量子点、超晶格、超导、非晶态、有机等新型探测器；红外探测器表面处理与钝化、互连等技术；红外探测器制造工艺过程控制、测试与评价等技术。

同时，成像设备如何满足系统应用的总体要求，成像设备如何产生尽可能接近视觉系统感知或易于利用的图像，一直是系统工程学、人机环境学以及图像处理与机器视觉研究的主要内容之一。由于红外成像系统必须服从应用系统技术指标，而红外图像观测者或终极使用者（包括无人环路）是信息处理链上的最后一环，因此很自然会对红外图像的质量优劣提出高要求。最终成像系统的应用价值取决于图像信息的充分提取与利用。

而从红外成像系统的信息链路上看，其传输环节包括目标与环境的红外辐射、大气传输、红外光学系统聚焦成像、探测器敏感接收与光电转换、图像信号的耦合读出、图像信号的处理/增强/信息提取/显示与判读或信息利用（例如目标自动提取、锁定与制导等）等一系列环节，因此同样应高度重视所有信息传输链路上各个关键技术的研究。

如上所述，红外成像技术应用与数字图像处理技术是分不开的，特别是第四代超高分辨力、智能灵巧型红外成像器件，对图像处理算法和硬件系统要求更为苛刻，可以说图像处理为红外成像性能的提高和系统级应用发挥了重要作用，也是红外成像系统创造新的附加值的增长点。

红外热成像产品，可以分为致冷型的非致冷型两大类。红外电视产品和非致冷焦平面热成像仪是非致冷型产品，其他为致冷型红外热成像仪。

目前，最先进的红外热成像仪，其温度灵敏度可达0.05℃。无论白天、黑夜均可用于持红外仪来探测丛林中的敌人，其距离可达百米之遥，作为边防缉私，更可以追踪海上走私，其距离可达数公里。

通过热成像仪不仅可实时对目标进行观测，更可以通过其行踪轨迹的“热痕迹”进行动态分析。因为一般物体的热发散有一定的时间性，有些物体的热发散需要很长时间。例如部队点燃的炊烟，曾经发动过的车辆等都可以留下“热痕迹”。(www.xing528.com)

第一代热成像仪主要由带有扫描装置的光学仪器和电子放大线路、显示器等部件组成，已经成功装备部队，并在夜间的地面观察、空中侦察、水面抢险等作出重要的贡献。第二代热成像仪主要采用焦平面阵列技术，集成数万个乃至数十万个信号放大器；将芯片置于光学系统的焦平面上，取得目标的全景图像，无需光—机扫描系统，大大提高了灵敏度和热分辨率，可以进一步提高目标的探测距离和识别能力。第三代热成像仪也正在研发中。

④红外热成像仪的应用。红外热成像仪可以用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。

1980～1983年四年中，我国利用自制的热成像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热为100处，由于处理及时，未发生火灾事故。

在国外，美国保险公司的统计数据表明，在所有电气设备隐患中的25%以上是引发火灾的主要原因，且都是由于插头接触不良引发的。所以美国国家防火协会的《电气维修手册70B》规定，在任何电气插头按照规定的力矩被紧固之后，只要这个力矩值不变化，以后就不应当再进行紧固。可见制造良好、安装正确的电气插头，根本不需要定期紧固；只有发现其功能异常和其过热才要去处理。

对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，没有其他办法。在断路器、导体、母线及其他部件的运行测试方面，红外热成像产品是无法取代的。另外，红外热成像产品还可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。

美国MAI公司对许多已经进行过一般电气预防性设备做红外热成像产品检查，发现其中不少已接受过维修的设备仍然存在电气故障。例如一个重要的电子产品生产厂家对其电气设备每两年进行一次停电维修。在这停电运行期间，进行设备清扫，对所有连接点紧固和断路器的跳闸试验，并对高、低压开关装置安装进行测试。在传统维修之后进行的红外热成像产品检查，仍然能确定一些隐患。在不同设备上发现的严重隐患有19个，一般隐患有179个。这些严重隐患是指被测设备的表面温度超过NE-MA或UL的最大设计温度。大多数隐患是在电动机控制设备上发现的，另外也在开关装置和动力盘上发现一些隐患。又例如一个联邦政府办公用建筑物内一个主要电动机控制中心发生火灾之后，每六个月对设备进行一次预防性维修。在这次火灾之后进行过两次维修，又进行了一次红外热成像产品检查，其结果是：严重隐患在预防维修之前为三个，而预防维修之后还是三个。所以红外热成像产品检查的必要性是显而易见的。

此外，使用红外热成像产品代替传统方法的清扫和紧固可以节省大量费用。这种节约有两个原因：首先是红外热成像产品检查进行得十分快，而不像传统的方法那样花费大量人力去进行设备的清扫和紧固。另外红外热成像产品检查在进行时，不要求设备停电，而只是在找出隐患后，在进行修理时才要求短时间停电；并且为修理个别隐患的停电只是局部性的，停电时间也很有限，甚至可能安排在计划停电时间内进行修理。用红外热成像产品检查代替传统维修中的定期清扫和紧固工作，可以节约费用50%～90%，并可有效防止火灾的发生。例如在1985年7～8月期间，华盛顿邮报根据几乎每天都发生的许多电气设备停电事故，在头版上描述了这些事故造成的火灾、人身伤亡、财产破坏和在生产、税收方面的损失。例如其中当地一家旅馆的一次设备停电事故，就造成了六百五十万美元的损失。为了避免上述停电事故，许多商业和工业组织常常花费很多钱执行预防性维修工作。不幸的是这些工作不但经常发现不了存在的隐患，而且还可能造成新的电气隐患。所以电气设备的红外热成像产品检查，在很多方面可以代替传统的预防性维修工作。

美国《设备运行和生产控制技术》第375号公报指出：无论是新的或者旧的建筑物，都能从红外热成像产品检查中受益。美国有近50个公司提供红外热成像产品检查服务，为客户的所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、主电源断路器盘、接触器以及所有的配电线、电动机、变压器等，做红外热成像检查，以保证客户的所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效地防止火灾的发生。美国保险公司的统计数据也已经表明，对所有电气设备进行红外热成像产品检查，可使不安全因素大大降低，并且节省大量保险费的支出。下面是一些需要进行红外热成像产品检查的设施：

a.各种电气装置：可发现接头松动或接触不良、不平衡负荷、过载、过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。

b.变压器：可以发现的隐患有接头松动、套管过热、接触不良（抽头变换器）、过载、三相负载不平衡、冷却管堵塞不畅。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。

c.电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，电刷、滑环和集流环发热，过载、过热及冷却管路堵塞。其影响为有毛病的轴承可以引起铁芯或绕组圈的损坏；有毛病的电刷，则可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈，还可能引起驱动目标的损坏。

d.电气设备维修检查、屋顶查漏、节能检测、环保检查、安全防盗、森林防火、无损检测、质量控制、医疗检查等也很有效益。

⑤红外热成像技术在企业的应用。

【案例1】在某变电所中的应用。自1999年以来，某变电所利用红外热成像技术进行绝缘检测，发现了大量的电气设备缺陷。主要的电气设备缺陷类型有：隔离开关接头和顶帽发热、多油断路器油箱内部发热、耦合电容器整体和末屏发热、变压器和电抗器高压套管内连接发热、高压电缆接头发热等。另外红外热成像技术的应用，不仅替代了母线零值绝缘子串的带电检测，还可对避雷器进行在线检测。

（1）在隔离开关中的应用一次在对变电所进行红外成像时，发现1102隔离开关A相触头转动球头发热，温度为26.7℃，而另两相的温度为13.5℃，依照《带电设备红外诊断技术应用导则》（简称《导则》）中相对温差的计算公式计算后，其相对温差为61%。按《导则》要求相对温差不大于80%为一般缺陷，可以继续运行。后经停电检查发现其转动球头内弹簧（共有八个）只剩两个完好，其余全部烧坏，更换处理后测温正常。另外还发现过隔离开关刀口及接头发热的重大缺陷多起，由于及时发现并处理，避免了设备事故的发生。

（2）在多油断路器中的应用2000年8月发现某变电所3501断路器C相油箱内部发热，温度自上而下呈阶梯分布，故障相油箱表面温度39℃，正常相油箱表面温度25℃，环温20℃，温差14K，热成像图谱十分明显。判断为多油断路器内部故障，属紧急缺陷。于次日停电进行了试验，其接触电阻高达9.15mΩ，为标准规定值的几十倍，拆下油箱后检查，发现导电杆发黑，导电杆与铝制螺纹连接已部分烧熔。

由以上实例可以看出，定期进行红外成像技术检测高压断路器及其连接板接头，可及时发现并消除设备隐患，避免异常事故的发生，为断路器实行状态化检修提供有力的依据。

（3）在耦合电容器中的应用1999年9月4日进行红外成像测温过程中，发现1112A相耦合电容器整体发热，该相温度为19℃，正常相温度为17.4℃，与正常相B相比较相对温升达1.6K；而该耦合电容器型号是根据《导则》要求该型号耦合电容器的相对温升不大于1.5K，属重大缺陷；于次日停电进行常规试验，介损为0.4%（《导则》标准为不大于0.2%）其介损值超标，已不能使用。另外红外成像测温对发现耦合电容器末屏发热极其有效。而末屏发热有两种可能：一是末屏绝缘降低，例如发现某变电所1114A相耦合电容器末屏发热，后测绝缘其值为16MΩ；二是末屏连接螺钉松动，例如另一站1111A相末屏发热，测量绝缘电阻其值符合标准，而其连接螺钉松动，紧固后测温正常。

（4）在电抗器高压套管中的应用在对西峰330kV变电所进行红外热成像普测过程中，发现330kV3#电抗器A相110kV高压套管“将军帽”发热，故障点温度32.9℃，正常相5.8℃，环境参照体温度-10℃，相对温差高达78.4%，热成像图谱显示较为明显。判断为高压套管内连接接触不良所致，属重大设备故障。因长期内部过热，使绝缘介质极化，加之330kV电抗器系统补偿电流大，如不及时发现处理就会产生绝缘击穿事故。后经跟踪检测数十次，温度有上升趋势，停电处理检查是内部连接焊接不良，经处理后复测温度正常。

（5）在高压电缆中的应用红外热成像技术检测电缆接头发热是比较行之有效的。如某变电所10kV橡塑电缆，红外热成像时发现其电缆三叉头温度达147℃，《导则》规定该类型的电缆运行时温度不大于90℃，属紧急缺陷。停电试验其泄漏电流为120μA，大于标准50μA，重做电缆头后，测温正常。

【案例2】红外热成像仪在某发电厂的应用。远红外热成像仪是利用现代高科技手段，对运行设备进行无接触检测的一种设备。使用远红外热成像仪可以得到电气设备、阀门、保温、电动机、轴承以及处于探测器温度范围内的任何设备的热像图。发电厂应用远红外热成像仪进行扫描的范围主要包括锅炉热保温部分、蒸汽管道、热风道、除尘器烟道、输煤传递带、阀门、电动机控制中心、电气控制盘、变压器、升压站设备、电路板、电缆接头等。

2000年该发电厂利用远红外热成像仪，发现了大量设备缺陷，避免了许多设备事故的发生，减少损失上百万。该仪器在状态检修工作中发挥的作用，是实现状态检修以来最明显和最成功的。发现的设备缺陷类型主要有：高压设备接头发热、变压器箱体涡流损耗、锅炉汽轮机方面的问题、阀门保温、高压电动机引线发热、端子排端子发热、电路板发热、电缆鼻子发热等。另外热成像仪的应用，解决了高压绝缘子的检零、避雷器在线检测、开关内部触头的间接检测等问题。下面举几个典型的应用实例：

（1）锅炉方面的应用三期5号炉投产以来，5B上轴承漏灰、漏热严重。2000年6月，5号炉临修前，使用远红外热成像仪从多个角度检查漏风情况并做了详细记录，找到了确切的漏点；在临修后上轴承温度由80℃下降到47℃，解决了存在几年的遗留问题。

（2）高压电动机引线方面的应用采用远红外热成像仪对电动机接线盒外三相电缆和接线盒温度进行定期检测后，把电动机接头过热事故减少到了最低程度。如1号炉甲排电动机接线盒外电缆温度达到130℃以上，由于及时发现，及时停电检修，避免了一次重大事故的发生。

（3）高压设备电气接头方面的应用定期用远红外热成像仪检测所有高压电气设备，可及时发现并消除设备隐患，避免异常事故的发生，为开关实行状态检修提供有力的依据。

（4）端子排、电路板方面的应用定期用远红外热成像仪检查端子排、电路板，可及时发现隐患，避免因端子排端子过热引起跳闸事故和很多重要电路板的损坏及设备的跳闸。

（5）变压器方面的应用使用远红外热成像仪发现了变压器上下节油箱的部分连接螺栓发热的缺陷。个别螺栓温度已经达到120℃以上，严重威胁了变压器的安全运行。而因漏磁通产生的涡流损耗引起的螺栓发热缺陷，平时是很难发现的。

（6）低压电气设备方面的应用发现了大量的低压电气设备接头过热、母排接头过热、刀开关过热、保险口过热、接地线过热等缺陷。如发现400V一接地螺栓严重过热（130℃），原因是接地扁铁未正确连接在地网上。而这样的缺陷平时很难发现，也容易造成人身伤害。

（7）电缆接头方面的应用对电缆中间接头进行编号，定期用远红外热成像仪进行监测和分析，把电缆接头隐患消灭在萌芽状态，因而再也没有发生过电缆中间接头过热事故。

（8）保温方面的应用用远红外热成像技术完全可以检查出大面积保温的薄弱环节，大修时可以只拆除保温薄弱的地方，既解决了问题，也节省了大量费用。

（9）阀门内漏方面的应用只要管道内介质与环境温度存在一定的差值，通过远红外热成像仪能对阀门进行红外检测和分析，确认内漏的阀门及内漏的程度。但由于阀门、管道有保温层或铁皮，给分析内漏的程度和原因带来了一定的困难。如果阀门、管道上没有保温层，内漏的阀门就容易判断出来。特别是很多管子的阀门接到总管后很难确定哪个阀门泄露时，使用远红外热成像仪就能很快查出泄露的阀门，并加以更换，避免了工作的盲目性，节省了费用。

（10）其他方面的应用可在二极管、插件板、电动机轴承、电缆中间接头、发电机电刷等方面应用。

远红外热成像仪的应用虽在该发电厂已经十分广泛，但在以下几个方面的应用还有待继续探索。

1）凝汽器查漏。凝汽器管子泄漏在电厂是很普遍的。一般的处理办法是采取停运半边凝汽器，用薄膜或泡沫等传统检漏方法。从理论上讲，远红外热成像技术完全可以用于凝汽器管子查漏。当水室打开时，泄漏的管子会吸进外面的冷空气，因此其温度比其他管子要低一些，管板的热像图上将出现一个冷点，从而查出泄漏的管子。

2）锅炉水冷壁管子堵塞检查。锅炉水冷壁进行化学清洗时，对其进行红外热成像扫描，因热的清洗液不能流过堵塞的管子，在热像图上显示出堵塞的管子温度要比不堵塞的管子温度低。这样就可以初步查出堵塞的管子和具体的堵塞部位（堵塞处上下温度有明显的分界点）。

3）500kV高压绝缘子的检零。远红外热成像技术的应用，使高压绝缘子的检零成为可能，现正在积极探索中。

【案例3】红外热成像技术在设备状态监测中的应用

（1）工作原理远红外测温技术就是通过接收物体辐射出的红外线能量而指示被测物表面温度的一种技术。大家知道，人体病变往往引起体温的升高，因此医生总是通过测量患者体温并配合其他检查结果做出病理诊断。与此类似，电力系统的各种设备异常，往往首先表现出局部温度异常升高进而发展成事故，因此通过远红外热成像技术的应用就可以监测电力设备的温度变化，及时对设备的故障做出诊断，特别是测量设备内部温度变化尤为突出。此技术是利用温度高于热力学零度（-273℃）的任何物体都辐射出不同波长的红外线原理。电气设备的温度都高于热力学零度，都是红外辐射源。温度高的部件辐射较强，温度低的部件辐射较弱。远红外测温仪就是把被测物体辐射出的红外线，通过镜头接收，并转换成相应的电信号；经过专门信号处理系统放大后转成视频，在屏幕上显示出热像，这就是电力设备故障红外诊断的基本原理。

（2）远红外成像技术的优点红外成像采用非接触性测量，测量时可距被测设备几米甚至几十米，因此对工作人员十分安全；不需设备停电，它可以在设备正常运行的情况下直接测量，特别是高电压设备，减少了倒闸操作，实现在线监测；易于进行计算机分析、实施状态性检修；还可以利用远红外软件进行分析比较，做出可靠的判断，所测出的精确度也是一般仪器所达不到的。其运用范围广、投资回报率高，及时发现隐患减少一次机组非计划停运，即可为公司减少损失上千万元。

（3）远红外测温技术的应用随着电力工业的迅猛发展，对超临界参数大容量（500MW）火电机组安全性和稳定性要求越来越高了。为了保障机组的健康运行水平，减少非停次数，早日实施状态性检修，1999年某公司投资购进红外测试仪，较早地把远红外测温这门高科技含量技术产品运用到生产中，并及时地发现了重大设备缺陷，使事故消灭在萌芽状态。

我们知道，电介质在高温工作状态下，物理性和化学性能下降，主要表现在耐热性劣化和稳定性劣化。电气设备如长期在高温状态下运行，会发生击穿现象，从而丧失它的电气绝缘性能。因此我们可以认为，事故发生，最终是由于某点故障发热而引起。由此针对公司的设备实际情况进行了分析，尤其是设备内部故障。

图6-14 温度异常的5011B相TA

首先对500kV电流互感器（简称TA）该设备属该公司甲类绝缘监督设备，结构比较复杂。分为内绝缘和外绝缘，内绝缘为绝缘油和纸质，外绝缘为瓷套，正常运行时温度很低。1999年11月运行时进行红外测试发现：5011开关TA的B相温度高出其他相1.6℃（图6-14）。经分析，正常情况下发热由两部分构成：一部分是与电流作用有关并随负荷变化的铜损及铁损引起的发热；另一部分是与电压作用有关的绝缘介质。通常后者发热很小，约几十瓦。电流互感器散热主要集中在顶部储油柜和出线处，瓷套因导热系数小，相对顶部而言散热量少得多，因此电流互感器热特征是以顶部储油柜油面为中心。此时三相的负荷相同，排除第一种可能；只能是B相的介损大而引起的发热。后经停电试验，发现其介损值超标，及时返厂进行了处理，故障隐患排除。

5011TA 铭牌

型号 LB2—500W1 额定电压 500kV

额定电流比 2500/1

出厂编号 93L043—3 制造厂 沈阳变压器厂

此表为例次测得5011CTB相介损值，标准为不大于0.7%。

通过定期（每周一次），尤其夏季和冬季大负荷期间，通过红外热成像仪发现了500kV刀开关接线板温度异常偏高（图6-15）和动静接触面温度异常偏高（图6-16、图6-17）的情况，利用停电机会处理后，温度正常。

图6-15 500kV刀开关接线板温度异常偏高图

利用远红外技术也为大型电动机电阻超标故障的查找开辟了新的捷径，例如公司的送风机电阻互差超标检查。

图6-16 500kV刀开关动静接触面温度异常偏高图

图6-17 发热的500kV刀开关动静结合面

铭牌

容量 3150kW 电压6000V

形式 ADO—3150/6000-10Y1

电流 371A

制造厂 俄罗斯

以下是历年测的送风机互差值（标准为小于2%）：

电阻互差超标属高压电动机的多发故障。而高压电动机特点是接头数量繁多，另一个重要特点是外面包有很厚的绝缘层，很难查出过热故障点。如不查出局部过热会导致股线绝缘的胶和剂加速分解老化变脆，导致绝缘分层，形成气隙；严重时丧失线棒整体性，在电磁力的作用下引起振动，形成股线短路断股并磨损绝缘降低击穿电压值，最后导致绝缘击穿。怎样才能又快又准的查到故障点呢？于是我们运用远红外技术在故障相施加150A电流持续30min，很快成功地查找到了几个过热点，拆开绕组绝缘发现此故障属于并股套焊接不良，造成股线圈开焊引起的发热（图6-18）。远红外技术为大型电动机故障查找提供了快捷准确的服务。

在380V大电流刀开关检查应用中，我们也发现了温度比较高的部位（图6-19）。

在发电机运行监视中的应用。公司机组为进口前苏联500MW机组，运行后由于端部漏磁，使端部局部温度超标严重（图6-20）。通过在端部加短路铜板，进行了解决。

此外，红外热成像技术还在公司其他部门得到了广泛的应用，如燃料的煤场观察煤堆内部自燃情况；各种高温管道的保温及锅炉燃烧情况；还可以监测各种旋转机械的轴瓦的发热情况。

图6-18 在6kW电动机检查中的应用

图6-19 380V大电流刀开关检查发现高温部分

图6-20 发电机端部

（4）无损检测技术应用

1）无损检测技术概述。现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

无损检测，简称NDT（Non-destructive testing），也是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。在不损伤被测材料的情况下，检查材料的内在或表面缺陷，或测定材料的某些物理量、性能、组织状态等的检测技术。广泛用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品，以及一些电子元器件的检测。

常用的无损检测技术有：

①射线检测（radiographic testing）。利用X射线或γ射线在穿透被检物各部分时强度衰减的不同，检测被检物的缺陷。若将受到不同程度吸收的射线投射到X射线胶片上，经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片。如用荧光屏代替胶片，可直接观察被检物体的内部情况。

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，对于人体不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包覆的压力容器和球形压力容器多采用Ir或Se等同位素进行γ射线照相。但射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。

射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对体积型缺陷（如裂纹未熔合类），如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。

②超声检测（Ultrasonic Testing，UT）。超声检测是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。也是利用物体自身或缺陷的声学特性对超声波传播的影响，来检测物体的缺陷或某些物理特性。在超声检测中常用的超声频率为0.5～5MHz。最常用的超声检测是脉冲检测。

超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。

该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、检测速度快成本低等优点，且超声波探伤仪体积小、质量轻，便于携带和操作，对人体没有危害。但该方法无法检测表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷；此外，该方法对缺陷的定性、定量表征不准确。

③声发射检测（Acoustic emission testing）。通过接收和分析材料的声发射信号来评定材料的性能或结构完整性。材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生应力波的现象称为声发射。材料在外部因素作用下产生的声发射，被声传感器接收转换成电信号，经放大后送至信号处理器，从而测量出声发射信号的各种特征参数。

声发射（Acoustic Emission，AE）是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。

压力容器在高温高压下由于材料疲劳、腐蚀等产生裂纹。在裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号，根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。

声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。

④渗透检测（Penetrant Test，PT）。利用某些液体对狭窄缝隙的渗透性来探测表面缺陷。常用的渗透液为含有有色染料或荧光的液体。

渗透检测也是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。

渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透检测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。

该方法操作简单、成本低、缺陷显示直观、检测灵敏度高、可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

⑤磁粉检测（Magnetic Testing，MT）。通过磁粉在物体缺陷附近漏磁场中的堆积来检测物体表面或近表面处的缺陷，被检测物体必须具有铁磁性。此外，中子射线照相法、激光全息照相法、超声全息照相法、红外检测、微波检测等无损检测新技术也得到了发展和应用。

磁粉检测也是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

在以铁磁性材料为主的压力容器原材料验收、制造安装过程质量控制与产品质量验收以及使用中的定期检验与缺陷维修监测等及格阶段，磁粉检测技术用于检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层、夹渣等方面均得到广泛的应用。

磁粉检测的优点在于检测成本低、速度快，检测灵敏度高。缺点在于只适用于铁磁性材料，工件的形状和尺寸有时对检测有影响。

⑥涡流检测（eddycurrent testing）。涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。如果我们把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等）的变化，会导致感应电流的变化，利用这种现象而判知导体性质，状态的检测方法叫做涡流检测方法。

⑦磁记忆检测（Metal magnetic memory testing，MMMT）。磁记忆（Metal magnetic memory，MMM）检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。

压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素的影响，易在应力集中较严重的部位产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂和诱发裂纹，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，它采用磁记忆检测仪对压力容器焊缝进行快速扫查，从而发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备，不要求专门的磁化装置，具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区，能够确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的区域，能显示出裂纹在金属组织中的走向，确定裂纹是否继续发展。是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法，除早期发现已发展的缺陷外，还能提供被检测对象实际应力——变形状况的信息，并找出应力集中区形成的原因。但此方法目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法，在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。

作为综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤（NDI），到无损检测（NDT），再到无损评价（NDE），并且向自动无损评价（ANDE）和定量无损评价（QNDE）发展。相信在不远的将来，新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。

2）无损检测技术在汽车工业的应用案例。无损检测诊断技术是在不损伤被检测对象的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化做出判断和评价。随着微电子学和计算机等现代科学的飞速发展，无损检测诊断技术也得到了迅速发展。

无损检测是检测技术的一个重要组成部分，它涉及材料和结构件的均匀性、质量和使用可靠性。它主要应用在三个方面：定量掌握缺陷与强度的关系、评价构件的允许负荷寿命或剩余寿命、检测设备在制造和使用过程中产生的结构不完整性及缺陷情况，以便改进制造工艺，提高产品质量，及时发现故障，保证设备安全高效可靠运行。

①射线检测法在汽车工业的应用。目前应用比较广泛的是射线照相法，它是利用各种材料对射线的投射性能及吸收、衰减程度的不同，使底片感光成黑度不同的图像来观察。

在汽车上主要用于检测铸件和焊接件的内部质量，如球墨铸铁的曲轴、凸轮轴、桥壳、轮毂等。

②渗透法在汽车工业的应用。渗透检测是一种表面的检测方法，可以应用于金属或非金属材料，使用黄绿色的荧光渗透液或红色着色渗透液，由于渗透液的湿润作用和毛细现象，进入表面开口缺陷，随后被吸附和显像，通过显示放大缺陷图像的痕迹，能够用肉眼查出试件表面的开口缺陷。渗透检测操作烦琐、灵敏度低，废液必须进行环保处理，达到国家标准后方可排放。渗透检测主要用于辅助检测，如在汽车维修、汽车零部件性能试验中使用。

③涡流检测法在汽车工业的应用。涡流检测建立在电磁感应基础上，利用交变磁场作用下不同材料产生不同振幅和相位的涡流来检测铁磁性和非铁磁性材料的物理性能缺陷和结构。涡流检测法能检查金属材料和构件表面和近表面缺陷。检测时并不要求探头与工件接触，这为实现高速自动化检测提供了条件。涡流检测技术与材料的铁磁性无关，与材料的导电性相关，因此检测范围较广，但是由于存在高频激励信号，结构较复杂，信号处理较困难。目前应用较多的是深层涡流、多频涡流、脉冲涡流及远场涡流技术。在汽车上一般用于检测经热处理的转向节及轮毂轴的轴孔、耐热钢与其他钢通过摩擦焊接成的气阀、气阀环座、球头销以及套管形式的挺杆等。

④超声检测法在汽车工业的应用。超声检测方法是利用超声波在介质中传播的性质来判断工件和材料的缺陷和异常，能进行材料内部检测，并准确定位。由于超声波在空气中的衰减很大，要求工件表面光洁，利用耦合剂使声波导入工件内部。通过电磁或激光使材料内部发生超声波，与传统超声技术不同，无需耦合剂。在汽车上主要用于检测球铁铸件的曲轴、半轴、合金铸铁的挺杆、镶圈铝活塞等。

半轴的折断失效主要是由于高频低应力疲劳损坏，而工件内部缺陷的存在是造成疲劳断裂的重要原因之一。可采用超声波对半轴的原材料及锻造后的半成品进行水浸检测。

诊断时，用探头将高频电脉冲转化为超声波，经耦合剂进入半轴。当入射波遇到缺陷（即异质界面）时，由于其声学性质不同发生反向，反射声束再经探头将超声波转化为高频电脉冲，经放大处理后，即可根据反射回波的位置、幅度、波形特征，来判断半轴内部缺陷的位置、大小及性质等。

此方法的优点是工件内声能量大，有利于提高检测灵敏度和分辨率，检测波形稳定、清晰、再现性好。缺点是工件表面存在5cm左右的盲区。

⑤磁粉检测法在汽车工业的应用。磁粉检测的原理是当材料或工件被磁化后，材料表面或近表面存在的缺陷会使该处形成一漏磁场，此漏磁场将吸引在聚集检验过程中施加的磁粉，从而形成缺陷显示。磁粉检测的关键在于如何在被检工件上建立磁场，由于被检工件的尺寸形状各异，必须正确选择磁化的方法。

磁粉检测主要用于检测零部件的表面缺陷。对铁磁性材料充磁后，如果内部或表面存在裂纹等缺陷，必然会在工件表面产生出漏磁场，通过磁敏元件检测出漏磁场的性质就可以知道缺陷的性质，由于磁场信号不受被测材料表面污染状态的影响，不需清洗，因此检测效率高。对材料表面、近表面、内部裂纹以及锈蚀等缺陷信号检测能力强，磁粉检测几乎不受零部件大小、形状和部位的限制，且速度快、工艺简单。利用磁粉的聚焦显示铁磁及其工件表面与近表面缺陷。汽车零件如曲轴、凸轮轴、连杆、横直拉杆与球头等大多数部件的检查都采用了磁粉检测技术。

⑥激光全息检测法在汽车工业的应用。激光全息检测是利用激光全息照相来检测物体表面和内部缺陷。物体在受到外界载荷作用下会产生变形，这种变形与物体是否有缺陷直接相关。

激光全息无损检测是利用全息干涉技术，把相干性好的激光照射到物体表面，通过热加载、流体压力加载（正负压力）、机械加载等方式使被检物体表面产生微小变形，比较被检物体加载前后两组光波的形状，根据干涉条纹有无异常变化判断被减物体内有无缺陷。全息计量干涉法有实时法、二次曝光法和时间平均法。常用的方法为前两种，实时法确定加载条件，用二次曝光法进行记录和分析。

轮胎是橡胶与布帘、尼龙丝等交叠制成的多层结构，制作过程的交叠处易混入杂质，出现气泡、脱层等缺陷。常规仪器很难检测出来，造成废品出厂，形成事故隐患。

在轮胎检测中，全息技术是利用光的干涉和衍射原理将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录；在一定条件下再现，形成物体逼真的三维影像。轮胎缺陷部位的大小可从全息图的异常畸变条纹中确定，而部位的深度可通过异常条纹的间距大小确定。因为缺陷的深度与干涉条纹的间距成正比关系，缺陷越深，与轮胎检查表面的距离越大，反映到表面上的位移就越小，这样形成的干涉条纹间距更大；反之亦然。

由于轮胎表层下隐藏的缺陷种类和大小不一，要对轮胎适当加载，使缺陷和结构特性以表面局部畸变的形式表现出来。把光路系统布置在轮胎内侧，连同轮胎一起置于特制的真空罩内进行减压加载，进行照相检查。

此外，在全息图再现观察时，再现干涉条纹对观察方位比较敏感，全息图中虽已记录了缺陷的干涉条纹，有可能因观察角度选择的不合适发现不了，造成漏判现象。为此，可采用相全息照相方法检验。这样在全息图中既记录了相全息图，也记录了散斑剪切图；可用于检测物体的三维位移和导数，提高了检测精度。这也是轮胎激光全息检测的进一步发展结果。

随着计算机技术的发展，无损检测技术也向快速化、标准化、数字化、程序化和规范化的方向发展。高灵敏度、高可靠性、高效率的无损检测诊断仪器和无损检测诊断方法不断出现。通用汽车公司近年来更是不惜巨资将现代机器人技术、自适应技术、自动控制技术、计算机技术和CAD/CAM等技术与无损检测技术有机结合。研究出三维超声扫查图像，再现被测机构内部质量信息技术，并将检测过程贯彻到设计、制造以及使用的全过程，极大地提高了质量控制能力。

目前，无损检测技术主要用于成品的质量检测，包括车身、底盘，其中的焊接件、锻造件、铸造件等，这一领域的应用相对广泛又比较成熟。无损检测技术除应用在质量检测方面外，还应充分发挥优势，结合汽车开发、售后质量跟踪等领域的需求，进行产品研究。无损检测在汽车工业上的发展趋势是建立完善的质量管理体系、加强过程主动检测技术的研发及应用，及加强对新材料无损检测技术的研发应用。

（5）内窥镜监测技术应用 工业内窥镜分为两种：一种为纤维工业内窥镜，它通过玻璃纤维光导传像束来传送图像；其插入部柔软可以弯曲，亦称为软性内窥镜。第二种为光学硬管镜，它通过一组光学镜片来传送图像，不能弯曲，亦称硬性内窥镜。

工业内窥镜可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的检查和观察，主要用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等。可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，广泛应用于航空、汽车、船舶、电气、化学、电力、煤气、原子能、土木建筑等现代核心工业的各个部门。工业内窥镜还可与照相机、摄像机或电子计算机耦接，组成照相、摄像和图像处理系统，从而进行视场目标的监视、记录、贮存和图像分析，如：工业内窥镜、硬性工业内窥镜、探伤镜、气缸检测镜、发动机内窥镜等。

工业内窥镜主要应用在以下领域：

1）汽车用于检查发动机、油压部件，喷嘴部分的质量检查及组装检测。

2）工业机械用于检查、锅炉、热交换器；机械设备及制造装置。

3）石油化工用于工艺性配置管道，压力容器、锅炉、热交换器等设备的检查。

4）电子、电气工业用于机械动作检查、零件检查，和研究开发领域。

5）煤气帮助检查煤气管内有无生锈、腐蚀和积水、排气管口有无受伤等。

6）航空、航天用于涡轮、叶片、燃烧室的定期检查或机体的检查，以及火箭发动机的研究开发、制造。

7）钢铁除用于设备维修保养之外，还用于管材产品的质量检查。

8）铁路、船舶用于检查涡轮、加热器、柴油机、锅炉火焰、管道的检查。

9）建筑工程用于检查钢管的锈蚀及污垢、墙壁等内部诊断、钢筋生锈的状况、桥梁接头的裂纹等到，还可用于隧道内侧的空洞、建筑模型的观察。

10）公共安全公安、海关部门可用来检查藏匿的毒品及走私物品。

11）自来水管道用于检查排水管的锈蚀和堵塞的诊断。

12）用于核电、火力、水力站内各类热交换器、管道、涡轮机等的检查和保养。

13）考古用于佛像、古墓内部等观察。

工业内窥镜的应用范围广泛，是一个亟待企业不断开发探索、拓展其应用价值的工具。