熱成像檢查用於檢測電子設備中的異常溫差。這通常是更廣泛的預防性維護（Preventative Maintenance）工作的一部分，目的是在故障發生之前發現並解決。熱成像檢查對於檢測鬆動的電氣連接或過載電路尤其有用。由於電阻過大而導致的 I^2R 損耗會在熱圖像上清晰地顯示出來。
熱像儀是其中一個必備的檢查工具。為了更了解熱像儀的功能，請參考圖 1 人類最好的朋友 － 鼠梗犬的影像。這是一個很好的起點，因為我們可以探索熱像儀的靈敏度和解析度。圖中，鼠梗犬的鼻子溫度為 70°F（約 21°C），而其內耳溫度約為 102°F（約 38°C）（狗的正常體溫）。熱像儀的精細解析度甚至可以顯示其鬍鬚的顏色。請注意，此影像右側包含一個溫標，方便讀取溫度。
圖 1：一隻小狗的熱像圖。它的鼻子冰冷，溫度為 70°F（約 21°C），而深紅色的內耳溫度為 102°F（約 39°C）。
圖 1 中的影像是使用舊型號 Fluke Ti32 熱像儀拍攝的，並使用 Fluke SmartView Classic 進行影像處理。Fluke 建議使用 TiS55+ 作為現代替代品。
技術提示：熱像儀用途廣泛，從機電檢測到人體和獸醫的診斷工具，應有盡有。請訪問美國熱學會官網，以了解更多關於熱成像健康益處的資訊。
熱成像檢查的步驟是什麼？
一位曾參與過許多熱成像檢查的前軍事技術員有以下的使用步驟建議：
-
為設備通電，使組件達到正常工作溫度。
-
理想情況下，我們會對運行中的設備進行影像拍攝。如果無法做到這一點，可能需要快速關閉設備，然後進入目標區域。請務必遵守所有適用的地區法律及守則，以及為您的設施制定的上鎖掛牌（LOTO）程序。
-
拍攝設備的熱影像。
-
拍攝所有圖像後，檢查員將審查所有圖像並撰寫一份報告，描述所有差異。這些差異通常按從關鍵的、需要立即解決的問題到應在近期抓住機會解決的輕微問題進行排序。
-
根據差異的性質，並在時間允許的情況下，服務人員將對設備進行維修，以消除熱點。
-
今天的檢查將作為未來檢查的基準。
如圖 2 所示，我們可以看到一個家用電路板，其中的斷路器看起來比其他電路板熱得多。左側顯示的是紅外線影像，右側顯示的是對應的影像。
圖 2：斷路器面板的紅外線和正常影像並排顯示。左上角的雙成組斷路器比其他斷路器更熱。
技術提示：熱像儀（例如 Fluke Ti32）配備兩個數位攝影機；一個用於紅外線影像，另一個用於常規彩色影像；如圖 2 所示。拍照會同時啟動兩台相機。拍攝影像後，檢查員可立即透過相機將語音記錄嵌入檔案。典型的資訊包括位置和觀察到的任何異常。這三個資訊對於檢查員編寫完整的報告（記錄所有差異）十分重要。請注意，相關的基於 PC 的成像軟體目的是自動化和簡化報告生成。
我們如何解讀熱圖像？
這是一個複雜的議題，遠遠超出了這篇短文的範疇。不過，我們可以看看一些常見的錯誤。回到圖2，我們可以看到有些地方與其他情況不同。毫無疑問，左上角的斷路器比其他斷路器更熱。
但它有缺陷嗎？
在這種情況下，我們可以查看圖表側面的絕對溫度。熱點約為 77°F（24°C）。這並不過高。為了進行比較，請參考圖 3。在這裡，我們看到我的手放在斷路器前面。相對於我的手，斷路器是冷的。雖然這不是一個明確的答案，但一個工作溫度低於人體溫度的電路並不會引起任何直接的擔憂。換句話說，並非所有明亮的熱圖像都是不好的。在這種情況下，一台具有高熱分辨率的高品質相機可能會誤導檢查員。
技術提示：多熱才算太熱？回答這個問題的一種方法是考慮電線的絕緣層。顯然，電線絕緣層的擊穿是不可接受的。具體溫度取決於電線類型，但一般來說，74°C 左右就太熱了。另一種方法是查看相對溫度。例如，三相系統中的所有元件溫度應相同。任何超過幾度的偏差都可能引起關注。如需了解更多信息，請諮詢檢測專家。
圖 3：距離三英尺（約 0.9 公尺）拍攝的斷路器面板影像。圖 2 介紹的斷路器與作者的手相比顯得較冷。
另一個有趣的問題涉及反射。例如，考慮圖 4。上匯流排（接地）似乎比周圍組件更熱。實際上，這是操作員的熱反射。這張特殊的影像是由於我張開的手掌略微偏向相機的一側而導致的。
圖 4：熱影像中上方的上匯流排看起來很熱。這是熱反射——攝影機操作員的影像。
完結前感想
本工程簡介對熱成像技術進行了基本介紹。它是預防性維護的寶貴工具，因為它能夠在症狀出現之前很久就發現電氣問題。雖然沒有涉及，但該工具也是識別機械問題（例如軸承過熱）的絕佳方法。它對於節能計劃（例如定位熱洩漏）也很有用。
問題
-
定義預防性維護。
-
描述如何將熱像儀用作計劃預防性維護的一部分。
-
關於熱像儀，「非接觸式」一詞的意思是什麼？
-
關於三相系統，請描述正常和異常的熱像。
-
描述熱反射以及它如何導致扁平母線溫度讀數不準確。
-
確定對您的設施進行熱成像檢查所需的步驟。
-
對熱像儀進行產品研究。確定並描述至少三個與熱像儀直接相關的規格。
-
什麼是 LOTO？它如何影響熱成像檢查？
-
I^2R 的電氣特性與熱成像有什麼關係？
-
確定與熱成像檢查相關的獨特安全隱患。
批判性思考問題
-
找到熱成像檢查服務的廣告。描述廣告中宣傳的對您的設施的益處。
-
熱像儀是一項重大投資。將成本與因錯過熱事件而導致的停機時間的財務影響進行比較。
-
研究「發射率」一詞，並描述其對熱像儀的影響。
-
假設您可以對三相馬達的繞組進行熱成像。描述一台良好馬達的特性。
-
研究熱像儀的應用。描述至少 3 種本文未涉及的其他應用。
-
研究並描述至少 3 項工業設施預防性維護措施。繪製一張圖表，顯示實施成本與在問題發生前發現問題的可能性之間的關係。