ICS_17.160 J 04
G8
中华人民共和国国家标准
GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
机器状态监测与诊断 热成像
第1部分：总则
Condition monitoring and diagnostics of machines-Thermography-
Part 1:General procedures
(ISO18434-1:2008.IDT)
2014-06-24发布
2015-03-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
目 次
前言引言范围
mI
1
2规范性引用文件 3术语和定义 4
热成像技术相对热成像用红外热成像仪进行非接触测温
D
6
基线测量 8 安全 9 校准
7
数据采集· 11 客户职责.·
10
反射温度、发射率和衰减介质的现场测量 13 温度严酷度评估准则· 14 分布图评估准则… 15 诊断与预测.· 16 检测报告· 17 人员资质· 附录A（规范性附录）反射表观温度和发射率的现场测量附录B（资料性附录）安全规则与注意事项. 附录C（资料性附录）案例·.. 参考文献
12
10
14 15 22 GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
前言
GB/T30831《机器状态监测与诊断 斤热成像》由以下部分组成：
-第1部分：总则；第2部分：图像的判断和诊断。
本部分是GB/T30831的第1部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分使用翻译法等同采用ISO18434-1：2008《机器状态监测与诊断热成像第1部分：总则》 （英文版）。 与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
GB/T20921—2007机器状态监测与诊断词汇（ISO13372：2004，IDT）； —GB/T22393—2008机器状态监测与诊断一般指南（ISO17359：2003，IDT）； -GB/T22394—2008 3机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术的一般指南（ISO13379：
2003.IDT); GB/T23713.1—2009 机器状态监测与诊断预测 第1部分：一般指南（ISO13381-1： 2004.IDT).
本部分做了如下编辑性修改：
在“参考文献”中增加了“GB/T19870一2005工业检测型红外热像仪”。 本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53)提出并归口。 本部分起草单位：广州帆特红外股份有限公司、国网湖北省电力公司电力科学研究院、中国测试技
术研究院北京理工大学。
本部分主要起草人：赵飞宇、吴涛、黄海舟、朱沙、高利、张大国、张致、朱飞兵。
1 GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
引言
本部分给出了机器状态监测与诊断程序中红外热成像（IRT)部分的应用指南。在对机器进行状态监测时，红外热成像可用于识别与记录机器状态的异常情况。机器由于运行、润滑不良、不对中、零部件磨损或负载异常都会导致异常的发生。
红外热成像基于测量一个目标表面的辐射热能分布，并将其转化为辐射强度差异图（表面温度图）或热谱图。因此，热成像工程师在进行红外测量前，要求理解热、温度和不同类型的热传递基本知识所有机器的运行都产生热，可能在当前过程本身或多种过程组合中，以摩擦或能损的形式表现出来，它是一种过程介质的固有特性。由此，温度成为机器性能监测、状态监测以及故障诊断的关键参数。红外热成像是温度监测的理想技术，因为红外热成像可提供一台机器或零部件的完整热图像，具有非物理接触（非侵入）、设置简单和快速获得测量结果等优点。
与接触式温度计相比，辐射温度计的一个重要优势就是响应速度快，被测目标的能量以光速传输给传感器。辐射温度计的响应速度为毫秒甚至是微秒级。辐射温度计的另一个优势是其灵敏度高，因为它们可以探测到目标非常细小的温差，并以热“图”的形式表现出来，
尽管红外热成像法用处很大，但是在测量大多数低发射率的表面时还是有一定局限，因为辐射测量信号很容易受到影响而产生无法接受的误差。
Ⅱ GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
机器状态监测与诊断热成像
第1部分：总则
1范围
GB/T30831的本部分介绍了机器状态监测与诊断中的红外热成像的应用。这里的“机器”包括机械辅助设备，如阀门、流体机械或电动设备，以及相关的热交换器。本部分还描述了与机器性能评估有关的红外应用。
本部分包括：
与机器状态监测与诊断有关的红外热成像术语；红外热成像过程的类型及其优点；
一采用热成像识别异常并建立严酷度评估准则的指南：
机器红外热成像测量方法和要求，包括安全方面的建议；数据判读、评估准则和报告要求方面的信息；反射表观温度、发射率及衰减介质的确认与补偿。
本部分还包括使用定量红外热成像仪测量某一目标的表面温度时，确认和补偿反射表观温度、发射
率及衰减介质的检验程序
注：还将制定针对具体应用的分析指南。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO13372机器状态监测与诊断词汇（Condition monitoringanddiagnosticsof machines Vocabulary)
ISO13379机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术的一般指南（Conditionmonitoringand diagnostics of machinesGeneral guidelines on data interpretation and diagnostics techniques)
ISO13381-1机器状态监测与诊断预测第1部分：一般指南（Conditionmonitoringand diag nostics of machinesPrognosticsPart l: General guidelines)
ISO17359 机器状态监测与诊断 一般指南（Conditionmonitoringanddiagnosticsof machinesGeneral guidlines)
ISO18436-7机器状态监测与诊断人员认证和人员评估要求第7部分：热成像（Condition monitoring and diagnostics of machinesRequirements for qualification and assessment of personnel—Part 7:Thermography)
ASTME1897应用红外成像辐射仪测量和补偿衰减介质传输率的标准试验方法（Standardtest methods for measuring and compensating for transmittance of an attenuating medium using infrared imaging radiometers)
3术语和定义
ISO13372界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
1 GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
3.1
表观温度 apparent temperature 无论何种辐射源，红外热成像仪测得的所有投射到探测器上的辐射所形成的未经补偿的温度读数。
3.2
衰减介质 attenuating media 可衰减从辐射源发射出的红外辐射的窗口、滤镜、大气、外部光学器件、材料及其他介质。
3.3
黑体blackbody 在所有波段上的完全理想发射体和吸收体。 注：在普朗克辐射定律里已有规定。
3.4
发射率emissivity E 温度相同时，在某一光谱频段上物体表面辐射能量与黑体表面辐射能量的比值。
3.5
红外热成像仪infraredthermographycamera；IRTcamera 接收物体表面红外辐射，以单色（黑色和白色）或彩色成像的仪器。图像灰度或彩色色调即表现了
物体表面表观温度的分布情况。
注：这样的图像有时叫做红外热谱图。
3.6
图像处理 1 image processing 将图像转化成数字形式，并进一步进行图像增强，以便进行计算机或视觉分析。 注：对红外热图或热谱图而言，图像处理可包括温度定标、点温测量、热轮廓、图像调整、图像减法和存储
3.7
红外infrared;IR 在电磁波谱上，红色可见光以外的、波长在0.75um～1000um的一段电磁波注：考虑到仪器设计及红外大气传输的特点，大多数红外测量发生在波长0.75um～15um之间。
3.8
等温线isotherm 应用于标示表观温度相等的区间的图像增强特性。
3.9
红外热成像infraredthermography；IRT 采用非接触热成像设备采集和分析热信息。
3.10
热辐射radiation，thermal 光速传播的电磁辐射发射和吸收时产生热流的模式注：与热传导和对流不同，该热流可在真空中传播。在红外能量从目标辐射到探测器的过程中，这种热传播形式宜
采用红外热成像。
3.11
反射率reflectivity P 物体表面总反射能量与总人射能量的比值。 注1：0=1一e一z；一面镜子的反射率接近1.0；一个黑体的反射率β=0。 注2：从技术上而言，反射率是反射辐射与总辐射强度的比值；反射系数是反射流与人射流的比值。在红外热成像
2 GB/T30831.1—2014/ISO18434-1:2008
领域，这两个概念经常可互换使用。
3.12
反射表观温度reflected apparenttemperature Trefl 其他目标通过被测目标反射到红外热成像仪上的表观温度。
3.13
重复性 repeatability <红外热成像>仪器在短的或长的时间间隔内，对固定目标精确地重复某一读数的能力。 注：重复性以度或满量程百分比表示。
3.14
信号处理signalprocessing 为了强化或控制某一过程，对温度信号或图像数据进行相应的处理示例1：对于红外辐射温度计，这些处理如峰值保持、谷值保持、采样保持及平均示例2：对于扫描仪、摄像仪和成像仪，这些处理如等温增强、图像平均、图像对齐，图像减法及图像过滤。
3.15
测量空间分辨力spatial measurementresolution 以工作距离决定的测量点尺寸。 注：就红外辐射温度计而言，测量空间分辨力用毫弧度或目标点大小（根据通常用法，达到95%的辐射能即可）与工
作距离的比值表示。就扫描仪、摄像仪和成像仪而言，测量空间分辨力多数用毫弧度表示。
3.16
目标target 被测量的物体表面。
3.17
热谱图thermogram 以灰度色调或彩色色相呈现目标表面红外热辐射能量分布的热分布图或热图像。
3.18
透射率 transmissivity;transmittance T 在任何既定光谱区间内，红外辐射能透过自标的辐射能与入射到该自标表面的总辐射能的比率。 注1:r=1—e—p 式中： 2 透射率； E 一 发射率； p反射率。 注2：就黑体而言.t一0。透射率是人射辐射通过物质传输的一小部分。
3.19
工作距离 working distance 自标与仪器（通常到主透镜）之间的距离。
4热成像技术
有几种熟知的红外热成像技术在工业领域得到了广泛的应用，相对热成像是最常用的技术，它通常取代理想的、或绝对测温法，提供最有用的测试数据。在检测现场，经常会遇到并不很理想的检测环境，如持续变化的机器运行状态，此时，能够做到粗略地预估发射率、分辨机器设备上发射率差异，即可为机
3 GB/T30831.12014/IS018434-1:2008
器状态监测与诊断提供有用的信息。信息的可信度，取决于所使用的红外热成像设备、热成像工程师所接受过的培训及其经验，以及所采用的检测方法。
当要求尽可能准确地测量自标的真实温度时，需采用红外热成像仪进行非接触式测温，但是，这种
技术通常不用于状态监测与诊断。
相对热成像法通常是按ISO17359进行状态监测过程的一部分。红外热成像法也能被作为分别按 ISO13379和ISO13381-1进行的故障诊断和预测的首选和备选技术。
5相对热成像
5.17 相对热成像的类型
相对热成像分为定量相对热成像和定性相对热成像。定量相对热成像要求确定一个用来判别部件状态严重程度的温度值，该值由目标温度比较类似在役设备的温度或基线数据确定。对发射率高的表面来说，如果采用了正确的测量技术，就能得到可靠的温度T和温差△下。对于发射率低的表面，由于表面及环境状况的变化，T和△T的值则常常不可靠。另外，在许多应用中，还需要对所观察到的热谱图赋值，以便进行分析、趋势预测、划分严重等级及指定优先次序。
但是，有很多应用并不需要定量数据来监测机器状态或诊断问题并提出合适的改进措施。在这些情况下，定性相对热成像技术也许更合适。 5.2定量相对热成像
定量相对热成像通过测定温度近似值的方法来评估机器或部件状态，是一种公认的有效方法。在现场，用红外热成像精准地测定某个部件的真实温度是非常难的，因为实现温度的精确测量，要考虑一系列的红外热成像的物理参数。这些参数包括：发射率，反射率和透射率。以上参数的估计比较容易，由此可获得零部件的温度近似值，在大多数情况下，这些温度近似值足以判断零部件恶化状态的严重程度。
举例说明：两台或多台机器，在同样的环境和负荷条件下运行，其中一台机器的温度升高，这通常就意味着其状态可能在恶化。当然，温差的测定就有助于确定状态恶化的严重程度。在这个例子中，5℃ 的温差可不予考虑，而100℃的温差就可能十分危险。掌握温升的近似值也会显现出该部件的温度限值可能趋近公布值的迹象。因此，虽然定性测量也能探测缺陷，定量测量却能确定状态恶化的严重程度。
因为测量机器表面的准确温度不太现实，甚至测量机器表面的发射率也很难做到，选用定性相对热成像法则更现实。与定性测量法不同，对那些具有相近发射率的表面（即同一台机器的不同位置的表面，或者是相似机器的同一位置表面），定量相对测量法通过对使用一致的发射率值edefaul计算得来的表面温度进行比较，从而识别热缺陷。两个或多个完全相同或相似的表面之间的温差可量化测量。假设两个部件的环境条件和表面特征相似，则被测设备的指定部件的温差被记录为相似设备正常工作的温差量值。
相对测量法要用到快速发射率估值、反射表观温度及被测部件测定距离。材料的发射率通常是凭
经验得到的。
工业现场的大多数常用材料的发射率都有可能被查找到并以默认值赋值，用来检测使用这些材料的机器部件
不同的现场应设定客自的一系列默认值，因为相似的机器在不同的现场可能会有不同的环境（如洁
净度），或者设备有不同的表面光洁度，工况的变化也会使默认值不同。一且发射率、距离和反射表观温度值估算出来以后，这些值就会输入红外热成像仪来计算每一部件的温度值。当测量的部件数量众多时，使用默认值的测量方法是一种行之有效的技术，它能快速地为评估部件状态的严重程度提供有用的
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