红外热成像技术在电子设备维修中的应用

侯占国 魏娜

石家庄海山实业发展总公司 河北   050208

摘要：通过红外热成像技术来分析电子设备中元器件热工作特性，开展电子设备维修和故障诊断，可快速发现并提前剔除存在故障隐患的元器件，提高了电子设备维修效率，确保电子设备维修质量。

关键词：红外热成像；电子设备；维修

1概述

随着科技的飞速发展，电子设备的功能和结构日趋复杂，集成化、综合化程度越来越高，芯片技术、模块化技术等大量应用，电子设备的故障诊断、维修、维护变得越来越困难。过去电子设备通常采用的直观检查法、信号测试法、对比测试法等已不能完全满足电子设备的测试检测需求。引入利用红外热成像技术开展电子设备维修和故障诊断，相比于传统电子设备维修方法，其优势明显，红外热成像技术为非接触式检测，保证了电路的完整性，同时对电路原理的依赖程度低，检测结果直观可视，故障检测定位效率高。

2红外热成像技术原理及检测特点

红外热成像检测是利用物体的辐射能与温度的关系进行检测。红外热辐射是自然界普遍存在的一种电磁波辐射，任何物体在常规环境下都会产生内部分子的无规则运动，并不停地辐射出红外特性的热能量。分子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大；反之，辐射的能量愈小。一切温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线，从物体表面辐射出的热能量由物体的热力学温度和物质特性决定。

红外热成像检测技术就是利用红外热成像原理将物体不可见的红外辐射转换成可见红外图像，并利用该红外图像对物体表面温度场进行测定，进而评估其状态的技术。它通过扫描、记录被测物体表面由于缺陷或故障时不同的热特性而引起的温度变化来进行检测，是一种在线检测技术，与其他无损检测方法相比，具有非接触性、操作安全、灵敏度高、检测效率高等特点。

3红外热成像技术分析及应用

红外热成像检测技术就是利用电子设备通电状态下电路上元器件发热产生辐射，通过红外热成像设备测量元器件温度变化的某种规律和异常现象，判别元器件是否存在故障或电路上存在故障的区域或部位。运用红外热成像检测技术进行电子设备维修和故障诊断，在不熟悉电子设备电路原理，不确定模拟电路、数字逻辑电路还是数模混合电路的情况下，均能够直观、快速地进行初步故障定位，能够提前发现并剔除存在故障隐患的元器件，提高产品的故障检测效率和修理质量。

3.1电子设备热特性故障分析

通过相关数据统计分析，电子设备发生故障大多由外界环境潮湿、粉尘、振动、温度等引起，其中大约55%的故障由温度引起，主要为高温影响。由于电子设备普遍对高温比较敏感，高温对大多数电子元器件有严重的损害，它会导致电子元器件的性能下降或失效，从而引起整个电子设备的功能失效。通过失效数据统计分析，电子设备工作环境随温度的升高而故障率明显升高，当超过150℃后，大多数元器件将无法可靠工作，其故障分布及曲线见图1。因此电子设备在设计和维修时，要充分考虑其散热性，避免元器件长期工作在热极限状态。

图1 电子设备故障分布及温度失效曲线

3.2电子设备红外热成像分析

电子设备一般由电阻、电容、半导体器件、集成芯片、开关、继电器等电路组成，其正常工作温度基本在60℃以下，当工作温度超过90℃，长时间处于高温环境下工作，就可能造成元器件损伤或损坏。因此可以通过红外热成像设备，实时观察电子元器件的工作温度，对温度异常的元器件进行更换或重点检查。

图2 电子设备红外热特性图像

针对电子设备中小型继电器，在触点释放和吸合过程中存在打火的现象，通过红外热成像设备可以进行观察到触点切换过程的能量释放，当动作过程中电流未正常流过时，则不能看到切换的过程。这也可以作为一种查找继电器故障的手段，开展继电器故障筛查。

小型继电器

图3 继电器红外热特性图像

电路中焊点若存在虚焊、假焊、虚接等异常，在通过过程中，采用红外热成像设备也可以快速判断虚焊部位，从而实现电子设备的快速维修。

图4 焊点红外热特性图像

结束语

红外热成像技术作为一种新型的故障维修检测手段，应用于电子设备维修，可实现故障的快速定位和预防性、针对性修复，有效降低了设备维修成本，提高了维修质量，具有较高的应用前景和推广价值。

参考文献

［1］宋中建，红外热像仪在电路板故障诊断中的应用［M］.安徽科技，2020.07.

［2］吕昂，基于红外热成像的电路板载器件故障检测［J］.激光与红外，2018.05.