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最近参加福禄克举办的《玩转106,我最“掌尚”》暨F106掌上万用表“掌门人”招募活动,倍感亲切至极。说实话,作为我们这帮每天与冰冷仪器仪表打交道的测试专员来说,工作本就乏味,这次突然有一个和工作性质及专业仪器有关且十分趣味的活动参加,还能有机会拿到大奖,难得难得~~ http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310260838_473097_2793327_3.jpg 这个是活动的主角:福禄克首款F106型掌上万用表 其实,这还不是重点,每看人家活动的名字嘛,玩转,甭管是玩转手中的万用表,还是玩转活动,玩嘛,参与最重要就是图个高兴,没想到,亮点和更多惊喜还在后面。也就在参与这个活动不久,听闻福禄克同期上市的还有另一款手持精品仪器——MT4系列红外测温仪,介个简直让我抓狂,“同事”哇,最亲密的“同事”哇,与本人专业和工作职责极其对口,这比赢得一台掌上万用表还令人兴奋~各位不知道,在以前,本人在工作中没少吃到测温仪的苦头,先后换了N台测温仪,不是重复测量后数据不一致,就是在高湿度环境下测量时数据容易漂移,再或者很容易受到什么电磁干扰产生测量误差,费时费力费名誉哇~最近,正为究竟该再换哪一品牌的测温仪发愁呢,恰碰到福禄克新品测温仪上市的好事,岂能不乐呵~http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310260838_473098_2793327_3.jpg 这个是一同行在QQ群里贴出来的测温仪图片于是,迅速在同行QQ群里吆喝一番,没想到很多同好都已知晓此事,还有第一时间淘到手的同行,贴出了MT4系列红外测温仪专门针对日常维修检测常遇到的重复测量、电磁干扰、强湿环境、意外跌落、温度骤变而导致温度测量不准确的5大隐忧,一击解决的海报和真实使用体验,引来一片羡慕~果然,MT4红外测温仪精湛的技术和功效,从此让自己在工作中起到事半功倍的效果,再进行测温时一套动作就搞定,从此和误差说再见!试想一下,如果你找到了一个在工作中极其给力的助手,是何等兴奋?!为此,还有不少同行打趣,介就是福禄克送福利的节奏哇~
[font=宋体] 福禄克VT02可视红外测温仪[/font][font=宋体]是业界早期的第一款带红外热图的经典产品,使用4节5号电池供电。由于仪器工作电量消耗大,电池不耐用,费用高。改由两节可充电14500型锂离子电池供电,工作正常,经济耐用,效果不错。[/font][font=宋体]福禄克[/font][font=宋体]VT02[/font][font=宋体]可视红外测温[/font][font=宋体]仪[/font][font=宋体]:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011033569261_9069_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]仪器电池仓在手柄上,取下电池盖板,电池槽中安放4节串联的5号(AA)电池,额定供电电压6V:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011035044456_6533_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b][font=宋体]1[/font][font=宋体]、锂电池供电方案[/font][/b][font=宋体] 要改为锂电池供电,采用两节14500圆柱形锂离子电池(3.7V)是最合适的。14500锂电池直径14mm、长50mm,与5号(AA)电池外观尺寸一模一样,装入仪器电池仓没有一点问题。14500锂电池网上销售很多,价格低廉,可以与充电器一起购买。见下图:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011035409854_7052_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体] 单节14500锂电池额定电压3.7伏,充满电时的电压为4.2伏,工作电压不能满足仪器要求。2节14500锂电池串联供电,电压为7.4伏~8.4伏,显然供电电压较高,对仪器安全工作不利,需要将供电电压降下来。[/font][font=宋体] 根据二极管的伏安特性(见下图),硅二极管导通后的管压降约0.7V,很稳定。考虑在两节锂电池供电电路中串联2只硅二极管,每只硅二极管正向压降约0.7伏,2只硅二极管串联正向压降约1.4伏,仪器工作电压为6.0伏~7.0伏,满足要求。[/font][img=,500,433]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011036105798_7481_1807987_3.jpg!w500x433.jpg[/img][font=宋体]仪器电池仓安装2节14500锂电池后,还有2个电池空位,需用2个5号电池占位筒顶替。将降压用的硅二极管装在占位筒内,用于串联降压。[/font][b][font=宋体]2[/font][font=宋体]、硅二极管占位筒制作[/font][/b][font=宋体]2[/font][font=宋体]个内部含有硅二极管的5号占位筒,采用7号转5号电池套筒制作,网上有售。见下图:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011036347017_5846_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]硅二极管采用最常见的硅整流二极管1N4007(1A/1000V),满足仪器工作电流的要求。可以从废旧节能灯电路板上拆取:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011037066034_405_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]拆下的二极管,用万用表测量好坏,坏的去掉,好的留下:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011037467444_6602_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]找两只用过的签字笔:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011038218136_1785_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]截下签字笔前头,将两只拆机二极管引线加长,制作两大两小金属圆片(中心有孔,便于穿过二极管引脚):[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011038557651_8022_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]将两只二极管分别放入笔杆内,二极管正极面向尾部、负极面向头部,将其引线两头穿过金属圆片中心孔,焊接好,成为二极管内芯:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011039441489_6174_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]将制作好的二极管内芯放入转接筒内,成为硅二极管占位筒:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011040137589_4119_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b][font=宋体]3[/font][font=宋体]、试验[/font][/b][font=宋体]由于福禄克测温仪价格昂贵,为了防止电池替代出问题,先在一个使用两节5号电池的直流3V电源收音机上试试,装上一节14500锂电池和一节二极管占位筒,收音工作正常:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011040565287_7888_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]测量一下工作状态下硅二极管占位筒的压降,0.724V,正常:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011041453918_5885_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]测量收音机工作时的供电电压,3.276V,正常范围:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011042126311_7523_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]试验无问题后,取下两只占位筒,在外表标示“硅二极管占位筒(0.7V)”以及二极管极性,以区别其他直通电池占位筒,避免错用。[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011042437974_5456_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b][font=宋体]4[/font][font=宋体]、上机工作[/font][/b][font=宋体]给福禄克VT02热成像仪装上两只14500锂电池及两只二极管占位筒:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011043140778_1731_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]按下开机键,仪器启动中:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011043488743_2907_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]测量配电箱开关发热情况(测量时间春季),仪器正常工作:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011044135588_388_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体][b]结束语:[/b]使用两节14500锂电池[/font][font=宋体]+[/font][font=宋体]两节硅二极管占位筒替换4节5号电池给福禄克VT02[/font][font=宋体]可视红外测温[/font][font=宋体]仪供电,简单易行,费用很低,效果不错。锂电池电量使用耗尽后,取出充电,非常安全方便。锂电池衰老或坏了后,直接更换一节,也很简单。该方法可以推广到其他使用5号电池的仪器。对使用两节5号电池供电的3V电源仪器,可用一节14500锂电池和一节二极管占位筒替换;对使用四节5号电池供电的6V电源仪器,可用两节14500锂电池和两节二极管占位筒替换。另外,需要提醒的是,目前市场上,有一种5号1.5V的可充电锂电池销售。这种电池是内置DC-DC变换电路,将内部的3.7V锂电池降压到1.5V,干扰较大,需用专门的充电器,电量也没有14500锂电池高,不推荐使用。[/font]
[back=white] [/back][font=宋体]福禄克(FLUKE)VT02可视红外测温仪是全球第一款可视红外(带热图)测温仪,是福禄克公司于2012年底推出的全新测试工具,上市价格要4千元左右一台。现在,廉颇老矣,其功能已经跟不上时代的发展步伐,但丢了也可惜。给它制作附加微距镜,扩大使用范围,可以观察电路板上的贴片电子元件短路发热故障情况,提高维修效率,继续发挥余热。下面是制作过程。[/font][b][font=宋体]一、福禄克(FLUKE)VT02外观[/font][/b][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011259163450_935_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体] 福禄克(FLUKE)VT02采用英国IRISYS公司生产的低成本热释电阵列传感器REDEYE-6A,物理分辨率较低,为31 x 31像素。VT02实际红外分辨率为15x15=225像数。为了增加辨识度、达到更好地观测效果,采用了热成像与可见光融合技术来补偿低分辨率红外传感器的系统。VT02配有一个视觉相机,根据需要,可将图像从全热成像混合至全视觉图像。因此,它有两个镜头,见下图。仪器前部是观测窗,一个是热红外镜头,采集物体散发的热辐射信号,供内部非制冷热释电阵列传感器REDEYE-6A工作;另一个是可见光镜头,采集物体表面反射的可见光,供内部视觉相机CCD(CMOS)传感器工作。[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011259551154_6049_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]仪器热红外镜头采用锗玻璃镜头(不透明)、可见光镜头采用普通玻璃光学镜头:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011301015450_9441_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体] VT02[/font][font=宋体]红外传感器波长范围6.5μm-14μm,VT02视觉相机为11025像素(现在看来,该像素简直是惨不忍睹)。VT02的焦距是固定的,不能自动对焦。最近观察距离(nerve档)为15cm,对于电路板上的微小贴片电子元件而言,这个距离还是太远,不能用于细微观察。下图是仪器近距离档(nerve档)观看某手机局部结构的图片(可见光模式),镜头贴近电子元件使得图像较大,但成像模糊根本看不清楚:[/font][font=宋体][img=,500,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011301522309_62_1807987_3.jpg!w500x480.jpg[/img] [/font][b][font=宋体]二、选择微距透镜[/font][/b][font=宋体] 根据光学照相机加装微距镜的原理,只需在福禄克(FLUKE)VT02的双镜头前分别加装红外微距镜和普通光学微距镜,就可以改变其焦距、近距离观察电路板上微小的贴片元件。[/font][font=宋体]附加镜头与原仪器镜头两透镜叠加合成焦距估算公式:[/font][font=宋体]f[/font][font=宋体]合=(f1*f2)/(f1+f2-d),(d两透镜距离)本文中,f合=(15*5)/(15+5-1.8)=4.12(cm)[/font][font=宋体]加装微距镜后,观测电路板上微小电子元件的清晰度大大提高,可以分辨出元件类型,见下图(可见光模式):[/font][img=,500,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011302314603_4499_1807987_3.jpg!w500x480.jpg[/img][b][font=宋体]普通光学微距透镜的选择:[/font][/b][font=宋体]由于福禄克(FLUKE)VT02的视觉相机(普通光学相机)像数很低,对于光学透镜的材质要求不高,玻璃及亚克力材质都行,选用焦距5cm~10 cm焦距的放大镜头比较适宜,镜片直径与VT02的视觉相机的镜头孔相等或稍大一些都行。本制作选用一片折叠放大镜上的直径12mm、焦距50mm的玻璃透镜,见下图:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011303086029_4284_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b][font=宋体]红外热成像微距透镜的选择:[/font][/b][font=宋体]由于普通热成像工作波长一般在8~14um附近,普通光学玻璃透镜透过波长一般0.3~2.5um,因此对10um左右波长的黑体红外热辐射几乎是全吸收,不能用于红外热成像透镜,因此普通光学玻璃透镜不能作为红外镜头的附加微距镜。能穿透长波红外线的玻璃,用的最多的是锗玻璃和硒化锌玻璃。但锗玻璃很贵。考虑到低成本及取材容易,选用直径12mm、焦距50.8mm的硒化锌透镜(主要应用于二氧化碳激光雕刻机聚焦透镜),价格才几十元一片,波长范围0.5~22μm 左右,完全覆盖热成像对波长的要求,同时对500nm波段可见光也能透过,所以其玻璃透镜看起来是黄色透明的。[/font][img=,690,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011303339731_4469_1807987_3.jpg!w690x358.jpg[/img][font=宋体]如果不知道手头透镜的焦距时,可以按照下面的方法计算:[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]①采用平行光聚焦法确定透镜的焦距。需要凸透镜、白纸和标尺。凸透镜正对着阳光,观察白纸上光斑的形状。当达到最小和最亮时,用刻度尺测量光斑到凸透镜中心的距离,重复几次取平均值。(或在室内较暗处,用白炽灯代替阳光,凸透镜正对着白炽灯,观察白纸上光斑的形状。当显现钨丝达到最细和最亮时,用刻度尺测量光斑到凸透镜中心的距离,重复几次取平均值。)[/font][font=宋体] ②采用非聚焦成像方法确定透镜的焦距。需要一个小电珠灯泡、一个凸透镜和一个标尺。用凸透镜由近及远观察灯泡中的灯丝。刚好从视线看不见的时候,用刻度尺测量两者之间的距离,重复几次,算出平均值。[/font][b][font=宋体]三、制作微距镜框架[/font][/b][font=宋体] 取1mm~1.5mm厚的塑料板制作微距镜框架。根据仪器观测窗镜头位置,钻两个直径12mm孔将镜片安装上(镜片凸面向外,边缘涂粘接剂),为了加固和美观,再粘两个黑色塑料外圈,框架旁边钻4个小孔,捆扎橡皮筋,用于固定在仪器镜头前,安装、取下都很方便:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011304360835_9512_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011305048906_4460_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][font=宋体]下图是固定好微距镜的仪器:[/font][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011305349796_4045_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][img=,690,517]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011306170365_4114_1807987_3.jpg!w690x517.jpg[/img][b][font=宋体]四、仪器微距观测情况[/font][/b][font=宋体]仪器加装微距镜后,用于观察电路板上的贴片电子元件发热情况。下图是仪器近距离档(nerve档)安装微距镜后,拍摄的一些图片(室温16℃):[/font][font=宋体]笔记本电脑散热孔:[/font][img=,501,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011306533779_9714_1807987_3.jpg!w501x480.jpg[/img][font=宋体]手机充电线,插头处发热情况:[/font][img=,500,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011307299049_1528_1807987_3.jpg!w500x480.jpg[/img][font=宋体]某手机电路板边缘发热情况:[/font][img=,501,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011307562509_4913_1807987_3.jpg!w501x480.jpg[/img][font=宋体]某手机电路板屏蔽罩发热情况:[/font][img=,502,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011308348210_8379_1807987_3.jpg!w502x480.jpg[/img][b][font=宋体]观测需要注意问题:[/font][/b][font=宋体]福禄克(FLUKE)VT02最近观测距离(nerve档)为15cm。在此距离处,热成像与可见光图像融合良好,过近或过远,热成像与可见光图像融合不好,二者图像重合度差,仪器屏幕上热成像图像位置偏离物件实际位置,对要求高的观测,效果不理想。[/font][font=宋体]下图是距15厘米处,观察一根受热细铁丝,热成像与可见光图像融合良好:[/font][img=,499,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011309104477_6243_1807987_3.jpg!w499x480.jpg[/img][font=宋体]下图是距离小于15厘米观察一根受热细铁丝,热成像呈下偏差:[/font][img=,500,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011309553537_5445_1807987_3.jpg!w500x480.jpg[/img][font=宋体]下图是距离大于15厘米观察一根受热细铁丝,热成像呈上偏差:[/font][img=,501,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011310249867_4967_1807987_3.jpg!w501x480.jpg[/img][font=宋体] [/font][font=宋体]同样的道理,当给仪器加装热成像及普通光学微距镜后,由于观测距离更近,热成像与可见光图像融合度更差,屏幕上两图像位置相距更远。这是仪器结构决定的,无法改动。在实际使用中,对一些要求较高的观测工作,可以按照下面的操作办法,得到较好的观测图像效果:[/font][font=宋体] 给仪器安装微距镜后,将仪器置于可升降观察架上,电路板置于工作台上,有一些适当的环境光。仪器开机,先置图像模式为全可见光,调节仪器镜头与被观察电路板的距离,使电子元件的光学成像清晰可见,然后再调节仪器热成像与可见光图像融合比例至合适观测位置(选择热成像70~100%),慢慢平移工作台上的电路板,寻找有异常发热故障的元件。下图是电路板上一段有电流线路(宽1mm)的全红外热图:[/font][img=,498,480]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011311071217_5177_1807987_3.jpg!w498x480.jpg[/img][font=宋体] [/font][font=宋体]知道该仪器近距离观察物体有融合度不够好这个问题后,当被测发热点单一,观测工作要求不高,只需将仪器观测焦点(十字星)对准热成像中心,也能得到被测发热点温度值,不必要求图像100%融合后再测量,这样简单快捷一些。[/font][b][font=宋体]结语:[/font][/b][font=宋体]给热成像仪加装微距镜,不用昂贵的锗玻璃镜头,采用激光雕刻机使用的硒化锌聚焦透镜,取材容易,性价比最高。市面上绝大多数热成像仪配套的微距镜也是这种方案,值得一试。[/font]