硬科普：熱成像儀在硬件檢測中的應用

ID:621124 · 發表于 2019-10-25 11:27

發現很多朋友的實驗室中都沒有配備一樣設備：熱成像儀。這讓DJ有點好奇：是因為價格太貴呢？還是你們沒有正確的打開方式？

熱成像儀的價格有貴有不貴，在某寶的價格是這樣紙的：

高端紅外成像設備

也有這樣紙的：

一般紅外成像設備

是不是覺得平民了很多呢？其實一般實驗室里面用的熱成像儀不用很貴，幾千塊的就滿足了。相對于這個設備給硬件設計人員、硬件調試人員、硬件生產人員帶來的便利；完全是值得的投入。

什么是熱成像儀？

紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。

熱成像儀的打開方式

熱成像儀有不同的規格與型號，甚至外觀與使用方式都有所區別。這是一種應用很廣的設備，軍用、民用、工業用途都有。一般來說，熱成像儀的打開方式是這樣的：

[電力]輸電線檢測

這樣：

[工業]電機散熱檢測

還有這樣：

[民用]打獵

和這樣：

咳咳，發錯

上面都是熱成像技術在不同領域的作用；那么，在實驗室里面，熱成像技術又對我們有什么幫助呢？

熱成像儀在實驗室的打開方式：

1、溫度測量

它可以很好的替代紅外測溫槍；手持熱成像儀一般都有±2%以上的精度。在實驗室環境下測量整板/整機上面各點的溫度已經是滿足要求的。熱成像儀可以直接顯示圖像中心點的溫度，也可以動態跟蹤圖像上測量出來的最高溫度點；這樣就能較好的對比不同位置的溫度差異，同時也能快速的找到板上溫度最高的地方。

溫度測量

2、熱設計及熱量分布

與測溫槍不同，測溫槍能測量的是電路板上一個點的問題，而熱成像儀可以一次測量整板的溫度分布。如果你需要了解電路板的工作溫度，屌絲使用的方式是用手去摸（危險動作，不建議模仿！）；

普通青年則是用紅外測溫槍一個點一個點的去測；

而擁有熱成像儀的你，只需一個動作，

即可用最直觀的方式獲取整板的熱量分布。

整板熱量分布/散熱設計參考

作為一個結構工程師，需要為產品做結構設計，那么散熱設計絕對是其中的重中之重；作為一個硬件工程師，你設計的板子發熱怎樣，最高溫度多少？則是在做改版設計的一個重要依據。

3、快速問題定位

作為一名硬件設計工程師，每當第一次給自己設計的板子上電的時候都像一個打開師傅改好的卷子的學生。握草，板子怎么上不了電？什么，網口跑不通？電源燈不亮？電壓不正常？？？？

這個時候，除了萬用表之外，熱成像儀是幫你快速定位問題的最佳幫手。在硬件設計中，新手（也有老手）比較容易出現的問題往往是選型不當導致工作異常、封裝錯誤導致短路或者某些器件值有誤導致的電路問題。而這種在調試測試中常出現的問題外在表現往往是溫度異常：比如某器件電壓過高，則會異常發熱；某電路不工作則表現為該芯片根本不發熱；短路的則導致電源芯片及相關電路迅速發熱等等。這個時候，使用熱成像儀查看整板電路的溫度分布就能一眼就判斷問題的所在。如果使用其他手段，往往需要上電好幾次，二三十分鐘甚至幾天都無法找到問題。

電路故障快速診斷

一般來說，電路只要工作就會有發熱（功耗），有發熱就會有溫升；而根據芯片的功耗則能很快的經驗性判斷一個器件是否工作在正常狀態：比如電路上功耗較高發熱較大的往往是CPU、電源芯片及功率電感、PHY芯片、DDR、ADC等；溫升不敏感的往往是被動型器件如電容、連接器、二極管（工作在擊穿狀態下的除外，如齊納二極管）等。

4、一致性檢測

從生產的角度來看，當然希望生產出來的PCBA是穩定而且質量都是一樣的。但是由于設計的合理性及物料質量、工廠加工質量等；往往導致一批產品生產回來，電路的工作情況會有參差不齊的現象。更有甚者有一些上面說的不工作、短路、過熱等情況。

那么，熱成像儀的作用就是讓生產測試人員簡單的獲知這一批產品的性能穩定性，快速找到一批產品中的不良品。

一致性檢測

5、硬件設計優化

作為一名設計人員，應該了解自己每次設計的優缺點；然后在后續的設計與改版中不斷的優化自己的設計。一個偉大的產品都是在不斷的反思與優化中成型的。通過不同的測試手段，發現自己設計的產品中薄弱的環節，就能在下次生產或者改版中優化它。而這些測試手段包括老化、環境測試、抗干擾測試等；而熱成像儀可以讓你在測試中發現板子的熱量分布從而優化PCB的布局讓板子散熱更良好，也可以發現某路電源或者功能電路負荷過高，通過更改選型及其他手段來避免電路的工作不穩定；在不同的工作狀態中觀察熱量的變化，發現不滿足環境要求的電路設計。

紅外圖像測溫輔助硬件優化

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本文為FreeTest實驗室原創，未經授權，不得轉載

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