Infračervená termografie a termovize

Měření povrchové teploty zaznamenáváním parametrů jím emitovaného tepelného záření pomocí elektro-optických zařízení se nazývá infračervená termografie. Jak správně tušíte, teplo se v tomto případě přenáší ze zkoumaného povrchu — do měřícího zařízení ve formě infračervené elektromagnetické vlny.

Moderní elektrooptické přístroje pro infračervenou termografii dokážou měřit tok infračerveného záření a na základě získaných dat vypočítat teplotu povrchu, se kterým měřicí zařízení interaguje.

Člověk je samozřejmě schopen vnímat infračervené záření a dokáže vnímat i změny teploty v řádu setin stupně s nervovými zakončeními na povrchu kůže. Při tak vysoké citlivosti však lidské tělo není uzpůsobeno k tomu, aby dotykem detekovalo poměrně vysoké teploty bez poškození zdraví. V nejlepším případě je to plné popálenin.

A i když se ukáže, že citlivost člověka na teplotu je stejně vysoká jako citlivost zvířat schopných detekovat kořist teplem v úplné tmě, stejně dříve nebo později bude potřebovat citlivější přístroj, který dokáže pracovat v širším teplotním rozsahu než přirozená fyziologie. umožňuje...

Koneckonců, takový nástroj byl vyvinut. Nejprve to byly mechanické přístroje, později přecitlivělé elektronické. Dnes se tato zařízení zdají být obvyklými atributy, když je třeba provést tepelnou regulaci k vyřešení jakéhokoli z nesčetných technických problémů.

Samotné slovo „infračervené“ nebo zkráceně „IR“ označuje polohu tepelných vln „za červenou“ podle jejich umístění v měřítku nejširšího spektra elektromagnetického záření. Pokud jde o slovo "termografie", zahrnuje "termo" - teplota a "grafické" - obraz - teplotní obraz.

Počátky infračervené termografie

Základ této linie výzkumu položil německý astronom William Herschel, který provedl výzkum se spektry slunečního světla v roce 1800. Herschel umístil citlivý rtuťový teploměr do oblastí různých barev, na které dopadalo sluneční světlo. na hranolu, byl rozdělen.

V průběhu experimentu, když byl teploměr posunut za červenou čáru, zjistil, že existuje také nějaké neviditelné, ale s patrným tepelným účinkem, záření.

Záření, které Herschel pozoroval ve svém experimentu, bylo v té oblasti elektromagnetického spektra, které lidské vidění nevnímalo jako žádnou barvu.To byla oblast "neviditelného tepelného záření", i když rozhodně byla ve spektru elektromagnetických vln, ale pod viditelnou červenou.

Později německý fyzik Thomas Seebeck objevil termoelektřinu a v roce 1829 italský fyzik Nobili vytvořil termočlánek založený na prvních známých termočláncích, jehož princip by byl založen na skutečnosti, že při změně teploty mezi dvěma různými kovy odpovídající potenciálový rozdíl vzniká na koncích obvodu složeného z těchto...

Meloni brzy vymyslí tzv Termočlánek (z termočlánků instalovaných v sérii) a zaostřením infračervených vln na něj určitým způsobem bude schopen detekovat zdroj tepla na vzdálenost 9 metrů.

Thermopile — sériové připojení termočlánků pro získání většího elektrického výkonu nebo chladicí kapacity (při provozu v termoelektrickém nebo chladicím režimu).

Samuel Langley v roce 1880 objevil krávu v říji na vzdálenost 300 metrů. To bude provedeno pomocí balometru, který měří změnu elektrického odporu, která je neoddělitelně spojena se změnou teploty.

Nástupce jeho otce John Herschel v roce 1840 použil odparograf, s nímž získal první infračervený obraz v odraženém světle díky mechanismu vypařování při různých rychlostech nejtenčího filmu oleje.

K dálkovému pořizování termosnímků se dnes používají speciální přístroje — termokamery, které umožňují získat informace o infračerveném záření bez kontaktu se zkoumaným zařízením a okamžitou vizualizaci. První termokamery byly založeny na fotoodporových infračervených senzorech.

V roce 1918 prováděl American Keys experimenty s fotorezistory, kde přijímal signály díky jejich přímé interakci s fotony. Vznikl tak citlivý detektor tepelného záření pracující na principu fotovodivosti.

IR termografie v moderním světě

Během válečných let sloužily objemné termokamery především vojenským účelům, takže vývoj termovizní techniky se po roce 1940 urychlil. Němci zjistili, že ochlazením fotorezistorového přijímače můžete zlepšit jeho vlastnosti.

Po 60. letech se objevily první přenosné termokamery, s jejichž pomocí provádějí diagnostiku budov. Byly to spolehlivé nástroje, ale s nekvalitními obrázky. V 80. letech 20. století se termovize začala zavádět nejen v průmyslu, ale i v medicíně. Termokamery byly kalibrovány tak, aby poskytovaly radiometrický snímek – teploty všech bodů na snímku.

První plynem chlazené termokamery zobrazovaly obraz na černobílé CRT obrazovce s katodovou trubicí. Již tehdy bylo možné nahrávat z obrazovky na magnetickou pásku nebo fotopapír. Levnější modely termokamer jsou založeny na vidikonových trubicích, nevyžadují chlazení a jsou kompaktnější, i když termovizní není radiometrické.

V 90. letech se maticové infračervené přijímače staly dostupnými pro civilní použití, včetně polí obdélníkových infračervených přijímačů (citlivých pixelů) instalovaných v ohniskové rovině čočky zařízení. To bylo výrazné zlepšení oproti prvním skenovacím IR přijímačům.

Zlepšila se kvalita termosnímků a zvýšilo se prostorové rozlišení. Průměrné moderní matricové termokamery mají přijímače s rozlišením až 640 * 480 — 307 200 mikro-IR přijímačů. Profesionální zařízení mohou mít vyšší rozlišení — přes 1000 * 1000.

Technologie IR matrice se vyvinula v roce 2000. Objevily se termokamery s velkým provozním rozsahem vlnových délek – snímací vlnové délky od 8 do 15 mikronů a střední vlnové délky – navržené pro vlnové délky od 2,5 do 6 mikronů. Nejlepší modely termokamer jsou zcela radiometrické, mají funkci překrytí obrazu a citlivost 0,05 stupně nebo méně. Za posledních 10 let se jejich cena snížila více než 10krát a kvalita se zlepšila. Všechny moderní modely mohou komunikovat s počítačem, analyzovat samotná data a prezentovat pohodlné zprávy v jakémkoli vhodném formátu.

Tepelné izolátory

Tepelný izolátor obsahuje několik standardních částí: čočku, displej, infračervený přijímač, elektroniku, ovládací prvky měření, paměťové zařízení. Vzhled různých částí se může lišit v závislosti na modelu. Termokamera funguje následovně. Infračervené záření je zaostřeno optikou na přijímač.

Přijímač generuje signál ve formě napětí nebo proměnného odporu. Tento signál je přiváděn do elektroniky, která na obrazovce vytváří obraz – termogram.Různé barvy na obrazovce odpovídají různým částem infračerveného spektra (každý odstín odpovídá své teplotě), v závislosti na charakteru rozložení tepla na povrchu objektu zkoumaného termokamerou.

Displej bývá malý, má vysoký jas a kontrast, což umožňuje vidět termogram v různých světelných podmínkách. Kromě obrázku se na displeji obvykle zobrazují další informace: stav nabití baterie, datum a čas, teplota, barevná stupnice.

IR přijímač je vyroben z polovodičového materiálu, který generuje elektrický signál pod vlivem infračervených paprsků dopadajících na něj. Signál zpracovává elektronika, která tvoří obraz na displeji.

Pro ovládání slouží tlačítka, která umožňují měnit rozsah měřených teplot, upravovat barevnou paletu, odrazivost a vyzařování pozadí a také ukládat obrázky a sestavy.

Soubory digitálních obrázků a zpráv se obvykle ukládají na paměťovou kartu. Některé termokamery mají funkci záznamu hlasu a dokonce i videa ve vizuálním spektru. Všechna digitální data uložená při provozu termovizní kamery lze prohlížet na počítači a analyzovat pomocí softwaru dodávaného s termovizní kamerou.

Viz také:Bezdotykové měření teploty při provozu elektrických zařízení