POMIARY TERMOWIZYJNE. Rurzyca 2017

Transkrypt

1 Rurzyca 2017

2 WPROWADZENIE DO TERMOGRAFII Termografia polega na rejestrowaniu elektronicznymi przyrządami optycznymi temperatur powierzchni mierzonego obiektu przez pomiary jego promieniowania. Promieniowanie to strumień cząstek lub fal wysyłanych przez ciało, przenoszących energię (fale elektromagnetyczne) bez bezpośredniego (materialnego) środka przekazu. Intensywność promieniowania zależy od wysokości temperatur występujących na powierzchni badanego obiektu lub przedmiotu. Promieniowanie podczerwone, mimo że niewidzialne dla ludzi, jest wyczuwalne przez nasze ciało. Zakończenia nerwowe w skórze są czułe nawet na małe różnice temperatur. Reagują już na zmianę ± 0,009o C (0,005o F).

3 Zakres promieniowania podczerwonego, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka, wynosi od 0,7 do 1000 μm. Dla pomiarów temperatury w zakresie podczerwieni interesujący jest zakres liniowy od 1 do 14 μm.

4 Promieniowanie podczerwone jest emitowane przez każde ciało, którego temperatura jest wyższa od zera absolutnego. Czujniki podczerwieni skupiają emitowane promieniowanie na jednym lub kilku detektorach. Energia promieniowania podczerwonego jest w detektorze przekształcana na sygnał elektryczny po uwzględnieniu emisyjności obiektu. Na podstawie tej oceny zmierzona temperatura może być prezentowana np. na wyświetlaczu. Jakie zjawiska należy wziąć pod uwagę przy pomiarze termowizyjnym? Wszystkie ciała emitują promieniowanie podczerwone, wydzielając je, odbijając z otoczenia lub transmitując przez własną strukturę. Sposób, w jaki różnorodne czynniki wchodzą w interakcję, zależy od materiału obiektu pomiarowego.

5 Dyfrakcja Interferencja Odbicie

6 Współczynnik emisyjności - wpływ na dokładność pomiaru temperatury. Promieniowanie podczerwone tzw. cieplne jest emitowane przez każde ciało o temperaturze powyżej 0 K. Im wyższa temperatura przedmiotu tym natężenie promieniowania jest większe. Poszczególne materiały różnią się zdolnością do emitowania promieniowania podczerwonego. Wpływ na jego natężenie ma również rodzaj powierzchni (gładkości, barwy). Przedmioty o powierzchni matowej i ciemnej emitują więcej promieniowania cieplnego niż takie o powierzchni gładkiej i jasnej. Dla uzyskania dokładnych wyników, w zależności od specyfiki badanego przedmiotu zastosowano tzw. współczynnik emisyjności (ε), który należy uwzględnić korzystając z bezdotykowego pomiaru temperatury Punktem odniesienia dla pomiarów promieniowania jest ciało doskonale czarne, pochłaniające całkowicie promieniowanie, niezależnie od długości fali, kąta padania i temperatury obiektu promieniującego. Jego współczynnik emisyjności (ε) wynosi 1

7 W przypadku obiektów połyskliwych i metali promieniowanie z otoczenia jest silnie odbijane przez ich powierzchnię. W przeciwieństwie do tego np. odzież czy czarne matowe powierzchnie są w małym stopniu odblaskowe i bardzo dobrze nadają się do bezkontaktowych pomiarów temperatury. Podsumowując - intensywność promieniowania danego ciała zależy od jego temperatury i emisyjności. Dla standardowych czujników temperatury emisyjność może być regulowana pomiędzy 0,1 i 1,0, co pozwala na pomiary temperatury różnych obiektów. Mierząc promieniowanie podczerwone wysyłane przez dane ciało mierzymy jego temperaturę.

8

9 Wyznaczanie współczynnika emisyjności. 1. W celu określenia emisyjności powierzchni mierzonego przedmiotu można, na przykład, odnieść się do dostępnych tabel emisyjności (w tym przypadku należy uwzględnić, że wartości podane w tabelach są tylko i wyłącznie wartościami wytycznymi i mogą różnić się od konkretnego, mierzonego przedmiotu). 2. Innym sposobem na określenie emisyjności jest dokonanie pomiaru referencyjnego za pomocą termometru kontaktowego. 3. Emisyjność można również określić wykorzystując tylko kamerę termowizyjną. W tym celu potrzebna będzie jeszcze taśma z określoną emisyjnością (dostępna u dystrybutorów kamer termowizyjnych) lub alternatywnie farba o znanej emisyjności, olej odporny na wysokie temperatury (emisyjność około 0,82) lub sadza (emisyjność około 0,95). Aby dokonać pomiaru należy umieścić kawałek taśmy z określoną emisyjnością (lub substancji alternatywnej) na mierzonym przedmiocie.

10

11 Odległość pomiarowa niedostosowana do wielkości obiektu W celu określenia prawidłowej odległości do przeprowadzenia pomiaru oraz maksymalnej wielkości przedmiotu, który będzie mierzalny muszą być wzięte pod uwagę trzy zmienne: pole widzenia (FOV); najmniejszy identyfikowalny przedmiot (IFOVgeo) najmniejszy mierzalny przedmiot/punkt pomiarowy (IFOVmeas). Pole widzenia (FOV) kamery termowizyjnej określa obszar widoczny za pomocą kamery termowizyjnej. Determinuje je użyty obiektyw (np. obiektyw szerokokątny 32 lub teleobiektyw 9 ).

12 Kalkulator IFOV co.in/fov-calculator.php W celu otrzymania dokładnych wyników pomiaru mierzony obiekt powinien być 2 do 3 razy większy niż najmniejszy identyfikowalny przedmiot (IFOVgeo)

13 PODSUMOWANIE - W pomieszczeniach zamkniętych panują na ogół odpowiednie warunki pomiarowe. - Poczucie dyskomfortu powoduje chęć szybszego zakończenia pracy, co może też spowodować wykonanie pomiarów z błędnie wprowadzonymi parametrami. - Nieodpowiednie warunki panują również w pomieszczeniach z silnymi polami elektromagnetycznymi. - Badania w otwartej przestrzeni powinny odbywać się w nocy przy pełnym zachmurzeniu oraz przy znacznym obciążeniu (gdy zależy nam na precyzji pomiarów). - Badania urządzeń elektroenergetycznych mogą odbywać się w dzień, jednak nie przy bezpośrednim nasłonecznieniu obiektów najlepiej, gdy na niebie jest niska pokrywa chmur. - Latem, w dzień, nawet promieniowanie rozproszone przez chmury zauważalnie zniekształca pole temperatury obiektów. - Obiekty wysokotemperaturowe (powyżej C), zwłaszcza przy wysokiej emisyjności powierzchni, mogą być badane o każdej porze dnia i roku.

14 Osoba wykonująca pomiary termograficzne nie może ograniczyć się do obsługi sprzętu i obliczeń temperatury termogramu Powinna wnikliwie przeanalizować analizowany obiekt, wykonać wystarczającą ilość termogramów umożliwiających przeprowadzenie kompleksowej interpretacji termogramów

15 Zastosowania kamer termowizyjnych: wykrywania zawilgoceń, błędów w izolacji cieplnej budynków i urządzeń chłodniczych, miejsc ucieczki ciepła w instalacjach centralnego ogrzewania sieci grzewczej i wodociągowej, wykrywania pęknięć i niejednorodności materiałów, wykrywania mostów cieplnych w izolacji urządzeń elektrycznych, punktów przegrzania z powodu uszkodzeń izolacji, wykrywania zbrojeń w betonie po uprzednim ich indukcyjnym nagrzaniu, projektowania odzieży zimowej, medycynie i weterynarii.

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31 Raporty z pomiarów termowizyjnych - Procedury przygotowania badań termowizyjnych. - Wskazówki do interpretacji wyników - Wytyczne dotyczące zawartości raportu szczegółowy i uproszczony.

32

33

34

35 Dziękują za uwagę. Anna Hońdo Product Menager tel