Jak działa termowizja? Technologia ta wykorzystuje promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty, aby zobrazować rozkład ciepła na ich powierzchni. W przeciwieństwie do klasycznej fotografii nie potrzebuje światła widzialnego – układ detekcyjny wychwytuje promieniowanie cieplne, a elektronika przekształca je w dane pomiarowe.
Rezultatem takiego procesu staje się termogram, czyli obraz przedstawiający zróżnicowanie temperatury w obserwowanym obszarze. Taka forma diagnostyki znajduje zastosowanie m.in. w przemyśle, energetyce, budownictwie, automotive oraz kontroli procesów technologicznych.
Spis treści
Cały proces przebiega od emisji promieniowania przez badany obiekt, jego rejestrację, aż po przeliczenie danych i utworzenie obrazu cieplnego.
Każde ciało o temperaturze wyższej od zera absolutnego emituje promieniowanie elektromagnetyczne. Jedną z jego części stanowi promieniowanie podczerwone, którego właściwości zależą m.in. od temperatury powierzchni. Właśnie tę zależność wykorzystuje technologia termograficzna. Obserwowany element nie musi zostać dotknięty ani oświetlony.
Energia docierająca do układu optycznego dostarcza informacji, które następnie służą do określenia parametrów cieplnych badanego obszaru. Warto przy tym rozróżnić dwie kwestie: urządzenie nie rejestruje temperatury bezpośrednio. Odbiera promieniowanie podczerwone, a dopiero późniejsze przetwarzanie sygnału pozwala wyznaczyć wartość przypisaną danej powierzchni.
Promieniowanie przechodzi przez optykę i trafia na detektor podczerwieni, zbudowany z wielu elementów pomiarowych. Każdy z nich odpowiada za fragment obserwowanego pola. Energia docierająca do matrycy zostaje zamieniona na sygnał elektryczny. Dzięki temu w jednym momencie zbierane są informacje z dużej liczby punktów, zamiast wykonywania kolejnych odczytów pojedynczo.
Istotnym parametrem pozostaje tutaj rozdzielczość detektora. Wyższa liczba elementów matrycy pozwala odwzorować więcej szczegółów. Ma to szczególne znaczenie przy analizie niewielkich komponentów, połączeń czy lokalnych zmian cieplnych.
Informacje z detektora trafiają do układu elektronicznego oraz oprogramowania odpowiedzialnego za ich interpretację. Na wynik wpływają nie tylko dane zebrane przez matrycę, lecz także parametry związane z badaną powierzchnią i otoczeniem.
Znaczenie mają m.in. emisyjność materiału, temperatura otoczenia, odległość od obiektu czy warunki obserwacji. Po uwzględnieniu odpowiednich wartości system przypisuje poszczególnym obszarom określone dane temperaturowe. Dopiero na tym etapie surowy sygnał z detektora przekształca się w informację, którą użytkownik może wykorzystać podczas diagnostyki.
Ostatnim etapem pozostaje prezentacja wyników w postaci obrazu termicznego. Poszczególne punkty odpowiadają określonym wartościom, dzięki czemu na jednym obrazie da się przeanalizować zarówno rozkład ciepła, jak i różnice pomiędzy wybranymi fragmentami.
Oprogramowanie pozwala zazwyczaj wskazać konkretny punkt, wyznaczyć obszar badań lub ustawić zakres wartości. W zależności od urządzenia często dostępne są także dodatkowe funkcje, takie jak alarmy temperaturowe, rejestracja zmian w czasie czy późniejsza analiza zapisanych danych.
Najważniejszą informacją uzyskiwaną z termogramu pozostaje rozkład temperatury na powierzchni obserwowanego obiektu. W praktyce nie chodzi wyłącznie o znalezienie najcieplejszego miejsca. Równie istotne bywa porównanie poszczególnych elementów i wychwycenie odchyleń od oczekiwanego rozkładu. Analiza obrazu może dostarczyć informacji o:
Taki sposób prezentacji danych ułatwia znalezienie obszaru, który wymaga dokładniejszego sprawdzenia inną metodą diagnostyczną.
Barwy widoczne na obrazie nie odpowiadają rzeczywistym kolorom badanego przedmiotu. Stanowią graficzne przedstawienie zakresów temperatur określonych przez skalę zastosowaną w oprogramowaniu. Podczas interpretacji termogramu warto pamiętać, że:
Prawidłowy odczyt wymaga czegoś więcej niż skierowania urządzenia na badany element. Na rezultat wpływają właściwości materiału, ustawienia sprzętu, odległość, kąt obserwacji oraz warunki panujące podczas kontroli.
Emisyjność określa zdolność materiału do emitowania promieniowania podczerwonego. Poszczególne powierzchnie różnią się pod tym względem, dlatego parametr należy odpowiednio uwzględnić podczas pomiaru. Szczególnej uwagi wymagają powierzchnie metaliczne i błyszczące. Mogą one odbijać promieniowanie pochodzące z otoczenia, co utrudnia prawidłową ocenę rzeczywistego stanu cieplnego.
Znaczenie ma również dystans dzielący urządzenie od obserwowanego elementu. Przy zbyt dużej odległości niewielki komponent może zajmować zaledwie kilka pikseli, przez co trudniej ocenić jego rzeczywiste zachowanie cieplne. Z tego względu przy wyborze sprzętu warto uwzględnić nie tylko rozdzielczość matrycy, lecz także planowaną odległość roboczą i wielkość kontrolowanych elementów.
Położenie urządzenia względem powierzchni również wpływa na rezultat. Problem ten szczególnie wyraźnie pojawia się przy materiałach odbijających, których powierzchnia może rejestrować promieniowanie pochodzące z innych źródeł. Odpowiednie ustawienie układu pomiarowego pomaga ograniczyć wpływ takich czynników i zwiększa wiarygodność uzyskanych danych.
Na obserwowany rozkład cieplny mogą oddziaływać m.in.:
W praktyce oznacza to, że dwa pomiary wykonane w różnych warunkach nie zawsze będą bezpośrednio porównywalne.
Istotną rolę odgrywają także właściwości samego sprzętu. Przy ocenie przydatności konkretnego modelu warto zwrócić uwagę na rozdzielczość detektora, czułość termiczną, dokładność, zakres pomiarowy oraz zastosowaną optykę. Nie istnieje przy tym jeden zestaw parametrów odpowiedni dla każdego zadania. Innych możliwości wymaga kontrola dużych powierzchni, a innych analiza niewielkich komponentów pracujących w wysokiej temperaturze.
Obraz cieplny może ujawnić różnice, których nie widać podczas zwykłej kontroli wizualnej. Szczególnie przydatne okazują się sytuacje, w których nieprawidłowa praca urządzenia lub procesu powoduje zmianę jego charakterystyki cieplnej. Termowizja może pomóc w wykrywaniu m.in.:
Zakres zastosowań technologii termograficznej obejmuje zarówno jednorazowe kontrole, jak i stały nadzór nad urządzeniami czy procesami. Termowizja znajduje zastosowanie m.in. w:
Najważniejsza różnica polega na ilości i rodzaju uzyskiwanych informacji. Klasyczny pomiar punktowy koncentruje się na określonym miejscu, podczas gdy obrazowanie termiczne pozwala jednocześnie przeanalizować większy obszar.
| Termowizja | Pomiar punktowy |
|---|---|
| Przedstawia rozkład temperatury na powierzchni | Określa wartość w konkretnym punkcie lub niewielkim obszarze |
| Ułatwia lokalizację nietypowych miejsc | Wymaga wcześniejszego wskazania miejsca kontroli |
| Dostarcza informacji o wielu fragmentach jednocześnie | Koncentruje się na wybranym punkcie |
| Pozwala analizować zmiany cieplne w czasie | Najczęściej daje pojedynczy odczyt |
| Wynik ma postać termogramu z danymi pomiarowymi | Rezultat przyjmuje zazwyczaj formę konkretnej wartości |
Obie metody mogą się wzajemnie uzupełniać. Obrazowanie całego obszaru pomaga najpierw znaleźć miejsce wymagające uwagi, a następnie dokładniejszy pomiar może posłużyć do jego weryfikacji.
Dobór odpowiedniego modelu powinien wynikać przede wszystkim z konkretnego zastosowania. Innego sprzętu potrzebuje osoba wykonująca mobilne kontrole, a innego zakład, który planuje stały monitoring procesu przemysłowego. Przy wyborze warto więc zwrócić uwagę na kilka kluczowych parametrów. Rozdzielczość detektora wpływa na szczegółowość obrazu, a czułość termiczna na możliwość wykrywania niewielkich różnic temperatur.
Znaczenie ma również zakres i dokładność pomiaru, które powinny odpowiadać warunkom pracy. Nie można pominąć także optyki i pola widzenia, dopasowanych do wielkości oraz odległości obserwowanych obiektów. W zależności od zastosowania przydatne będą ponadto funkcje analityczne, takie jak pomiary punktowe, alarmy czy zapis termogramów.
Czy termowizja mierzy temperaturę?
Tak. Urządzenie rejestruje promieniowanie podczerwone emitowane przez powierzchnię, a następnie na podstawie zebranych danych wyznacza jej temperaturę z uwzględnieniem odpowiednich parametrów pomiarowych.
Czy kamera termowizyjna widzi przez ściany?
Nie. Detektor odbiera promieniowanie docierające z powierzchni znajdującej się w jego polu widzenia. Nie oznacza to jednak, że analiza ściany nie ma zastosowania – obrazowanie jej powierzchni może ujawnić występujące na niej różnice cieplne.
Czy termowizja działa w całkowitej ciemności?
Tak. Obrazowanie podczerwone nie wymaga światła widzialnego. Dzięki temu urządzenie może rejestrować rozkład cieplny również wtedy, gdy otoczenie pozostaje całkowicie zaciemnione.
Termowizja znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie istotne znaczenie ma szybka ocena rozkładu ciepła, wykrywanie odchyleń oraz obserwacja zmian zachodzących na powierzchni badanego obiektu. O wartości takiego pomiaru decyduje jednak nie sam obraz cieplny, lecz jego prawidłowa interpretacja oraz dopasowanie parametrów urządzenia do konkretnego zadania. W zależności od branży i charakteru kontroli inne wymagania mogą dotyczyć m.in. rozdzielczości, czułości, zakresu pomiarowego czy optyki.
Dobór odpowiedniej kamery warto więc poprzedzić określeniem, co dokładnie ma zostać zbadane oraz w jakich warunkach będą wykonywane pomiary. DPIdea oferuje rozwiązania termowizyjne przeznaczone do zastosowań przemysłowych i diagnostycznych. Jeśli potrzebujesz dobrać sprzęt do konkretnego procesu lub zakresu kontroli, warto skorzystać z naszej oferty, a także skonsultować wybór urządzenia z ekspertami.
Powiedz nam, co chcesz analizować i w jakich warunkach będą wykonywane pomiary. Dobierzemy rozwiązanie odpowiadające wymaganiom Twojego procesu.
Skontaktuj się z namiDoradztwo w zakresie doboru technologii i urządzeń.
