Artykuł ten powstał z myślą o wszystkich tych, którzy zaczynają zastanawiać się nad przydatnością kamery termowizyjnej w jego zakładzie, ale jak na razie nie wgłębiali się w zasadę działania, podstawy fizyczne oraz ograniczenia metody. Wykład teoretyczny na temat podstaw został w artykule ograniczony do absolutnego minimum, wystarczającego do zrozumienia zalet i ograniczeń tej technologii. Wiele uwag dotyczących techniki pomiaru wynika z mojego osobistego doświadczenia z osobami, które dotychczas nie miały nic wspólnego z termowizją. Mam nadzieję, że specjaliści z termowizji wybaczą mi pewne uproszczenia, ponieważ celem artykułu jest wzbudzenie zainteresowania, pokazanie możliwości, a nie zagłębianie się we wzory. 

     Kamera termowizyjna opiera swoje działanie na zjawisku polegającym na emisji promieniowania elektromagnetycznego przez każde ciało, którego temperatura jest wyższa od bezwzględnego zera – temperatury minus 273,16^oC – czyli w praktyce przez wszystko co nas otacza. W odróżnieniu od noktowizji, która opiera się o odbiór promieniowania odbitego (ciało musi być oświetlone przez Księżyc lub specjalny promiennik podczerwieni), kamera termowizyjna czy pirometr nie emitują w kierunku mierzonego obiektu żadnego promieniowania.
     Gdy temperatura przekracza 600^oC to nasz wzrok również odbiera to promieniowanie (wystarczy zapalić zapałkę, spojrzeć na rozgrzaną blachę itp.). Wielu wprawnych operatorów na walcowniach, odlewniach czy hutach szkła jest w stanie określić temperaturę na podstawie barwy z dokładnością do 20^oC. Niestety ich ocena jest ograniczona po pierwsze do promieniowania, które wysyła konkretny obiekt, a po drugie do ciał o temperaturze większej niż 600^oC. Poniżej tej temperatury ciała emitują promieniowanie, które jest niewidoczne dla człowieka. Kamera termowizyjna jest więc urządzeniem do złudzenia przypominającym zwykłą kamerę video, tylko w odróżnieniu od niej, każdy punkt obrazu odpowiada temperaturze obiektu, a nie jej barwie. Dla naszej wygody, kamera termowizyjna przekształca wartość temperatury w danym punkcie na zdefiniowaną przez użytkownika barwę np. obiekty o temperaturze minimalnej (użytkownik może dowolnie ją ustawić) odpowiada kolor czarny, a maksymalnej kolor biały.
     Gdy wykonano pierwsze pomiary za pomocą pirometrów (kamera to po prostu matryca detektorów, pirometr to urządzenie o pojedynczym detektorze), stwierdzono, że niestety wskazywana temperatura jest zazwyczaj niższa od rzeczywistej. Powodem niedokładności jest fakt, iż ciała emitują mniej energii niż opisuje to wzór Plancka, w którym nie uwzględnia się typu (materiału) ciała oraz jego powierzchni (porowata, gładka). Fizycy wprowadzili specjalny współczynnik, który dokładnie opisuje stosunek ilości energii emitowanej przez ciało do energii, która powinna być (ale nie jest) wyemitowana – współczynnik emisyjności. Przykładowo, beton na współczynnik 0,95, czyli emituje tylko 5% energii mniej niż wynika to ze wzoru Plancka, a wypolerowaArtykuł ten powstał z myślą o wszystkich tych, którzy zaczynają zastanawiać się nad przydatnością kamery termowizyjnej w jego zakładzie, ale jak na razie nie wgłębiali się w zasadę działania, podstawy fizyczne oraz ograniczenia metody. Wykład teoretyczny na temat podstaw został w artykule ograniczony do absolutnego minimum, wystarczającego do zrozumienia zalet i ograniczeń tej technologii. Wiele uwag dotyczących techniki pomiaru wynika z mojego osobistego doświadczenia z osobami, które dotychczas nie miały nic wspólnego z termowizją. Mam nadzieję, że specjaliści z termowizji wybaczą mi pewne uproszczenia, ponieważ celem artykułu jest wzbudzenie zainteresowania, pokazanie możliwości, a nie zagłębianie się we wzory. na powierzchnia aluminium ma współczynnik 0,02, co oznacza że prawie nie emituje energii. Znajomość współczynnika emisyjności jest konieczna do określenia dokładnej temperatury obiektu, jest jednak prawie zbędna do diagnostyki.
     Dlaczego zbędna dla diagnostyki? Należy zwrócić uwagę, że w przypadku badania np. połączeń elektrycznych, łożysk, uzwojeń silników, izolacji ścian pieców tak naprawdę chodzi nam o znalezienie anomalii temperaturowych. Proszę spojrzeć na zdjęcie 3 styków: Każdy elektryk, bez specjalnej wiedzy, od razu stwierdzi, że na środkowej fazie mamy poważny problem, tym bardziej że kolor biały odpowiada temperaturze aż 111^oC. Emisyjność obrazu została ustalona na 0,98, a więc gdyby zmniejszyć ją dla utlenionej powierzchni ze stali do wartości 0,9, temperatura biała wzrośnie do 116^oC, co nie ma żadnego praktycznego znaczenia w tej aplikacji. Termowizja pozwala na badanie urządzeń elektrycznych pod napięciem, w czasie normalnej pracy, przy pełnym obciążeniu, kiedy każda usterka może spowodować uszkodzenie czy nawet pożar stwarzający realne zagrożenie dla załogi. Podobny problem możemy spotkać przy badaniu np. ciepłociągów, kiedy wyraźnie widać uszkodzenie izolacji przy podporze (temperatura rury 27^oC przy mrozie –5^oC). Należy to naprawić bez względu na dokładność pomiaru! W tym przypadku widać, że istnieje możliwość diagnostyki z dużej odległości, w praktyce często pomiary wykonuje się z 10÷50 m od obiektu. Oczywiście maksymalna odległość wynika z wielkości obiektu. Przy zastosowaniu teleobiektywu można wykonywać bez problemu badania izolatorów na liniach WN.
     Inna sytuacja ma miejsce, gdy musimy znać dokładną wartość temperatury np. przy określaniu stanu izolacji termicznej budynku. W takim przypadku dla określenia niezbędnej grubości izolacji, dla spełnienia odpowiednich regulacji prawnych, konieczna jest znajomość temperatury wewnątrz pomieszczeń, jak i ścian zewnętrznych. Współczynnik ten można określić np. za pomocą dostosowania wskazań kamery do termometru kontaktowego, mierzącego w tym samym punkcie lub wprowadzić zgodnie z wartościami podanymi w literaturze specjalistycznej. (...)

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE