Инфрацрвена термографија и термовизија
Мерење површинске температуре бележењем параметара топлотног зрачења које она емитује помоћу електрооптичких уређаја назива се инфрацрвена термографија. Као што можете претпоставити, у овом случају се топлота преноси са испитиване површине — на мерни уређај, у облику инфрацрвени електромагнетни таласи.
Савремени електрооптички уређаји за инфрацрвену термографију могу мерити проток инфрацрвеног зрачења и на основу добијених података израчунати температуру површине са којом мерна опрема ступа у интеракцију.
Наравно, особа је у стању да осети инфрацрвено зрачење и може чак да осети промене температуре у оквиру стотих делова степена са нервним завршецима на површини коже. Међутим, са тако високом осетљивошћу, људско тело није прилагођено да детектује релативно високе температуре додиром без штете по здравље. У најбољем случају, ово је испуњено повредама од опекотина.
Чак и ако се испостави да је осетљивост човека на температуру тако висока као код животиња које су способне да детектују плен топлотом у потпуном мраку, ипак ће му пре или касније бити потребан осетљивији инструмент који може да ради у ширем температурном опсегу од природне физиологије. омогућава...
На крају крајева, такав алат је развијен. У почетку су то били механички уређаји, а касније преосетљиви електронски. Данас се чини да су ови уређаји уобичајени атрибути када је потребно извршити термичку контролу да би се решио било који од безброј техничких проблема.
Сама реч „инфрацрвено“, или скраћено „ИР“, означава положај топлотних таласа „иза црвеног“, према њиховој локацији у скали најширег спектра електромагнетног зрачења. Што се тиче речи "термографија", она укључује "термо" - температура и "графика" - слика - температурна слика.
Порекло инфрацрвене термографије
Основу овом правцу истраживања поставио је немачки астроном Вилијам Хершел, који је 1800. године спровео истраживање спектра сунчеве светлости. Преносећи сунчеву светлост кроз призму, Хершел је поставио осетљив живин термометар у областима различитих боја на које је сунчева светлост падала. на призму, био подељен.
У току експеримента, када је термометар померен преко црвене линије, открио је да постоји и нека невидљива, али која има приметан ефекат грејања, зрачење.
Зрачење које је Хершел приметио у свом експерименту било је у оном делу електромагнетног спектра који људски вид није перципирао као ниједну боју.Ово је била област „невидљивог топлотног зрачења“, иако је дефинитивно била у спектру електромагнетних таласа, али испод видљиве црвене боје.
Касније ће немачки физичар Томас Зебек открити термоелектричност, а 1829. италијански физичар Нобили ће створити термоелемент заснован на првим познатим термопаровима, чији принцип би се заснивао на чињеници да када се температура мења између два различита метала, одговарајућа разлика потенцијала настаје на крајевима кола састављеног од ових...
Мелони ће ускоро измислити тзв Термоелемент (од термоелемента постављених у серији), и фокусирањем инфрацрвених таласа на њега на одређени начин, моћи ће да детектује извор топлоте на удаљености од 9 метара.
Термоелемент — серијско повезивање термоелемената ради добијања веће електричне снаге или капацитета хлађења (када се ради у термоелектричном или расхладном режиму).
Семјуел Ленгли је 1880. године открио краву у врућини на удаљености од 300 метара. Ово ће се урадити помоћу балометра, који мери промену електричног отпора која је нераскидиво повезана са променом температуре.
Наследник његовог оца Џон Хершел је 1840. године користио евапорограф, којим је добио прву инфрацрвену слику у рефлектованој светлости захваљујући механизму испаравања при различитим брзинама најтањег филма уља.
Данас се за даљинско добијање топлотних слика користе специјални уређаји — термовизири, који омогућавају добијање информација о инфрацрвеном зрачењу без контакта са опремом која се истражује и тренутне визуелизације. Први термовизији били су засновани на фоторезистивним инфрацрвеним сензорима.
До 1918. године, Америцан Кеис је спроводио експерименте са фотоотпорницима, где је примао сигнале због њихове директне интеракције са фотонима. Тако је створен осетљив детектор топлотног зрачења који ради на принципу фотопроводљивости.
ИЦ термографија у савременом свету
Током ратних година, гломазни термовизијски апарати служили су углавном у војне сврхе, тако да се развој термовизијске технологије убрзао након 1940. Немци су открили да се хлађењем пријемника фотоотпорника могу побољшати његове карактеристике.
После 1960-их година појавили су се први преносиви термовизири, уз помоћ којих спроводе дијагностику зграда. Били су то поуздани алати, али са сликама лошег квалитета. Осамдесетих година прошлог века термовизија је почела да се уводи не само у индустрију, већ иу медицину. Термалне камере су калибрисане да дају радиометријску слику - температуре свих тачака на слици.
Прве гасно хлађене термалне камере приказивале су слику на црно-белом ЦРТ екрану са катодном цеви. Већ тада је било могуће снимати са екрана на магнетну траку или фото папир. Јефтинији модели термо камера су засновани на видикон цевима, не захтевају хлађење и компактнији су, иако термовизија није радиометријска.
До 1990-их, матрични инфрацрвени пријемници постали су доступни за цивилну употребу, укључујући низ правоугаоних инфрацрвених пријемника (осетљивих пиксела) инсталираних у фокалној равни сочива уређаја. Ово је било значајно побољшање у односу на прве ИЦ пријемнике за скенирање.
Квалитет термалних слика је побољшан, а просторна резолуција је повећана. Просечни савремени матрични термовизири имају пријемнике са резолуцијом до 640 * 480 — 307.200 микро-ИР пријемника. Професионални уређаји могу имати већу резолуцију — преко 1000 * 1000.
Технологија ИЦ матрице еволуирала је 2000-их. Појавили су се термовизијски апарати са радним опсегом дугих таласних дужина — сенсинг таласних дужина од 8 до 15 микрона и средњих таласних дужина — дизајнираних за таласне дужине од 2,5 до 6 микрона. Најбољи модели термовизира су потпуно радиометријски, имају функцију преклапања слике и осетљивост од 0,05 степени или мање. Током протеклих 10 година, цена за њих је смањена више од 10 пута, а квалитет је побољшан. Сви савремени модели могу да комуницирају са рачунаром, анализирају саме податке и представљају погодне извештаје у било ком прикладном формату.
Топлотни изолатори
Термоизолатор укључује неколико стандардних делова: сочиво, екран, инфрацрвени пријемник, електронику, контроле мерења, уређај за складиштење. Изглед различитих делова може се разликовати у зависности од модела. Термовизир ради на следећи начин. Инфрацрвено зрачење се фокусира помоћу оптике на пријемник.
Пријемник генерише сигнал у облику напона или променљивог отпора. Овај сигнал се доводи до електронике, која формира слику - термограм - на екрану.Различите боје на екрану одговарају различитим деловима инфрацрвеног спектра (свака нијанса одговара сопственој температури), у зависности од природе дистрибуције топлоте на површини објекта који испитује термовизир.
Екран је обично мали, има високу осветљеност и контраст, што вам омогућава да видите термограм у различитим условима осветљења. Поред слике, екран обично приказује додатне информације: ниво напуњености батерије, датум и време, температуру, скалу боја.
ИР пријемник је направљен од полупроводничког материјала који генерише електрични сигнал под утицајем инфрацрвених зрака који падају на њега. Сигнал обрађује електроника која формира слику на дисплеју.
За контролу постоје тастери који вам омогућавају да промените опсег мерених температура, прилагодите палету боја, рефлексивност и емисију позадине, као и да сачувате слике и извештаје.
Датотеке дигиталних слика и извештаја обично се чувају на меморијској картици. Неки термовизири имају функцију снимања гласа, па чак и видеа у визуелном спектру. Сви дигитални подаци сачувани током рада термовизијске камере могу се прегледати на рачунару и анализирати помоћу софтвера који се испоручује са термовизијском камером.
Такође видети:Бесконтактно мерење температуре током рада електричне опреме