Jak poprawnie wykonać termowizję

Podstawowe prawidłowe ustawienia kamery termowizyjnej podczas badań

Ustawienia kamery termowizyjnej

Jak wykonać termowizję

Zdolność do robienia wyraźnych zdjęć jest jednym z kluczowych czynników odróżniających dobrego operatora termografistę od przeciętnego. Podczas pracy z zaawansowaną kamerą termowizyjną, wiele edycji można wykonać po inspekcji wykorzystując dedykowane oprogramowanie, aby zoptymalizować obraz. Istnieją jednak trzy właściwości, które są kluczowe, aby poprawnie wykonać termowizję i są ustalane i kontrolowane w momencie wykonania zdjęcia: współczynnik D:S, ostrość i zakres temperatur.

Współczynnik relacji D:S

Współczynnik D:S określa, jak daleko można “widzieć” za pomocą kamery termowizyjnej. Kamera termowizyjna może wychwycić źródło ciepła, o ile zajmuje ono co najmniej jeden piksel na detektorze. Aby jednak dokładnie ocenić temperaturę obiektu, musi on jednak zajmować co najmniej obszar 3×3 pikseli na detektorze/ekranie. Aby ludzki mózg mógł zarejestrować typ obiektu (drzewo? zwierzę? samochód?), musi on zajmować co najmniej obszar 8×8 pikseli. Aby człowiek był w stanie odróżnić jedną osobę od drugiej, na ekranie musi znajdować się obszar co najmniej 12×12 pikseli.

Stosunek D:S oznacza “odległość do stosunku średnicy powierzchni”, a dokładniej stosunek odległości między obiektem a obserwatorem do średnicy piksela dla tej odległości. Oczywiście, im większy
ten stosunek dla kamery, tym więcej szczegółów może uzyskać na temat obserwowanego obiektu z danej odległości. Mówiąc inaczej, im większy jest ten współczynnik, tym dalej kamera może się znajdować spełniając minimalny próg rozdzielczości wykrywania do zidentyfikowania obiektu. Jeśli wybrano kamerę bez wystarczającego współczynnika D:S, obraz nie może zawierać wystarczającej ilości informacji do późniejszej analizy.

1x1 pojedynczy sygnał
3x3 pomiar temp.
8x8 identyfikacja typu obiektu
12 x12 rozróżnianie obiektów
jak wykonać termowizję

Współczynnik D:S kamery może być bez problemu wykorzystany do obliczenia maksymalnego zasięgu obserwacji. Znając przybliżony rozmiar obiektu, należy podzielić go przez współczynnik, zgodnie z naszym celem, jak opisano powyżej [3 dla dokładnego pomiaru, 8 dla rozpoznania, 12 dla identyfikacji] i pomnożyć przez współczynnik D:S. W ten sposób uzyskamy maksymalny zasięg obserwacji.

Ostrość

Podczas wykonywania zdjęć termowizyjnych konieczne jest ustawienie ostrości kamery na badanym obiekcie. Ze względu na wyjątkową naturę kamer termowizyjnych, nieodpowiednie ustawienie ostrości spowoduje nie tylko rozmyty obraz, ale także niedokładność pomiaru temperatury. I jest bardzo niewiele możliwości, aby potem poprawić niewłaściwe, niedokładne pomiary za pomocą oprogramowanie podczas obróbki zdjęć.

Jak wykonać termowizję

Zakres temperatur

Istnieją dwie zasady, jeśli chodzi o wybór właściwego zakresu temperatur:
1. Mierzona temperatura musi mieścić się w zakresie.
2. Zakres temperatury powinien być jak najmniejszy

Jeżeli mierzona temperatura obiektu przekracza aktualny zakres temperatury kamery termowizyjnej, nie zostanie ona dokładnie zarejestrowana przez kamerę, obiekt ma wyższą temperaturę [zdjęcie po lewej, zakres temperatur -20 do 150 st. C].

Również podczas pomiaru sceny w stosunkowo wąskim przedziale temperatur, nierozsądny jest wybór zbyt szerokiego zakresu temperatur, a sam pmiar nie ma sensu [zdjęcie po prawej, zakres temperatur od 0 do 600 st. C]. Obraz będzie wtedy wyglądał na matowy, a wiele szczegółów rozkładu temperatury zostanie pominiętych.

Wszystkie kamery Fotric są wyposażone w opcję inteligentnego zakresu temperatur, w którym kamera dostosuje zakres temperatur odpowiedni dla danej sceny.

Jak wykonać termowizję - zakres temperatur

Jak wykonać termowizję - pomiar emisyjności [e]

Prawidłowe założenie emisyjności jest kluczem do pomiaru temperatury za pomocą kamery termowizyjnej. Każdy producent dostarcza wprawdzie swoje tabele emisyjności materiału, co w typowych zastosowaniach jest wystarczające. Należy jednak zwrócić uwagę, że emisyjność obiektu różni się również w zależności od tekstury powierzchni, temperatury i długość fali padającej na obiekt. Dlatego też jeżeli zajdzie taka potrzeba można dokładnie ustalić emisyjność konkretnego obiektu eksperymentalnie.

Oto kilka praktycznych metod pomiaru emisyjności powierzchni.
1. Nałożenie taśmy o znanej emisyjności na obiekt: należy nałożyć taśmę o znanej emisyjności na daną powierzchnię i ustawić parametr emisyjności w kamerze termowizyjnej. Ponieważ temperatura nowej powierzchni powinna być zgodna z temperaturą z obiektu, możemy uzyskać temperaturę i ponownie dostosować ustawienie emisyjności kamery termowizyjnej samego obiektu, aż temperatura na obu powierzchniach będzie zgodna.

2. Za pomocą termopary [czujnik temperatury]: zmierzyć temperaturę powierzchni za pomocą termopary i ponownie wyregulować ustawienie emisyjności na kamerze termowizyjnej do momentu aż odczyt będzie zgodny z odczytem termopary. Warunkiem jest, aby termopara była bardzo czuła, w pełni stykała się z powierzchnią i miała niski poziom rozpraszania ciepła.

3. Utworzenie pseudo-czarnego ciała na badanym obiekcie: wywiercony otwór [stosunek średnicy do głębokości 1:3] na ciele przewodzącym ciepło zachowuje się jak ciało czarne o emisyjności bliskiej 1. Aby wykorzystać tę właściwość, należy ustawić ostrość na dnie otworu. Wtedy można określić emisyjność obiektu.

Jak wykonać termowizję - pomiar emisyjności [e]

Jak wykonać termowizję - kiedy wykorzystać TWB [Thermal White Balance]

Tryb TWB to opatentowany algorytm obrazowania FOTRIC. Pomaga on wyróżnić subtelne różnice temperatury na obrazie termowizyjnym, gdy występują punkty skrajne temperatury.

Po włączeniu TWB można zobaczyć szczegółową różnicę temperatur na rurze. Gdy czujnik TWB nie jest włączony, wstęga palety przedstawia temperaturę w sposób liniowy [pewna długość wstęgi wyświetla taką samą proporcję różnicy temperatur w całym zakresie temperatur].

TWB off

Jak wykonać termowizję - kiedy wykorzystać TWB [Thermal White Balance]

TWB on

Jak wykonać termowizję - kiedy wykorzystać TWB [Thermal White Balance]

Jednak takie odwzorowanie nie zawsze jest odpowiednie. Ekstremalne punkty temperatury na obrazie mogą podnieść górną granicę palety, pozostawiając duże fragmenty wstążki reprezentujące kilka pikseli. Podwyższony zakres temperatur może łatwo zamazać różnice wizualne w niższych temperaturach.

TWB zasadniczo przeskalowuje wstęgę palety w oparciu o liczbę pikseli reprezentujących każdy zakres temperatur. W rezultacie rozkład temperatury całego obrazu jest wyraźniejszy i czytelniejszy.

Tryb TWB jest niezbędny, gdy obecność wartości odstającej temperatury zaciemnia naszą ocenę rozkładu temperatury poprzez pominięcie subtelnych zmian temperatury. Na przykład w przemyśle metalurgicznym lub podczas termowizji domu przy gorącym oświetleniu. Jednak w przypadku zadań lokalizowania usterek lepiej, aby anomalie były jak najbardziej widoczne wizualnie. Włączenie TWB prawdopodobnie znormalizuje wizualny wpływ anomalii na obraz, co nie będzie rezultatem pożądanym.

Jak wykonać termowizję - unikanie zakłóceń fal odbitych

Jeśli w pobliżu mierzonego obiektu znajduje się silne źródło promieniowania podczerwonego, a emisyjność obiektu jest stosunkowo niska, istnieje duże prawdopodobieństwo, że pomiar temperatury będzie obarczony błędem z powodu odbitych zakłóceń.

W idealnej sytuacji, podczas inspekcji, jeśli w pobliżu znajduje się niepożądane źródło ciepła, najlepszym rozwiązaniem jest osłonięcie mierzonego obiektu przed promieniowaniem. Jeśli ekranowanie obiektu lub źródła zakłóceń jest niepraktyczne, można zmienić kąt obserwacji. Należy stosować zasadę, aby stopniowo zmieniać kąt, aż obraz odbitego źródła ciepła nie będzie widoczny na ekranie.

Jak wykonać termowizję - Unikanie zakłóceń fal odbitych​

Jak wykonać termowizję - efekt środowiskowy

Jak wykonać termowizję - efekt środowiskowy

Istnieją pewne warunki środowiskowe, na które należy zwrócić uwagę podczas inspekcji za pomocą kamer termowizyjnych.
Słoneczne niebo wprowadza liczne zakłócenia w podczerwieni dla termografów, zarówno bezpośrednio z góry, jak i odbijając się od powierzchni. Rozsądnie jest unikać przeprowadzania inspekcji termowizyjnej podczas nieprzysłoniętego słońca. Zgodnie z tą samą logiką, należy również pamiętać o obecności silnych żarówek lub innych silnych źródeł ciepła [promieniowania podczerwonego], ponieważ wpływają one również na temperaturę obiektu znajdującego się w ich pobliżu. Opady również nie są dobre dla inspekcji termicznej, ponieważ śnieg, lód i deszcz mają wysoką emisyjność i nie przepuszczają dobrze promieniowania podczerwonego. Ponadto mokra powierzchnia może nasilać efekt konwekcji wraz z parowaniem i prowadzić do tymczasowego błędu w pomiarach temperatury.

Pochmurny dzień jest idealny do przeprowadzania termowizji na zewnątrz, ponieważ gęste chmury blokują większość promieniowania słonecznego i promieniowania nieba.

Wiatr lub przeciąg [silna konwekcja] mogą również wpływać na pomiar temperatury kamerą termowizyjną. Jeśli powietrze jest nieruchome, jego temperatura w pobliżu powierzchni obiektu osiąga równowagę z temperaturą powierzchni obiektu. Jednakże, jeśli powietrze przepływa, będzie ono stale odbierać ciepło z powierzchni obiektu. Efekt ten zwiększa się wraz z większą różnicą temperatury pomiędzy powierzchnią obiektu, a otoczeniem i wyższą wilgotnością na powierzchni.

Jak wykonać termowizję - Efekt środowiskowy

Obecność w powietrzu aerozoli [kurz, sadza, dym i mgła] może również wpływać na pomiar temperatury za pomocą kamery termowizyjnej, zwłaszcza w wysokich stężeniach. Chociaż prawdą jest, że kamera termowizyjna może widzieć przez większość z tych warunków utrudniających widzenie człowiekowi, to jednak takie zawieszone cząsteczki są wysoce emisyjne i mogą wywoływać efekt rozpraszania w podczerwieni w zależności od ich rozkładu i wielkości, co może oczywiście zmniejszyć dokładność pomiarów.

Jak wykonać termowizję - wybór palety kolorów

Wybór palety zależy w dużej mierze od rozkładu temperatury obserwowanego obiektu i celu inspekcji.
Tęczowa paleta [reinbow] jest idealna do zastosowań, w których użytkownik musi zwracać uwagę na minimalne zmiany temperatury w większej scenie.Tęczowa paleta [reinbow HC] może wykrywać niewielkie zmiany temperatury nawet w warunkach niskiego kontrastu, co czyni ją doskonałym wyborem do inspekcji budynków.
Paleta Iron jest szeroko stosowana w wielu aplikacjach ogólnego przeznaczenia, takich jak inspekcje elektryczne lub mechaniczne. Jest wyświetlana w sposób, w którym gorące punkty są reprezentowane przez ciepłe kolory, takie jak żółty i biały, podczas gdy zimniejsze punkty są wyświetlane w głębokich fioletach lub czerniach.
W niektórych obiektach, gdzie występują nadmierne różnice temperatury, takich jak instalacje petrochemiczne, wybór palety kolorów o wysokim kontraście, taką jak reinbow może łatwo wprowadzić w błąd z powodu przytłaczającej reprezentacji kolorów. W tym wypadku prosta paleta, taka jak szara lub biała, może najlepszym wyborem.

Jak wykonać termowizję - wybór palety kolorów

Zamówienia i zapytania:

Jeżeli jesteś zainteresowany zakupem produktu lub dodatkową informacją prosimy o wybór opcji poniżej i przesłanie do nas maila z podaniem konkretnego produktu lub problemu do rozwiązania, oraz informacji kontaktowych:

W przypadkach bardzo pilnych jesteśmy zawsze dostępni telefonicznie.
Kamery Fotric - termowizja w przemyśle

Więcej informacji o wykorzystaniu termowizji w budownictwie i przemyśle:

Kamery z obiektywem stałym
Kamery z obiektywem manualnym
Kamery z obiektywem automatycznym
Ultradźwiękowa kamera akustyczna