Infrarød termografi og termisk avbildning

Å måle overflatetemperaturen ved å registrere parametrene for varmestrålingen som sendes ut av den ved hjelp av elektrooptiske enheter kalles infrarød termografi. Som du kan gjette, i dette tilfellet overføres varmen fra den undersøkte overflaten - til måleanordningen, i form infrarøde elektromagnetiske bølger.

Moderne elektrooptiske enheter for infrarød termografi kan måle strømmen av infrarød stråling og, basert på de oppnådde dataene, beregne temperaturen på overflaten som måleutstyret samhandler med.

Selvfølgelig er en person i stand til å fornemme infrarød stråling og kan til og med føle temperaturendringer innen hundredeler av en grad med nerveender på overflaten av huden. Men med så høy følsomhet er ikke menneskekroppen tilpasset til å oppdage relativt høye temperaturer ved berøring uten å skade helsen. I beste fall er dette beheftet med brannskader.

Og selv om menneskets følsomhet for temperatur viser seg å være like høy som hos dyr som er i stand til å oppdage byttedyr ved varme i totalt mørke, vil han likevel før eller siden trenge et mer følsomt instrument som kan fungere i et bredere temperaturområde enn naturlig fysiologi muliggjør...

Tross alt ble et slikt verktøy utviklet. Først var dette mekaniske enheter, og senere overfølsomme elektroniske. I dag ser disse enhetene ut til å være de vanlige egenskapene når termisk kontroll må utføres for å løse noen av de utallige tekniske problemene.

Selve ordet «infrarød», eller forkortet «IR», betegner plasseringen av hetebølger «bak det røde», i henhold til deres plassering i skalaen til det bredeste spekteret av elektromagnetisk stråling. Når det gjelder ordet "termografi", inkluderer det "termo" - temperatur og "grafisk" - bilde - temperaturbilde.

Opprinnelsen til infrarød termografi

Grunnlaget for denne forskningslinjen ble lagt av den tyske astronomen William Herschel, som drev forskning med sollysspektra i 1800. Ved å sende sollys gjennom et prisme, plasserte Herschel et følsomt kvikksølvtermometer i områder med forskjellige farger som sollyset falt på. på prismet, ble delt.

I løpet av eksperimentet, da termometeret ble flyttet forbi den røde linjen, fant han ut at det også var en del usynlig, men med merkbar oppvarmingseffekt, stråling.

Strålingen som Herschel observerte i eksperimentet sitt var i det området av det elektromagnetiske spekteret som ikke ble oppfattet av menneskelig syn som noen farge.Dette var området for "usynlig varmestråling", selv om det definitivt var i spekteret av elektromagnetiske bølger, men under det synlige røde.

Senere skulle den tyske fysikeren Thomas Seebeck oppdage termoelektrisitet, og i 1829 ville den italienske fysikeren Nobili lage en termopil basert på de første kjente termoelementene, hvis prinsipp ville være basert på det faktum at når temperaturen endres mellom to forskjellige metaller, tilsvarende en potensiell forskjell oppstår i endene av kretsen som består av disse ...

Meloni vil snart finne opp den såkalte En termopil (fra termopæler installert i serie), og ved å fokusere infrarøde bølger på den på en bestemt måte, vil kunne oppdage en varmekilde i en avstand på 9 meter.

Termopil — seriekobling av termoelementer for å oppnå større elektrisk kraft eller kjølekapasitet (ved drift i henholdsvis termoelektrisk eller kjølemodus).

Samuel Langley oppdaget i 1880 ei brunstig ku på 300 meters avstand. Dette vil bli gjort ved hjelp av et balometer, som måler endringen i elektrisk motstand som er uløselig knyttet til en endring i temperaturen.

Hans fars etterfølger, John Herschel, brukte i 1840 en evaporograf, som han fikk det første infrarøde bildet i reflektert lys takket være mekanismen for fordampning ved forskjellige hastigheter av den tynneste oljefilmen.

I dag brukes spesielle enheter for fjerninnhenting av termiske bilder - termiske kameraer, som gjør det mulig å få informasjon om infrarød stråling uten kontakt med utstyret som undersøkes og umiddelbar visualisering. De første termiske kameraene var basert på fotoresistive infrarøde sensorer.

I 1918 gjennomførte American Keys eksperimenter med fotomotstander, hvor han mottok signaler på grunn av deres direkte interaksjon med fotoner. Dermed ble det opprettet en følsom detektor for termisk stråling, som arbeider etter prinsippet om fotokonduktivitet.

IR-termografi i den moderne verden

I løpet av krigsårene tjente voluminøse termiske kameraer hovedsakelig militære formål, så utviklingen av termisk bildeteknologi akselererte etter 1940. Tyskerne fant ut at ved å avkjøle fotomotstandsmottakeren kan du forbedre egenskapene.

Etter 1960-tallet dukket de første bærbare termiske kameraene opp, ved hjelp av disse utfører de diagnostikk av bygninger. De var pålitelige verktøy, men med bilder av dårlig kvalitet. På 1980-tallet begynte termisk bildebehandling å bli introdusert ikke bare i industrien, men også i medisin. De termiske kameraene ble kalibrert for å gi et radiometrisk bilde - temperaturene på alle punkter i bildet.

De første gasskjølte termiske kameraene viste bildet på en svart-hvitt CRT-skjerm med et katodestrålerør. Allerede da var det mulig å ta opp fra skjermen til magnetbånd eller fotopapir. Billigere modeller av termiske kameraer er basert på vidicon-rør, krever ikke kjøling og er mer kompakte, selv om termisk bildebehandling ikke er radiometrisk.

På 1990-tallet ble infrarøde matrisemottakere tilgjengelige for sivil bruk, inkludert matriser av rektangulære infrarøde mottakere (sensitive piksler) installert i brennplanet til enhetens linse. Dette var en betydelig forbedring i forhold til de første skannede IR-mottakerne.

Kvaliteten på de termiske bildene har blitt bedre og den romlige oppløsningen har økt. Gjennomsnittlige moderne matrisetermiske kameraer har mottakere med en oppløsning på opptil 640 * 480 — 307 200 mikro-IR-mottakere. Profesjonelle enheter kan ha en høyere oppløsning — over 1000 * 1000.

IR-matriseteknologi utviklet seg på 2000-tallet. Termiske kameraer har dukket opp med et lang bølgelengde driftsområde - sensing bølgelengder fra 8 til 15 mikron og middels bølgelengder - designet for bølgelengder fra 2,5 til 6 mikron. De beste modellene av termiske kameraer er fullstendig radiometriske, har en bildeoverleggsfunksjon og en følsomhet på 0,05 grader eller mindre. I løpet av de siste 10 årene har prisen for dem sunket mer enn 10 ganger, og kvaliteten har blitt bedre. Alle moderne modeller kan samhandle med en datamaskin, analysere selve dataene og presentere praktiske rapporter i et hvilket som helst passende format.

Varmeisolatorer

Den termiske isolatoren inkluderer flere standarddeler: linse, skjerm, infrarød mottaker, elektronikk, målekontroller, lagringsenhet. Utseendet til de ulike delene kan variere avhengig av modell. Termokameraet fungerer som følger. Den infrarøde strålingen fokuseres av optikken på mottakeren.

Mottakeren genererer et signal i form av en spenning eller variabel motstand. Dette signalet føres til elektronikken, som danner et bilde - et termogram - på skjermen.Ulike farger på skjermen tilsvarer ulike deler av det infrarøde spekteret (hver nyanse tilsvarer sin egen temperatur), avhengig av arten av varmefordelingen på overflaten av objektet som undersøkes av termokameraet.

Displayet er vanligvis lite, har høy lysstyrke og kontrast, som lar deg se termogrammet under forskjellige lysforhold. I tillegg til bildet viser displayet vanligvis tilleggsinformasjon: batteriladenivå, dato og klokkeslett, temperatur, fargeskala.

IR-mottakeren er laget av et halvledermateriale som genererer et elektrisk signal under påvirkning av infrarøde stråler som faller på den. Signalet behandles av elektronikk som danner et bilde på skjermen.

For kontroll er det knapper som lar deg endre rekkevidden av målte temperaturer, justere fargepaletten, refleksjonsevnen og bakgrunnsutslippet, samt lagre bilder og rapporter.

Digitale bilde- og rapportfiler lagres vanligvis på et minnekort. Noen termiske kameraer har funksjonen til å ta opp tale og til og med video i det visuelle spekteret. Alle digitale data som er lagret mens du bruker termokameraet kan ses på en datamaskin og analyseres ved hjelp av programvaren som følger med termokameraet.

Se også:Berøringsfri temperaturmåling under drift av elektrisk utstyr