Termografia

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 15.10.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Infrapunatermografia , lämpökuva tai lämpövideo , on tieteellinen menetelmä termogrammin saamiseksi - infrapunasäteissä oleva kuva, joka näyttää kuvan lämpötilakenttien jakautumisesta. Lämpökamerat havaitsevat säteilyn sähkömagneettisen spektrin infrapuna-alueella (noin 0,9-14 mikronia) ja luovat tämän säteilyn perusteella kuvia, joiden avulla voit määrittää ylikuumentuneet tai alijäähtyneet paikat. Koska infrapunasäteilyä lähettävät kaikki kohteet, joilla on lämpötila, Planckin mustan kehon säteilyn kaavan mukaan termografian avulla voit "nähdä" ympäristön näkyvän valon kanssa tai ilman. Kehon lämpösäteilyn intensiteetti kasvaa sen lämpötilan noustessa, joten termografian avulla voit nähdä lämpötilan jakautumisen kehon pinnalla. Kun katsomme lämpökameran läpi, lämpimät esineet näkyvät paremmin ympäristön taustaa vasten; ihmiset ja lämminveriset eläimet näkyvät paremmin ympäristössä sekä päivällä että yöllä. Tämän ansiosta termografia voi löytää sovelluksen armeijassa ja turvallisuuspalveluissa.

Termogrammien luominen lämpökuvista on löytänyt monia sovelluksia. Palomiehet käyttävät niitä esimerkiksi savullisten ihmisten havaitsemiseen ja tulipalojen sytyttämiseen. Voimalinjalaitteet havaitsevat lämpökuvauksen avulla ylikuumenemisen risteyksissä ja osissa hätätilanteessa, joka edellyttää mahdollisen vaaratilanteen poistamista. Kun lämmöneristys epäonnistuu , rakentajat voivat nähdä lämpövuotoja ja estää jäähdytys- tai lämmitysilmastointijärjestelmien toimintahäiriöt . Joihinkin luksusautoihin on asennettu myös kuvia ottavia lämpökameroita kuljettajan avuksi, kuten joihinkin Cadillac -malleihin vuodesta 2000 lähtien. Myös tietyt kehon fysiologiset toiminnot, jotka vaativat tarkempaa huomiota ihmisillä ja lämminverisilla eläimillä, voidaan tarkkailla lämpökuvauksella. [yksi]

Nykyaikaisten lämpökuvausjärjestelmien ulkonäkö ja toiminta ovat usein samanlaisia ​​kuin televisiojärjestelmät. Mahdollisuus nähdä infrapunassa on niin hyödyllinen ominaisuus, että tällaisten kuvien tallentaminen on usein toissijainen toiminto. Siksi tallennusyksikköä ei aina ole saatavilla.

Nykyaikaiset lämpökuvausvastaanottimet voidaan jakaa kahteen tyyppiin:

Ensimmäinen tyyppi - jäähdyttämättömät mikrobolometrit - toimivat huoneenlämmössä, ovat kooltaan pieniä ja suhteellisen halpoja, koska jäähdytysjärjestelmää ei ole, niillä on perustavanlaatuisia rajoituksia nopeudessa ja herkkyydessä kaksinkertaisen konversion vuoksi (IR-valo lämmittää alueen, alue riippuu lämpötilasta). Haitat eivät kuitenkaan estä niitä valtaamasta 95 % lämpökuvausmarkkinoista merkittävien etujen ja ennen kaikkea hinnan vuoksi.

Toinen tyyppi on jäähdytetyt puolijohdekiteet (InSb, InAs, HgCdTe jne.) kaksiulotteisten FIZ-kondensaattorien tai pn-liitosten (diodien) muodossa, jotka on yhdistetty pikseli kerrallaan indium- (In)-mikropilarien läpi flip-chip-menetelmällä. piistä olevalla lukumikropiirillä (multiplekserillä). Pii itsessään on läpinäkyvää lähes koko IR-alueella, joten siitä ei onnistu tekemään lämpökameraa, jota varten sitä käytetään aktiivisesti IR-optiikan rakentamiseen. Puolijohdevastaanottimilla on yksivaiheisen muunnoksen (IR-valo synnyttää varauksen suoraan) ansiosta paremmat herkkyys- ja nopeusominaisuudet verrattuna bolometreihin (paras vs. paras). Ilman jäähdytystä puolijohdevastaanottimet eivät toimi hyvin - oman lämpönsä vuoksi ne eivät näe ulkopuolelta tulevaa infrapunavaloa linssin läpi. Jäähdyttämiseen on tapana käyttää nestemäistä typpeä (halpa, turvallinen, lähes rajaton mekaaninen resurssi) tai jäähdytyskoneita (melko kallis, rajallinen mekaaninen resurssi, korkea energiankulutus, akustinen ja sähkömagneettinen kohina). Nykyaikaisissa kylmäkoneissa ei ole monia näistä puutteista, ja ne maksavat hyvää rahaa.

Ero infrapunan ja termografian välillä

Infrapunasäteilykuvaus vastaa lämpötiloja välillä 250 °C - 500 °C, kun taas termografia vaihtelee noin -50 °C:sta yli 2000 °C:seen. Joten jotta infrapunavalokuvaus näyttää jotain, kohteen lämpötilan on oltava yli 250 ° C tai kohteen on heijastettava infrapunasäteilyä, joka tulee jostain kuumasta. On huomioitava, että yleisimmät pimeänäkölaitteet vain vahvistavat kohteista heijastuvaa heikkoa valoa, joka syntyy esimerkiksi tähtien valosta tai kuusta, ja niiden kautta on mahdotonta nähdä lämpöä tai työskennellä täydellisessä pimeydessä (ilman aktiivista "IR taskulampun" valaistus).

Passiivinen ja aktiivinen termografia

Kaikki kohteet, joiden lämpötila ylittää absoluuttisen nollan, lähettävät infrapunasäteilyä . Siksi erinomainen tapa mitata lämpömuutoksia on käyttää infrapunanäkölaitetta, yleensä lämpökameravastaanotin pystyy havaitsemaan säteilyn keskipitkällä (3–5 μm) ja pitkällä (8–15 μm) infrapuna-aallonpituudella, joista käytetään nimitystä MWIR ja LWIR ja vastaavat spektri "ikkunoita", joilla on korkea ilmakehän läpäisykyky lähellä maan pintaa.

Passiivisessa termografiassa erityisen kiinnostava on luonnollisen lämpötilatason nousu tai lasku verrattuna ympäristön lämpötilaan. Passiivisella termografialla on monia sovelluksia, kuten ihmisten tarkkailu lavalla tai lääketieteessä. Aktiivisessa termografiassa asia on erilainen - siellä energialähteen on luotava lämpötilakontrasti kiinnostavan kohteen ja taustan välille. Ennakoiva lähestymistapa on tarpeen monissa tapauksissa, joissa tutkittavat osat ovat lämpötasapainossa ympäristönsä kanssa. Nykyaikaiset lämpökamerat mahdollistavat erityisohjelmiston avulla lämpötilan määrittämiseen termogrammin jokaisessa pisteessä.

Termografian edut

Termografian rajoitukset ja haitat

Sovellus

Lämpö-infrapunakamerat muuntavat infrapuna- aaltoenergian näkyväksi valoksi videonäytöllä . Kaikki kohteet, joiden lämpötila on yli 0 kelviniä , lähettävät lämpöä infrapunaenergiaa, joten infrapunakamerat voivat nähdä kaikki kohteet passiivisesti ympäristön valosta riippumatta. Useimmat lämpökamerat näkevät kuitenkin vain yli -50 °C lämpimämpiä kohteita, koska kappaleiden säteilyn intensiteetti on verrannollinen lämpötilaan neljänteen potenssiin (erittäin terävä riippuvuus).

Lämpösäteilyn spektri ja taso riippuvat voimakkaasti kohteen pintalämpötilasta. Näin lämpökamera voi nähdä esineiden lämpötilan. Säteilyyn vaikuttavat kuitenkin myös muut tekijät, jota tekniikan tarkkuus rajoittaa. Esimerkiksi säteily ei riipu pelkästään kohteen lämpötilasta, vaan myös kohteen absorptio-, läpäisevistä ja heijastavista ominaisuuksista. Siten ympäristön alun perin lähettämä säteily heijastuu kohteeseen ja/tai kulkee sen läpi ja lisätään kohteen omaan säteilyyn, jonka laite tallentaa.

Katso myös

Linkit

Lämpökuvausvalmistajien historia

Muistiinpanot

  1. ↑ Lämpökuvat pimeällä moottoritiellä Arkistoitu 27. syyskuuta 2007 Wayback Machinessa  
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa