Termovízia je dobre známa aj u nás, používa sa v rôznych oblastiach vedy, výskumu a praxe najmenej ostatných 25 rokov. Používa sa hlavne v stavebníctve, strojárstve, energetike, elektrotechnike, elektronike, automobilovom priemysle a v medicíne. V energetike umožňuje kontrolu izolácií turbín, lokálnych prehriatí na vedeniach, kontaktoch, transformátoroch, atď. V stavebníctve na kontrolu úniku tepla obvodovými plášťami budov a energovodov. V strojárstve hlavne v konštrukcii tepelných strojov a pri diaľkovej kontrole zariadení, napr. v petrochémii. Použitie v medicíne je známe ako skríningová vyšetrovacia metóda, hlavne mamografia.
Infračervené žiarenie je druhom elektromagnetického žiarenia, ktorého primárnym zdrojom je teplo alebo tepelné žiarenie. Ľudské oko nie je schopné vidieť infračervené svetlo. Avšak termovízna kamera môže detegovať tepelné žiarenie z povrchov objektov a premeniť ich na viditeľnú informáciu o teplotách a potom zobraziť rozloženie teploty v rozličných farbách, ktoré ľudské oko vidí.
Termografická diagnostika
Termografia - termografická diagnostika je označenie metód , ktorými sa mapuje rozloženie teploty na povrchu skúmaných objektov v infračervenej oblasti elektromagnetického spektra. Neoceniteľné vlastnosti termografie pri detekcii a vyhodnotením poruchových stavov, pri zisťovaní a sledovaní teplotných zmien sa využívajú najmä pri pravidelných revíziách a kontrolách v oblasti výroby a distribúcie elektrickej energie, rozvode tepla, pri tepelnej diagnostike budov, sledovaní výrobných procesov a pri chode technologických zariadení.
Termovízna kamera testo 880
Svetovo známy výrobca prenosných meracích prístrojov testo ponúka infrakamery testo 880, ktoré predstavujú špičkovú technológiu v cenovo konkurenčnej dimenzii. Snímací senzor použitý v infrakamere testo 880 je nechladený mikrobolometer typu FPA s rozlíšením 160x120 pixelov ( približne 20 000 bodov ). Meracie spektrum je v rozsahu 8-14 μm a rozsah meraných teplôt je v dvoch meracích rozsahoch -20 ... +100 °C/ 0 ... +350 °C (prepínateľný) s presnosťou ±2 °C ± 2% z nameranej hodnoty. Termická citlivosť senzora (NETD) je lepšia ako 0,1 °C pri 30 °C. Emisivita ε sa dá nastavovať s možnosťou voľby medzi 8 predvolenými povrchmi alebo s jedným užívateľským povrchom so zmenou hodnoty v rozsahu od 0,01 do 1,0.
Infrakamera testo 880 má možnosť použiť výmenné objektívy pre komfortnejšie meranie blízkych, ako aj vzdialených predmetov. Zorný uhol optiky je 32° x 24° a minimálna ohnisková vzdialenosť je 0,1 m (pre štandardný objektív), 12° x 9° / 0,6 m (pre teleobjektív). Geometrické rozlíšenie objektívov je 3,5 mrad /1,3 mrad. S pomocou teleobjektívu je možno zaistiť požadovaný výrez obrazu, ak sa sníma obraz z ťažšie dostupného zariadenia alebo stroja na veľkú vzdialenosť.
Minimálny priemer meraného miesta predstavuje veľkosť 3 x 3 pixelov: teda 10 mm z 1 m (štandardný objektív) a 4 mm z 1 m pre teleobjektív. Obnovovacia frekvencia snímania obrazov je 9 Hz a 33 Hz pre krajiny EU. Zaostrovanie sa dá realizovať ručne a u modelov testo 880-3 aj motoricky. Pre zaistenie jednoduchej obsluhy jednou rukou využíva testo 880 patentovanú technológiu dynamického zaostrovania pomocou motora a obsluhu s 5-smerovým pákovým ovládačom (joystick) a 4 tlačidiel pre navigáciu v obslužnom menu a galérii obrazov.
Dve z týchto tlačidiel slúžia na rýchlu voľbu a okamžitý prístup ku najdôležitejším funkciám prístroja.
Na označenie miesta merania možno použiť laserové zameranie s laserom o vlnovej dĺžke 635nm. Meranie IR obrazov ako aj skutočného obrazu pomocou fotoaparátu, sa spúšťa pomocou tlačidla na rukoväti podobne, ako v prípade spúšte na pištoli.
Testo 880 sa vyznačuje veľkým 3,5" LCD displejom s interpoláciou obrazu na 320x240 pixelov pre dokonalé zobrazenie meraných obrazov a profesionálnu analýzu. IR obrazy sa dajú prezentovať v 8 paletách nastavenia farieb. Pri úplne využívanej obrazovke bez obmedzenia možno pomocou obslužného menu prístroja vykonať spoľahlivú diagnostiku meraných obrazov.
Štandardné meranie IR obrazov je jednobodové ale podľa potreby sa dá na displeji zobrazovať aj dvojbodové meranie, čím sa ľahko vyhodnocujú rozdiely teplôt označených bodov na obraze.
Testo 880 umožňuje automatické určenie najteplejších a najchladnejších bodov v termovíznom obraze a priamo ich zobrazuje na displeji.
V ponuke má testo 3 modely pričom testo 880-2 zobrazujú len IR obraz - snímku. Model testo 880-1/ a -3 umožňujú okrem IR snímky zobraziť aj skutočný obraz zosnímaný pomocou digitálneho fotoaparátu s dvoma výkonnými osvetľovacími LED diódami pre nasvetlenie tmavých priestorov alebo aj ich spoločné zobrazenie vo funkcii PIP ( picture in picture ) čo zjednodušuje dokumentáciu merania. Pri vizuálnom zobrazovaní je zorné pole optiky 33,2° x 25,2° s minimálnou vzdialenosťou zaostrenia 0,4 m. Skutočné obrazy sa zaznamenávajú s rozlíšením 640 x 480 pixelov a na displeji sa obnovujú s frekvenciou 8 ... 15 Hz.
Zachytené IR obrazy a odfotografované skutočné obrazy sa môžu zaznamenávať na SD kartu s kapacitou 1 GB, čo predstavuje asi 800-1000 obrazov vo formáte .bmt; možnosť exportu do .bmp, .jpg, .csv. Vďaka jednoducho vytvorenej adresárovej štruktúre menu sa minimalizuje náročnosť administratívy plánovania, správy obrazov, miest merania a prípravy ciest merania.
Model testo 880-3 umožňuje pripojiť bezdrôtovo aj vlhkostno/teplotnú sondu s meracím rozsahom 0 ... 100 % r.v. / -20 ... +100 °Ctd/ -20 ... +70 °C (teplota vzduchu) s presnosťou ±2 % r.v. / ±0,5 °C (teplota vzduchu). Rovnako jedinečnou funkciou v rozsahu aplikácii v stavebnej termografii je určenie povrchovej vlhkosti pomocou merania dynamickej vlhkosti vzduchu a výpočtu parametrov pre rýchle lokalizovanie miest s rizikom vzniku plesní.
Testo 880 zobrazuje rizikové miesta na základe ručného zadania teploty rosného bodu alebo v prípade použitia vlhkostnej/teplotnej sondy s rádiovým prenosom vykonáva výpočet teploty rosného bodu prístroj a farebne zobrazuje potenciálne rizikové miesta.
Infrakamera testo 880 je napájaná pomocou výmenných Li-Ionových akumulátorov, ktoré sa dajú dobíjať v prístroji alebo rýchlonabíjačke. Prevádzková doba nabitých akumulátorov je asi 5 hodín pri 20 °C.
Prevádzková teplota je -15 ... +40 °C a skladovacia -30 ... +60 °C pri relatívnej vlhkosti 20 % až 80 % bez kondenzácie. Krytie prístroja je IP54. Hmotnosť kamery je 900 g a rozmery sú 152 x 106 x 262 mm
Na držanie má kamera ergonomickú rúčku, kde je umiestnená akubatéria a závit na pripojenie statívu.
Pri prenose zaznamenaných obrazov do PC sa vyžaduje OS Windows XP (Service Pack 2) alebo Windows Vista. Prístroj má výstup mini USB. Tento spolu s prípojkou na napájanie a modulom bezdrôtového prenosu z vlhkostnej sondy je pod krytkou.
Na šošovky infrakamery nebolo použité sklo, pretože to pre infračervené žiarenie nie je priepustné. Namiesto toho je ako materiál šošoviek použité germánium, ktoré síce IR žiarenie prepúšťa, ale má nevýhodu, že je mäkké a navyše drahé. Od verzie 2 Testo 880 preto využíva osvedčenú ochranu optiky IR - ochranné sklo voči prachu a poškriabaniu. To je tiež z germánia. Keďže nie je zakrivené ako šošovky, možné tu dosiahnuť tvrdšiu vrstvu. Keby germánium bolo poškriabané postačuje vymeniť len ochranné sklo nie celú optiku.
Pre spracovanie a vyhodnotenie termografických obrazov dodáva výrobca program, ktorý je súčasťou dodávky každej kamery a spĺňa všetky požiadavky užívateľov na hodnotenie IR obrazov. Výstupom z programu sú histogramy, grafické priebehy teploty v zvolených rezových rovinách a mnoho ďalších.
Do programu sú okrem iného integrované nasledujúce funkcie:
možnosť analyzovať viacero termovíznych obrazov súčasne
tvorba viastránových protokolov
zobrazenie Min-/Max- hodnôt v histogramoch
automatické zobrazenie najteplejších / najchladnejších bodov na obraze
korekcia emivity na časti termovízneho obrazu alebo dokonca na jednotlivé body
Dodávka infrakamery štandardne zahŕňa: kameru včítane kufra, SD-cartu, USB-kábel, software, sieťový adaptér a adaptér na statív. Modely testo 880-2/-3 aj ochranné sklo optiky. Verzia pre profesionálov testo 880-PRO aj teleobjektív, ďalšiu akubatériu, rýchlonabíjačku, slnečný kryt displeja.
Všetky tieto doplnky si možno dokúpiť aj ako príslušenstvo, medzi ktoré patrí aj Al statív, samolepiaca páska s definovanou emisivitou ε=0,95, tmax=300 °C, l=10 m, š=2,5 cm.
Aké sú bežné aplikácie infračervenej termografie?
Nasledujúce aplikácie predstavujú jedinečné schopnosti termovíznej techniky pri riešení problémov.
Účinnosť izolácie
Izolácia sa využíva pre zamedzenie prenosu tepla z jedného miesta na druhé. Infračervená termografia ukazuje jej efektívnosť. Pri prehliadke striech a stien je možno rýchlo objaviť chýbajúcu izoláciu.
Obr. 5 Infračervený obrázok tohto domu ( z snímaný počas chladného zimného dňa) ukazuje nevyhovujúcu tepelnú izoláciu strechy, tepelne neizolovanú pivnicu, úniky tepla cez netesnosti vo dverách a nedostatočnú izoláciu steny pod oknom kde je nástenný radiátor ( vidieť drevené priečky).
Miesta kde je nedostatočná izolácia stien, úniky netesnosťami v dverách, úniky tepla v aplikáciách procesného ohrevu a oveľa viacej je možno nájsť a opraviť.
Termografické meranie
Okrajové podmienky
Predpokladom je rozdiel teplôt medzi vnútornou avonkajšou teplotou aspoň 15 KPríprava
Vusporiadaní je potrebná napred prehliadka miesta pred termografickým snímkovaním. Ďalej je nahliadnutie prípadne vyskúšanie plánu, popisu stavby atď. nutné. Pri príprave stavebnej termografie budovy je nutné , že budova 12 až 24 hodín pred časom merania, vzávislosti od, či sa jedná oľahkú alebo ťažkú budovu, dostatočne vykurovaná (snímanie priehradovej termografie vletných mesiacoch), je možné docieliť quasi rovnovážny stav tepelných tokov. Eventuálne sa nábytok ainé predmety odsunú od stien..Výkon merania
Pri skúške, je nutnému dosiahnuť okrajové podmienky.Prídavné meranie
Okrem vlastných termogramov sa vykonáva veľké množstvo meraní doplnkových veličín. Ako vonkajšia tak aj vnútorná teplota, vdanom prípade povrchové teploty, rýchlosť prúdenia vetra, tlak vzduchu príp. tlaková diferencia.Normálne fotografie
Spravidla pre zlepšenie neskoršieho porovnania sa zosníma normálna fotografia alebo normálne video.Rušivé faktory, obmedzenia
Pri daždi, snehu alebo obmedzeniach hmly nie je možná.
Problémy velektrických zariadeniach
Nedokonalé spojenie, preťažený obvod askraty sú malou časťou problémov vdiagnostike elektrických zariadení pomocou termovíznej techniky.
Nedokonalé spojenie, skraty to sú zdroje strát energie, ale oveľa dôležitejším je hľadisko bezpečnosti aspoľahlivosti, ktoré predstavuje straty vtisíckach korún vprípade výpadku, poškodenia, požiaru či dokonca straty na životoch.
Pri posudzovaní elektrických zariadení pomocou termovíznej kamery je potrebné si pamätať na smernice pre posúdenie teplotných rozsahov utechnických zariadení:
Rozdelenie tried porúch pre stredno- avysokonapäťové zariadenia
TriedaRozsah rozdielov teplôt ( zvýšená povrchová teplota - prevádzková teplota)
Trieda poruchy 0 0 °C < Δ T < 10 °C
Trieda poruchy 1 10 °C < Δ T < 35 °C
Trieda poruchy 2 35 °C < Δ T < 70 °C
Trieda poruchy 3 Δ T > 70 °C
Pre objektívne posúdenie tried porúch merané hodnoty slúžia na zoradenie podľa tried nebezpečenstva.
Vpraxi sa pri termovíznej kontrole vnn zariadeniach sa používa tabuľka klasifikácie tried porúch pri 50% (50-75% a 100%) prúdovej zaťažiteľnosti .
- Kontakty vuzatvorených prístrojoch plnených olejom alebo SF6
Pri uzatvorených prístrojoch slúži meranie povrchovej teploty ako podklad pre vnútorne vystupujúce hodnoty.
Vzásade platí:
1. Absolútna teplota oleja nesmie prekročiť pri tomto 90 °C
2. Tlak plynov SF6 musí byť menší ako je medzný tlak puzdra
3. Pri každom menšom prevádzkovom prúde avyššej povrchovej teplote prístroja je tým nutné okamžite vykonať nápravu.
- Maximálne hodnoty na povrchu materiálov
Pri dosiahnutí nasledujúcich maximálnych hodnôt platí pre absolútne teploty na povrchu materiálov teplotná trieda 3:
- Papier, bavlna - 100 °C
- Plasty - 90°C
- Porcelán, keramika - 130 °C
Opatrenia prijaté vzávislosti od dosiahnutej triedy teploty:
0: žiadne opatrenie
1: údržba pri pravidelnej oprave
2: oprava vykonaná vpriebehu 6 mesiacov
3: akútne opatrenie, čo najrýchlejšia adodatočná oprava, je potrebné znížiť zaťaženie
Rotujúce zariadenia
Vpriemyselných aplikáciách môže termovízna technika odhaliť problémy smotormi, čerpadlami, akompresormi. Keď degraduje vinutie motora, motor spotrebúva viacej energie, ktorá sa premieňa na teplo ( pozri obr. 9 ). Toto prehrievanie môže ďalej poškodiť izoláciu vinutia, následne skrat aprípadne poškodenie motora. Bez infračervenej diagnostiky sa väčšina problémov motora deteguje len po jeho poruche. Preto porucha sa prejavuje ako podstatná strata energie avplýva aj na výrobu..
Ložiska sa opotrebúvajú používaním aznečistením amôžu sa zničiť. Keď trenie vložiskách narastá, motor spotrebúva viacej energie na prekonanie trenia. Nárast spotreby energie sa dá spozorovať, ale príčina nemusí byť zjavná. Infračervená termografia často pomôže určiť príčinu zvýšenej spotreby.
Úniky
Akýkoľvek únik pary, vody alebo vzduchu predstavuje zároveň stratu energie. Termovízna kamera umožňuje lokalizovať úniky, ktoré nie sú normálne detekovateľné.
Termografické prehliadky
Pre úspešné zistenie únikov je potrebné odpovedať na nasledujúce otázky:
Aké vedenie je netesné? (napr. únik vody z kúrenia, rozvodov studenej alebo teplej vody, na to je výhodné kontrolovať tlak pomocou tlakovej sondy)
Určenie miesta úniku pomocou termovíznej kamery na studenovodnom potrubí nie je možné. Tu musí technik použiť iné meracie princípy alebo potrubie provizórne napustiť teplou vodou ( vykurovacou alebo teplou úžitkovou).
Aký spôsobom asi uniká? (kvapky vody na podlahe, zvyšujúca sa vlhkosť voblasti sokla, eventuálne výrazná spotreba vody, atď. )
Aké množstvo média uniká? (údaj vl/časovú jednotku)
Ako hlboko leží ohrozené potrubie?
Leží potrubie v dutine? (napr. podzemný kanál, inštalácia vpodlahe alebo v podloží).
Aké rozdiely teplôt možno očakávať vprípade úniku? (dôležité či pri vykurovacej vode sa porucha javí vprívodnom alebo spiatočnom potrubí.
Aké podlahové vrstvy sú na pravdepodobnom mieste poruchy? (dôležité sú napr. mramorová dlažba, dlaždičky alebo drevená podlaha, atď.)
Leží nad predpokladaným poškodeným potrubím podlahové vykurovanie??
Je vblízkosti vyšetrovanej oblasti nejaký silný zdroj tepla? (radiátor, pec, atď, aké silné zdroje ohrevu alebo odrazu sa nachádzajú vrozsahu prenikajúcej poruchy)
Ako dlho na akú výšku je médium zahriate? (Pozor pri tepelných čerpadlách to trvá veľmi dlho anajvyššia teplota je obmedzená!
Podlahové vykurovanie rovnako limitované jeho maximálnou teplotou napájacej vody!)
Všeobecné smernice pre použitie termovíznej termografie
Nestačí si zakúpiť alebo požičať termovíznu kameru ajednoducho zosnímať termovízne obrazy. Existuje niekoľko odporúčaní pre získanie presných azmysluplných výsledkov..
Školenie
Školenie sa dá získať pomocou seminárov, literatúry, čerpania zdrojov na internete avškole. Je dôležité mať dostatočné vedomosti z teórie infračerveného žiarenia a prenosu tepla pre správne interpretovanie výsledkov na termovíznych snímkach. Existuje veľa certifikačných programov, na ktorých sa dá získať osvedčenie, ale pochopenie základov fyziky žiarenia je kľúčové.
Skúsenosti
Po pochopení ako pracuje termovízna technika, je skúsenosť ďalším dôležitým krokom. Čím viacej času strávite vyhodnocovaním infračervených obrazov aprácou za kamerou, tým viacej sa naučíte. Tieto skúsenosti Vám pomôžu pri určovaní kde je alebo nie je skutočný problém. Ako príklad, na obrázku je vidieť, že jeden vodič je teplejší ako ostatné, ale môže to byť spôsobený aj tým, napr. že len tento vodič je pod prúdom ( zapojený je len tento okruh).
Experimenty
Skúšanie aexperimenty sú kľúčové pri vašej ceste stať sa dobrým termografickým diagnostikom. Práve tak ako Vaše oči sú zvyknuté na viditeľné svetlo aumožňujú Vám to interpretovať to čo vidíte, tak aj skúšanie stermovíznou kamerou Vám umožní interpretovať adiagnostikovať termovízne obrazy.
Zaostrenie
Správne zaostrenie je jednoducho najdôležitejší aspekt dobrého termovízneho obrazu. Práve tak, ako je zaostrenie dôležité pri klasickej fotografii, je zaostrenie dôležité aj pri presnom meraní teploty vtermovízií. Rozmazaný obraz dovoľuje vyhodnotiť len priemernú teplotu na ploche anie presne vjednotlivých bodoch. Iné hľadiská termografie, ako sú merací rozsah, emisivita, maximálna a minimálna teplota alebo zvolená paleta farieb možno modifikovať aj neskôr. Ale nesprávne zaostrenie obrazu sa už nedá opraviť.
Obmedzenia
Termovízne kamery zobrazujú infračervené žiarenie emitované zobjektov, ktoré je funkciou teploty povrchu objektov. Avšak žiarenie merané termovíznou kamerou nezávisí len od teploty, ale je aj funkciou emisivity.
Pochopenie emisivity je veľmi dôležité. Emisivita objektu je jeho schopnosť vyžarovať energiu. Ak sa pozeráme na infračervené spektrum, kus hliníka alebo skla sa javia, ako infračervené zrkadlo. Takže horúci bod na obraze môže byť vskutočnosti len odraz teplejšieho tela pracovníka - merača anie skutočný problém meraného objektu. Pri diagnostike je výhodne mať tabuľku emisivít rozličných materiálov, ale merač musí byť schopný určiť neznámu emisivitu pomocným meraním. Kamera aplikuje nastavenú emisivitu na celý obrázok alen pomocou výkonného programu na spracovanie protokolov sa dá urobiť zmena nastavenia emisivity pre celý obrázok alebo pre niektoré body či plochy.
Meraný objekt teda odráža aabsorbuje aj časť žiarenia emitovaného okolím. Žiarenie emitované objektom aodrazené žiarenie sú tiež ovplyvňované absorpciou atmosféry.
Kamera pre správne meranie teploty musí byť nastavená s uvážením správnej emisivity, teploty pozadia, teploty vzduchu avzdialenosti od cieľa.
Ak je to možné je dobré voliť povrchy svysokou emisivitou avylúčiť povrchy snízkou emisivitou, pretože tie majú tendenciu chovať sa ako zrkadlá anarastá nebezpečenstvo nepresného merania zdôvodu odrazov. Odrazivé povrchy sa dajú merať sprijateľnou presnosťou, ak ich povrchová teplota je podstatne vyššia, ako je teplota okolitých objektov. Ak to nie možno dodržať, potom sa musí zaistiť tienenie lesklých povrchov voči okolitých žiaričom (ak je to možné)..
Správne posúdenie termovíznych obrazov, ak sa nesnímali aj konvenčné fotografie môže byť ťažké. Zvyčajne, najlepšie pre osoby, ktoré interpretujú výsledky je mať kdispozícii aj konvenčnú fotografiu snímaného objektu. Prinajlepšom štandardná ( nie infra) fotografia by mala byť zosnímaná zmeraného objektu tak, aby sa zaistila perspektíva objektu.
Výhody termografie
možnosť získať viditeľný obraz pre porovnanie teplôt na veľkej ploche
je schopná vreálnom čase zachytiť aj pohybujúce sa ciele
umožňuje nájsť poškodené súčiastky pred ich haváriou
meranie voblastiach nedostupných anebezpečných pre iné metódy
je to nedeštrukčná metóda testovania
Oblasti použitia infrakamery testo 880:
Preventívna údržba mechanických súčasti strojov a zariadení (ložiská, skrine, spojky...)
Preventívnej údržbe elektrických zariadení a strojov (poistkové skrine, rozvádzače)
Analýza energetickej účinnosti v stavebníctve (úniky vzduchu, tepelné mosty, poruchy v izolácií), resp. kontrola stavieb po rekonštrukcii
Analýza poškodení plesňami resp. ohrozených stavebných prvkov
Analýza HVAC inštalácii , napr. podlahové vykurovanie v prípade zakrytia alebo úniky
Monitorovanie výroby a zaistenia kvality výrobkov, v potravinárstve, energetike, strojárstve...
Kontrola elektrických súčiastok, napr. plošných spojov počas vývoja avýskumu....
Amnoho ďalších aplikácií.
Viacej informácii oinfrakamere testo 880 získate na:
K - TEST, s.r.o.
Letná 40
042 60 Košice
Tel./fax: 055 6253633, 055 6255150
0905522488
ktest@iol.sk
www.ktest.sk
