Termografija

Kaj je IR sevanje

Naše oči so zasnovane za zaznavanje elektromagnetnega sevanja v vidnem spektru svetlobe. Vse ostale oblike elektromagnetnega sevanja, ko na primer infrardeče, so nevidne človeškemu očesu.

Infrardečo svetlobo je leta 1800 odkril astronom Sir Friderick William Herschel.

Infrardeče sevanje leži med vidnim in mikrovalovnim delom elektromagnetskega spektra. Primarni vir infrardečega sevanja je toplota oz toplotno sevanje. Vsak predmet s temperaturo nad absolutno ničlo (-273,15°C oz 0°K) seva v infrardečem spektru.

Infrardeče sevanje izkusimo vsak dan. Toplota, ki jo čutimo od sonca, ognja ali radiatorja je infrardeče sevanje. Čeprav ga z očmi ne moremo zaznati, ga zaznamo z čutili v koži kot toploto. Toplejši, kot je predmet, več IR sevanja oddaja.

Fizikalne osnove

Sevanje teles

Vsa materialna telesa v vesolju, ki imajo temperaturo nad absolutno ničlo, sevajo elektromagnetno valovanje, čigar intenziteta in valovna dolžina sta odvisni od absolutne temperature. Telesa z višjo temperaturo sevajo z večjo intenziteto in krajšo valovno dolžino kot telesa z nižjo. Moč sevanja je sorazmerna s četrto potenco absolutne temperature. Ta naravni zakon je v zadnji tretjini 19. stoletja odkril slovenski fizik Jožef Štefan.

Kaj je termografija

Kaj je termografija

Termografija je tehnika prikaza in merjenja porazdelitve temperature na merjencu. To lahko opravimo z uporabo različnih pripomočkov in naprav. Najcenejše, a najbolj pomanjkljivo, je počasno merjenje temperature v izbranih točkah s kontaktnim ali nekontaktnim točkovnim termometrom ter grafični prikaz rezultatov.

Uporaba IR kamer v termografiji

V termografiji danes praktično uporabljajo IR kamere povsod, kjer se med nekim procesom generira ali prenaša toplota, saj se s tem spreminja tudi temperatura in njena porazdelitev. Termo kamere, imenovane tudi toplotne ali infrardeče kamere (IR kamere), z merjenca prihajajoče infrardeče sevanje spremenijo v vidno sliko. To sevanje ima približno dvajsetkrat daljšo valovno dolžino kot vidna svetloba, zato ga z očesom ne vidimo, pač pa ga zaznavamo kot toploto.

Široka uporabnost IR kamer

IR kamera tako, preko merjenja sevanja, nekontaktno meri temperaturo sevalca. To je osnova za široko uporabnost IR kamer kot učinkovitega merilnega, testnega in diagnostičnega orodja na praktično vseh področjih človekovega delovanja.

Tehnične karakteristike in izbira IR kamere

Običajno so merilni IR instrumenti razporejeni v tri skupine:

  • točkovni IR termometri, temperaturo merijo le v eni točki,
  • IR profilometri, merijo temperaturo na liniji,
  • IR kamere, prikažejo in merijo temperaturo na 2D sliki.

IR kamere so pravi termografski instrumenti, ki prikažejo porazdelitev sevane energije na površini merjenca. Ta porazdelitev, ki je običajno predstavljena v črno-beli ali barvni paleti, se imenuje termogram.

Prednosti IR kamer pred IR termometri

IR termometri so zelo uporabni za točkovno merjenje temperature, toda pri pregledovanju večje površine ali večjega števila sestavnih delov lahko hitro spregledamo komponento, potrebno popravila.

Z IR kamero lahko pregledamo celoten motor, stavbo, ali proizvodnjo linijo naenkrat, in tako lažje opazimo temperaturna odstopanja.

Z IR temometrom lahko izmerimo temperaturo samo ene točke. IR kamere lahko izmerijo temperaturo na celotni sliki.

Področja uporabe IR kamere

IR kamere so prvi začeli uporabljati vojaki. Razlog je preprost: IR kamera “vidi” zelo dobro tudi v pogojih za človeško oko zmanjšane vidljivosti, kot so noč, dim, prah in ne pregosta megla. Današnje vojske so dobro opremljene z mnogimi tipi IR kamer.
Iz istih razlogov jih vse bolj uporabljajo tudi policisti, gasilci in reševalci.

V civilno sfero so se IR kamere počasi začele uvajati po letu 1965, ko je švedska AGA, danes FLIR Systems AB, razvila prvo industrijsko IR kamero. Dandanes praktično ni področja človekovega delovanja, kjer IR kamere ne bi bilo mogoče s pridom uporabiti.

Nekaj primerov uporabe

  1. Merjenje toplotnih izgub stavb, iskanje toplotnih mostov in vlažnih mest, ugotavljanje kakovosti izolacijskih materialov itd.
  2. Proizvodnja in distribucija električne energije; pregledi in nadzorovanje generatorjev, napetostnih regulatorjev, relejev, transformatorjev, stikališč, toplotnih izmenjevalcev, hladilnih stolpov, visoko in nizkonapetostnih linij, kablov itd.
  3. Proizvodnja in končna kontrola kakovosti vseh vrst gospodinjskih aparatov (hladilniki, štedilniki, televizorji itd.).
  4. Proizvodnja v železernah, v plavžih, vroče valjanje itd.
  5. Proizvodnja gumarskih izdelkov, cementa, stekla itd.
  6. Vzdrževanje energetske opreme.
  7. Nadzorovanje ležajev (pregrevanje, razširjanje toplote, mazanje itd.).
  8. Neporušno testiranje raznih mehanizmov in izdelkov kot so osi, ulitki, odkovki, zvari.
  9. Pregledovanje tiskanih vezij.
  10. Merjenje in analiza mehanskih napetosti, ki so posledica dinamičnih obremenitev (vibracije)
  11. Pregledovanje in nadzorovanje terena v pogojih zmanjšane vidljivosti (noč, prah, dim, meglice).
  12. Odkrivanje začetnih požarov v rudnikih
  13. Zgodnje odkrivanje motenj in bolezni vegetacije
  14. Odkrivanje in merjenje stopnje določenega tipa onesnaženja okolice
  15. Daljinsko merjenje temperature
  16. Odkrivanje plitvo zakopanih in zazidanih objektov ter napeljav
  17. Iskanje preživelih v elementarnih nesrečah in v dimu gorečih stavb

Termografija v gradbeništvu

S pomočjo termografije se lahko opravljajo termografske analize objektov, s katerimi se ocenjuje gradbeno fizikalno in energetsko stanje stavb. Pri termografskem snemanju objekta se odkrivajo razne napake, do katerih je prišlo med gradnjo ali v času uporabe stavbe.

  • toplotni mostovi,
  • nestrokovno vgrajena, manjkajoča ali vlažna toplotna izolacija,
  • netesnost ovoja stavbe,
  • prisotnost vlage v stenah,
  • zamakanja objekta,
  • napake na hidroizolaciji ravnih streh,
  • detekcija puščanja cevovodov in toplovodov,
  • napake podometnih instalacij toplovodnih sistemov in talnega ogrevanja.

Na podlagi meritev se lahko izdela analiza trenutnega stanja objekta in predvidi najprimernejši način sanacije.

Termografija v industriji

S termografskimi pregledi se v industriji ocenjuje stanje naprav in postrojev. Vsako pregrevanje na mestih, kjer to ni običajno je napoved za bodočo okvaro. Tako lahko s pomočjo termografskega pregleda odkrijemo napako, še preden ta povzroči škodo.

  • prikaz mesta pregrevanja postroja ali naprave,
  • preverjanje temperature posamezne komponente,
  • oceno potrebnega vzdrževanja,
  • hitro lociranje mesta napake. 

Prednosti, ki vam jih termografski pregled v industriji ponuja, so:

  • metoda merjenja je nekontaktna, neinvazivna in nedestruktivna,
  • pregledi se izvajajo pri normalnem delovanju naprav,
  • pregled ne moti delovnega procesa,
  • zmanjševanje stroškov zaradi hitrega odkrivanja napak,
  • nizka cena pregleda v primerjavi s stroški, ki bi jih povzročila okvara,
  • poročilo pregleda omogoča hitro in kvalitetno odpravo napake.