W jaki sposób działa kamera termowizyjna?

Jeżeli szukasz informacji w jak działa kamera termowizyjna to dobrze trafiłem, poniżej prezentujemy informacje na ten temat.Kamera termowizyjna generuje obraz w oparciu o różnice temperatur. Wykorzystuje promieniowanie podczerwone w wybranym zakresie fal elektromagnetycznych detektora podczerwieni zainstalowanym w kamerze termowizyjnej. Kamera termowizyjna dokonuje pomiarów i zobrazowania promieniowania podczerwonego pochodzącego z obiektu. Fakt, że wartość promieniowania jest funkcją temperatury powierzchni obiektu, umożliwia kamerze dokonanie obliczeń i zobrazowanie temperatur. Energia odbierana przez kamerę nie zależy jedynie od temperatury obiektu, ale jest także funkcją emisyjności.

Promieniowanie pochodzi także z otoczenia i jest ono odbijane przez obiekt. Na promieniowanie obiektu i promieniowanie odbite ma także wpływ absorpcja atmosfery. Aby dokonać dokładnego pomiaru temperatury, niezbędne jest skompensowanie wpływu różnych źródeł promieniowania. Jest to dokonywane automatycznie przez kamerę, po wprowadzeniu do niej opisanych parametrów obiektu:

• emisyjność obiektu,
• Temperaturę otoczenia (odbitą temperaturę pozorną)
• odległość między obiektem a kamerą,
• wilgotność względną.
• Temperaturę atmosfery

W obrazie termicznym najgorętsze elementy są wyświetlane jako czerwone a najzimniejsze jako błękitne, a wszystkie pozostałe elementy są przedstawiane w różnych odcieniach w skali pomiędzy granatowym a czerwonym.

Przyzwyczajenie się do obrazu kamery termowizyjnej może zająć trochę czasu. Posiadanie podstawowej wiedzy na temat różnic między kamerami termowizyjnymi i zwykłymi może pomóc w uzyskaniu najlepszej wydajności.

 

Jedną z różnic pomiędzy kamerą termowizyjną a zwykłą jest wykorzystanie promieniowania przy tworzeniu obrazu. Podczas wyświetlania obrazu za pomocą zwykłej kamery, musi istnieć jakieś źródło światła widzialnego (coś gorącego, takiego jak słońce czy światła), które odbija się od obiektów widocznych w kamerze. To samo odnosi się do ludzkiego wzroku; większość z tego, co widzimy, to odbita energia świetlna. Z drugiej strony, kamera termowizyjna wykrywa promieniowanie, które pochodzi bezpośrednio od obiektów i ciał.

To dlatego gorące przedmioty, takie jak części silników i rury wydechowe są widoczne jako białe, a niebo, kałuże wody i inne zimne (lub chłodne) obiekty są widoczne jako ciemne. Po zdobyciu pewnego doświadczenia, kadry ze znanymi przedmiotami będą łatwe do rozpoznania i zinterpretowania.

 

Podczerwień jest częścią całkowitego zakresu promieniowania zwanego widmem elektromagnetycznym. W skład widma elektromagnetycznego wchodzi promieniowanie gama, rentgenowskie, ultrafiolet, światło widzialne, promieniowanie podczerwone, mikrofale (RADAR) oraz fale radiowe. Jedyna różnica to długość fali i częstotliwość. Wszystkie rodzaje promieniowania przemieszczają się z prędkością światła. Promieniowanie podczerwone znajduje się w zakresie widma elektromagnetycznego pomiędzy światłem widzialnym, a promieniowaniem RADAR.

 

Głównym źródłem promieniowania podczerwonego jest ciepło lub promieniowanie termiczne. Każdy przedmiot materialny, który ma jakąś temperaturę promieniuje w zakresie podczerwonym widma elektromagnetycznego. Nawet przedmioty materialne, które są bardzo zimne np. kostka lodu emitują promieniowanie podczerwone. Gdy przedmiot nie ma wystarczającej temperatury, aby emitować widzialne światło, większość jego energii będzie emitowana w zakresie podczerwieni. Na przykład gorący węgiel drzewny nie będzie emitował światła, ale będzie emitował promieniowanie podczerwone, które odbieramy jako ciepło. Im wyższa temperatura obiektu tym więcej promieniowania podczerwonego emituje. Urządzenia termowizyjne wytwarzają obraz promieniowania podczerwonego lub “cieplnego”, które jest niewidzialne dla oczu. Na obrazie podczerwonym nie widać kolorów ani “odcieni szarości”, tylko promieniowanie o różnej intensywności. Kamery termowizyjne przekształcają tę energię na obraz widziany na wyświetlaczu.

 

Centrum Szkoleń podczerwieni oferuje szkolenia (w tym szkolenia online) i możliwość otrzymania certyfikatów we wszystkich aspektach termografii:

Kto odkrył promieniowanie podczerwone?

Przed rokiem 1800 nie podejrzewano w ogóle obszaru podczerwieni w widmie magnetycznym. Pierwotne znaczenie obszaru widma przypisanego podczerwieni jako formy wypromieniowywania ciepła jest dziś prawdopodobnie mniej oczywiste niż w chwili odkrycia
tego promieniowania przez Herschela w 1800 roku. Rysunek 35.1 Sir William Herschel (1738–1822) Odkrycia dokonano przypadkowo w trakcie poszukiwań nowego materiału optycznego. Sir William Herschel — królewski astronom angielskiego króla Jerzego III, który zdobył sławę za odkrycie planety Uran — poszukiwał materiału pełniącego rolę filtru optycznego, który mógłby ograniczać jaskrawość obrazu słońca w teleskopach podczas obserwacji astronomicznych. Testując różne próbki kolorowego szkła w podobnym stopniu
ograniczające jasność, zauważył, że niektóre przepuszczały tylko niewielką ilość ciepła słonecznego, natomiast inne tak dużo, że zaledwie kilkusekundowa obserwacja groziła uszkodzeniem wzroku. Herschel wkrótce doszedł do wniosku, że konieczne jest przeprowadzenie systematycznych eksperymentów w celu znalezienia materiału jednocześnie zapewniającego pożądane ograniczenie jasności oraz przepuszczającego jak najmniej ciepła. Badania rozpoczął od powtórzenia eksperymentu Newtona z pryzmatem, zwracając jednak uwagę
na efekt cieplny, a nie na rozkład kolorów w widmie. Najpierw zaciemnił atramentem zbiornik czułego termometru rtęciowego i używając tak skonstruowanego przyrządu jako detektora ciepła zaczął testować efekt cieplny, jaki poszczególne barwy widma wywierały na blacie stołu. W tym celu przepuszczał promieniowanie słoneczne przez szklany pryzmat. Inne termometry, umieszczone poza zasięgiem promieni słonecznych, służyły celom kontrolnym. W miarę powolnego przemieszczania zaciemnionego termometru wzdłuż barw widma,
od fioletu do czerwieni, odczyty temperatury równomiernie wzrastały. Zjawisko to nie było całkowicie nieoczekiwane, gdyż włoski badacz Landriani w eksperymencie przeprowadzonym w 1777 r. zaobserwował bardzo podobny efekt. Jednak to właśnie Herschel jako pierwszy stwierdził, że musi istnieć punkt, w którym efekt cieplny osiąga maksimum. Z pomiarów wynikało, że nie jest możliwe zlokalizowanie tego punktu w części widzialnej widma

Dlaczego kamery termowizyjne są takie drogie?

W kamerze termowizyjnej zamiast zwykłego obiektywu szklanego zastosowany jest obiektyw germanowy ze względu na to że fale elektromagnetyczne w zakresie fal długich nie przechodzą przez szkło trzeba stosować inny materiał. German jest materiałem który jest trudnym do obróbki dlatego wpływa to na cenę obiektywów w kamerze. Drugim aspektem jest budowa detektora podczerwieni i elektroniki która jest używana w kamerze termowizyjnej która nie wymaga chłodzenia bo zastosowany jest tam detektor niechłodzny mikrobolometr. Skomplikowana konstrukcja wymaga by kamera była mała lekka i ergonomiczna takie cechy spełniają kamery termowizyjne FLIR. W kamerze termowizyjnej w porównaniu do obrazu rzeczywistego nie mamy wiele pikseli największe oferowane rozdzielczości to 640×480 oraz 1024-x768 ale są to piksele pomiarowe w którym z każdym z nich zawarta jest wartość temperatury.