Termografie
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 15. října 2020; kontroly vyžadují 3 úpravy .Infračervená termografie , termální snímek nebo termální video , je vědecká metoda pro získání termogramu - obrazu v infračervených paprscích, který ukazuje obraz rozložení teplotních polí. Termografické kamery detekují záření v infračervené oblasti elektromagnetického spektra (cca 0,9-14 mikronů) a na základě tohoto záření vytvářejí snímky, které umožňují určit přehřátá nebo přechlazená místa. Vzhledem k tomu, že infračervené záření je vyzařováno všemi objekty, které mají teplotu, podle Planckova vzorce pro záření černého tělesa vám termografie umožňuje „vidět“ prostředí s viditelným světlem nebo bez něj. Intenzita tepelného záření tělesa se zvyšuje se zvyšováním jeho teploty, takže termografie umožňuje vidět rozložení teploty po povrchu tělesa. Když se díváme přes termokameru, jsou teplejší předměty lépe vidět na pozadí prostředí; lidé a teplokrevní živočichové jsou v prostředí viditelnější, a to ve dne i v noci. Díky tomu může termografie najít uplatnění v armádě a bezpečnostních službách.
Vytváření termogramů z termosnímků našlo mnoho aplikací. Hasiči je například používají k detekci osob v podmínkách kouře a zakládání požárů. Zařízení elektrického vedení pomocí termovize detekuje přehřátí na křižovatkách a částech v nouzovém stavu, které vyžadují eliminaci potenciálního nebezpečí. Když tepelná izolace selže , stavitelé mohou vidět úniky tepla a zabránit poruchám v chladicích nebo topných klimatizačních systémech . Termokamery, které pořizují snímky, jsou také instalovány v některých luxusních vozech, které pomáhají řidiči, jako jsou některé modely Cadillac od roku 2000. Určité fyziologické aktivity těla , které vyžadují u lidí a teplokrevných živočichů větší pozornost, lze také sledovat pomocí termovizního zobrazování. [jeden]
Vzhled a funkce moderních termovizních systémů jsou často podobné televizním systémům. Schopnost vidět v infračerveném pásmu je natolik užitečná funkce, že nahrávání takových snímků je často sekundární funkcí. Proto není vždy k dispozici záznamová jednotka.
Moderní termovizní přijímače lze rozdělit do dvou typů:
První typ - nechlazené mikrobolometry - pracují při pokojové teplotě, jsou malé rozměry a relativně levné, jelikož zde chybí chladicí systém, mají zásadní omezení v rychlosti a citlivosti díky dvojí konverzi (IR světlo ohřívá plochu, elektrický odpor oblast závisí na teplotě). Nevýhody jim ale nebrání v tom, aby obsadily 95 % trhu termovizí díky výrazným výhodám a hlavně ceně.
Druhým typem jsou chlazené polovodičové krystaly (InSb, InAs, HgCdTe aj.) ve formě dvourozměrných polí FIZ kondenzátorů nebo pn přechodů (diod) propojených pixel po pixelu přes indium (In) mikropilíře metodou flip-chip s odečítacím mikroobvodem (multiplexerem) z křemíku. Samotný křemík je průhledný téměř v celém IR rozsahu, takže z něj nepůjde vyrobit termokameru, pro kterou se aktivně používá pro stavbu IR optiky. Polovodičové přijímače díky jednostupňové konverzi (IR světlo generuje náboj přímo) mají lepší citlivost a rychlostní charakteristiky ve srovnání s bolometry (nejlepší vs. nejlepší). Bez chlazení nefungují polovodičové přijímače dobře – kvůli vlastnímu teplu nevidí IR světlo přicházející zvenčí přes čočku. Pro chlazení je zvykem používat kapalný dusík (levný, bezpečný, téměř neomezený mechanický zdroj) nebo chladicí stroje (dosti drahé, omezené mechanické zdroje, vysoká spotřeba energie, akustický a elektromagnetický hluk). Moderní chladicí stroje postrádají mnoho z těchto nedostatků a stojí dobré peníze.
Rozdíl mezi infračervenou a termografií
Zobrazování infračerveným zářením odpovídá teplotám mezi 250 °C a 500 °C, zatímco termografie se pohybuje od přibližně -50 °C do více než 2000 °C. Aby tedy infračervená fotografie něco ukázala, musí být teplota objektu vyšší než 250 °C, nebo musí objekt odrážet infračervené záření pocházející z něčeho horkého. Nutno podotknout, že nejrozšířenější přístroje pro noční vidění pouze zesilují slabé světlo odražené od předmětů, které vzniká např. světlem hvězd nebo Měsíce a přes ně nelze vidět teplo ani pracovat v úplné tmě (bez aktivního "IR přísvit baterkou").
Pasivní a aktivní termografie
Všechny objekty s teplotou nad absolutní nulou vyzařují infračervené záření . Proto je vynikajícím způsobem měření teplotních změn použití zařízení pro infračervené vidění, obvykle přijímač termokamery dokáže detekovat záření ve středních (3 až 5 μm) a dlouhých (8 až 15 μm) infračervených vlnových délkách, označovaných jako MWIR a LWIR a odpovídající spektrálním „oknům“ s vysokou propustností atmosféry v blízkosti zemského povrchu.
V pasivní termografii je zvláště zajímavé zvýšení nebo snížení úrovně přirozené teploty ve srovnání s teplotou okolí. Pasivní termografie má mnoho aplikací, jako je pozorování lidí na jevišti nebo v medicíně. V aktivní termografii je tomu jinak - tam musí zdroj energie vytvářet teplotní kontrast mezi zájmovým objektem a pozadím. Proaktivní přístup je nutný v mnoha případech, kdy jsou zkoumané díly v tepelné rovnováze se svým okolím. Moderní termokamery umožňují pomocí speciálního softwaru určit teplotu v každém bodě termogramu.
Výhody termografie
- Dokáže zobrazit vizuální obraz, který pomáhá při porovnávání teplot na velké ploše
- Dává vám možnost zachytit pohybující se cíle v reálném čase
- Umožňuje najít nouzové prvky dříve, než selžou
- Měření v oblastech, kde jiné metody nejsou možné (objekty s nízkou tepelnou kapacitou) nebo jsou spojeny se zdravotními riziky
- Nebrzditelné ovládání
- Usnadňuje vyhledávání defektů (trhlin) ve sloupech nebo jiných kovových dílech
- Samotná schopnost vidět teplo i při rychlosti 1 snímku za sekundu i při nízkém prostorovém rozlišení již pokrývá významný podíl na trhu termovizí.
Omezení a nevýhody termografie
- Vysoce kvalitní silniční kamery
- Většina fotoaparátů má přesnost ±2 % nebo méně
- Školení a údržba specialisty na infračervené skenování však vyžaduje čas a peníze, jako každý jiný specialista.
- Možnost měření především povrchových teplot, protože většina materiálů je v IR oblasti neprůhledná (např. osoba)
Aplikace
- Sledování stavu
- lékařské zobrazování
- Noční vidění
- Studie
- Kontrola procesu
- Nebrzditelné ovládání
- Pozorování v oblasti bezpečnosti, vymáhání práva a ochrany
- Chemické zobrazování
Tepelné infračervené kamery převádějí infračervenou vlnovou energii na viditelné světlo na obrazovce videa . Všechny objekty s teplotou nad 0 Kelvinů vyzařují tepelnou infračervenou energii, takže infračervené kamery mohou pasivně vidět všechny objekty bez ohledu na přítomnost okolního světla. Většina termokamer však vidí pouze předměty teplejší než -50 °C, protože intenzita záření těles je úměrná teplotě na čtvrtou mocninu (velmi ostrá závislost).
Spektrum a úroveň tepelného záření silně závisí na povrchové teplotě objektu. To umožňuje termokameře vidět teplotu předmětů. Radiaci však ovlivňují i další faktory, které je limitováno přesností techniky. Například záření nezávisí pouze na teplotě předmětu, ale také na absorpčních, propustných a reflexních vlastnostech předmětu. Záření původně emitované prostředím se tedy odráží od objektu a/nebo jím prochází a přidává se k vlastnímu záření objektu, které zaznamenává zařízení.
Viz také
Odkazy
- Dobré příklady termografických snímků rozdělených podle průmyslové aplikace
- IrInfo.org, online zdroj pro infračervenou termografii
- fyzický základ (anglicky)
- Různé příklady termovize
- Nechlazené termální zobrazování
- Některé využití termovize v medicíně
- Některé využití termovizí v elektronice
- Mnoho příkladů termovize
- Kanadská výzkumná židle v multipolárním infračerveném vidění - MiViM
- Termografie umožňuje odhalit a zastavit šíření nebezpečných virových onemocnění
Historie výrobců termovizí
- Historie termovize AIM
- Historie Texas Instruments / DRS termální zobrazování
- Historie komerčního infračerveného zobrazování Raytheon / L-3 Communications
Poznámky
- ↑ Tepelné snímky na temné dálnici Archivováno 27. září 2007 na Wayback Machine
 Slovníky a encyklopedie | |
|---|---|
| V bibliografických katalozích |
|