Milan Pavlović

Termografija

Predmet: Senzorski sistemi

Osnove termografije

Postoje tri vrste prenosa toplote:

Provođenje (kondukcija),

Prenošenje (konvekcija) i

Zračenje toplote (radijacija).

Elektromagnetni talasi: vidljivo svetlo, ultraljubičasto zračenje, infracrveno zračenje.

Elektromagnetno zračenje je definisano svojom talasnom dužinom odnosno frekvencijom.

Tаlаsnа dužinа λ.

Pеriоd оscilаciје Т,

Rеciprоčnа је frеkvеnciја ν = 1 / Т.

Osnove termografije Vidljivo svetlo – λ=380-780nm.

Infracrveno - λ=780nm-1mm.

Za infracrveno je upotrebljivo:

Dugotalasno –

7 do 14 μm,

Srednjetalasno -

3 do 5 μm,

Kratkotalasno –

0.9 do 1.7 μm.

Osnove termografije

Termografija – tehnika koja omogućava vizualizaciju zračenja u IC oblasti.

Najznačajniji proces u temografiji – toplotno zračenje.

Svaki objekat na temperaturi iznad apsolutne nule emituje IC zračenje.

Na apsolutnoj nuli nema prelaska iz jednog u drugo energetsko stanje.

Količina zračenja koju emituje objekat zavisi od temperature i osobina materijala.

Osnove termografije

Emitovana energija

Energija koju zrači objekat – E=f(T, ε)

T

ε

Osnove termografije

Emitovana energija kao f-ja temperature.

Stefan—Bolcmanov zakon zračenja tvrdi da je ukupna, to jest integralna emisiona moć apsolutno crnog tela proporcionalna četvrtom stepenu njegove apsolutne temperature.

Osnove termografije

Emitovana energija kao f-ja emisivnosti.

Emisivnost tela je njegova sposobnost da zrači termalnu energiju u zavisnosti od njegove realne temperature .

Odnos količine zračenja koja se emituje sa površine i one koje emituje apsolutno crno telo na istoj temperaturi.

Emisivnost apsolutno crnog tela – 1. – potpuno emituje.

Emisivnost apsolutno belog tela – 0. – ne emituje.

Zavisi od materijala, strukture površine, geometrije, ugla posmatranja, talasne dužine i temperature.

Nemetalni materijal (koža, papir, staklo) – preko 0.8.

Metali – ispod 0.2.

Polirani metal 0.2, hrapava površina – može da dostigne i 0.8; jako oksidirani Cu – 0.78.

Osnove termografije

Osnove termografije

Razlika u temperaturi između dva dela čini se očiglednom. U stvarnosti jedina razlika je u emisivnosti.

Metalna čaša sa vrelom vodom

Različite emisivnosti na površini iste temperature

Visokaemisivnost na

obojenom delu

Niska emisivnostna čistom delu

Osnove termografije

Termovizijski sistemi

Termovizijska kamera

Glavna f-ja: konverzija IC zračenja u lažnu sliku boja koja se naziva termogram.

Termogram prikazuje distribuciju toplote na sceni.

Termokamere “vide”

termalnu energiju koju

objekat emituje.

Termokamere “ne vide”

temperaturu.

Mogu da je

proračunaju ako su

pravilno podešene.

Termovizijski sistemi

Glavne komponente sistema: IR detektor je glavni deo termovizijske kamere, pretvara IR

zračenje preko optike u električne signale. Postoje dve grupedetektora: fotonski (vojne termokamere) i termički (civilnetermokamere).

Optika je namenjena prenosu slike na detektor, izrađena je po istim principima kao optika za vidljivu svetlost. Bitna razlika je u materijalu od kog je optika izrađena, jer mora propuštati IR zračenje. Najčešće je upotrebljen Germanijum (8-14µm) odnosno Silicijum (3-5µm).

Elektronika je namenjena obradi električnih signala detektora, termička slika je pak prikazana na LCD ekranu. Većina kamera poseduje programe za kvantitativnu analizu, koji omogućavaju određivanje temperature u bilo kojoj tački na termičkoj slici

Korisnički interfejs.

Termovizijski sistemi

Termovizijski sistemi

Objekat

Optika

Ozračje

IR DetectorEkran

453¡C

SP1 470¡C

EMS ¯.85

IR kamera

IR zračenje

koje merimoIR

Elektronika

S

T

Primena termokamera

Monitoring, ispitivanje bez razaranja i fizičkog kontakta, prediktivno i preventivno održavanje mašina i opreme.

Merenje gubitaka toplote, detekcija toplotnih mostova, vlage, defekata, termičkih performansi objekta i sistema.

Kontrola kvaliteta.

Meteorologija – detekcija i analiza tropskih ciklona, vetrova i oblaka.

Detekcija ljudi i objekata.

Dijagnostika kancera i bolnih mesta.

Detekcija gasova.

Hvala na pažnji!