Post on 14-Oct-2020
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!