Jak funguje termokamera?

Termokamera zachycuje infračervené záření (IR) z povrchů a společně s parametry měření, jako jsou emisivita (ε), odražená teplota (RTC), vzdálenost a zaostření, jej převádí na teplotní hodnoty pro každý pixel. Výsledkem je termogram, který zviditelňuje rozložení teplot a umožňuje rychle lokalizovat anomálie, jako jsou tepelné mosty nebo hotspoty.

Co termokamera v praxi měří?

V praxi kamera měří záření dopadající z zorného pole na detektor a odvozuje z něj povrchové teploty. Naměřená hodnota proto není „čistou teplotou materiálu“, ale závisí na vyzařování měřeného objektu, odrazech z okolí a zobrazení (velikost objektu vs. pixel/IFOV). Pro správnou interpretaci termogramů je třeba tyto tři vlivy vědomě zohlednit.

Základy: infračervené záření a termogram

Termografie zviditelňuje to, co oko nevidí: dlouhovlnné infračervené záření. Toto záření je elektromagnetické a povrchy je vyzařují v závislosti na své teplotě a vlastnostech materiálu.

Proč každý objekt vyzařuje IR záření

Každý objekt s teplotou vyšší než absolutní nula vyzařuje tepelné záření. Čím vyšší je teplota, tím větší je vyzářený výkon. Pro termografii je také důležité, jak „dobře“ povrch vyzařuje nebo odráží – proto mohou dva stejně teplé materiály „působit“ odlišně.

Od IR signálu k obrazu: detektor, zpracování signálu, barevná škála

V detektoru (často mikrobolometru) dopadající IR záření mění elektrický odpor mnoha malých senzorových prvků. Elektronika kamery tyto signály zpracovává, koriguje je podle nastavených parametrů a vytváří z nich teplotní hodnoty pro každý pixel. Barevná škála pak tyto hodnoty vizualizuje – může zvýšit kontrast, ale nemění fyzikální základ měření.

Co kamera měří – a co neměří

Termogram je měřicí obraz, ale stále jde o měření povrchu za konkrétních okrajových podmínek.

Povrchová teplota místo „teploty uvnitř součásti“

Termokamera měří především povrchové teploty. U izolovaných potrubí, vícevrstvých součástí nebo konstrukcí, kterými proudí vzduch, se může povrchová teplota výrazně lišit od teploty uvnitř nebo od teploty média. Pro spolehlivou diagnostiku jsou proto podle úkolu vhodná doplňková měření.

Žádné „prohlížení“ skrz stěny

Termokamery „nevidí“ skrz pevné, neprůhledné stavební materiály. Zobrazují teplotní vzory na povrchu. Pokud se za stěnou něco zahřívá, může se to nepřímo projevit jako povrchový vzor – nejde však o průhled skrz stěnu, ale o vedení tepla a zobrazení na povrchu.

Proč parametry měření mění naměřené teploty

Kdo chce používat absolutní teploty (např. mezní hodnoty nebo srovnatelnost), musí aktivně nastavit parametry měření. Bez parametrizace lze sice mnoho scén interpretovat jako vzory, ale absolutní hodnoty mohou být systematicky nepřesné.

Emisivita (ε)

Emisivita popisuje, jak účinně povrch vyzařuje IR záření. Nízká ε (typická pro lesklé kovy) znamená: mnoho odrazů, málo vyzařování. Bez korekce kamera často neměří skutečnou hodnotu povrchu, ale směs objektu a odraženého okolí.

Emisivita, RTC a IFOV podrobně

Odražená teplota (RTC)

RTC popisuje efektivní okolní záření, které se „odráží“ na reflexních površích a vstupuje do naměřené hodnoty. RTC je zvláště důležitá, když má okolí výrazné teplotní kontrasty (např. teplé stroje, radiátory nebo osoby) a měřený povrch odráží záření.

Měřicí vzdálenost/IFOV a zaostření

Pixel vždy představuje určitý úhlový rozsah. Pokud je měřený objekt zobrazen příliš malý (příliš velká vzdálenost, příliš širokoúhlá optika), vzniká smíšený pixel složený z objektu a pozadí. Nesprávné zaostření navíc vede k „rozmazání“ teplotních informací – měřicí body jsou nestabilní.

Kalkulátor IFOV

Praktický příklad: Proč hotspot někdy „putuje“

Typické nedorozumění v elektrotechnické termografii: při změně perspektivy se zdá, že se hotspot posouvá. Častými důvody jsou odrazy na lesklých površích (nevhodné ε/RTC), změněný pozorovací úhel, jiná vzdálenost (IFOV) nebo zaostření, které není přesně na cíli. Praktický tip: srovnávací měření provádějte vždy se zdokumentovanou vzdáleností, podobným pozorovacím úhlem a konzistentní stupnicí.

Termokamera vs. zařízení pro noční vidění: stručný rozdíl

Termokamera zobrazuje teplotní rozdíly pomocí infračerveného záření jako termogram, a je tedy měřicím přístrojem pro teplotní vzory na povrchu. Zařízení pro noční vidění zesiluje (v závislosti na technologii) dostupné viditelné nebo blízké infračervené světlo, aby ve tmě „vidělo více“, neposkytuje však teplotní měřicí informace. Pro technickou diagnostiku (tepelné mosty, hotspoty) je proto vhodným nástrojem termografie.

Další kroky: předcházet chybám měření, zvolit použití a vybrat přístroj

Po pochopení funkce obvykle následují tyto kroky: (1) podrobněji se seznámit s parametry měření a typickými zdroji chyb, (2) zvolit použití a zohlednit okrajové podmínky, (3) vybrat kameru/optiku odpovídající velikosti objektu a pracovní vzdálenosti.

Přejít k základům

Přejít k oblastem použití

Výběr a porovnání termokamer

Máte otázky nebo si přejete osobní poradenství? Kontaktujte nás!

Těšíme se, že vám budeme nápomocni s naší odborností a individuálními řešeními.

Odeslat dotaz