Termal kamera nasıl çalışır?

Termal kamera, yüzeylerden gelen kızılötesi ışınımı (IR) algılar ve yayınım katsayısı (ε), yansıyan sıcaklık (RTC), mesafe ve odak gibi ölçüm parametreleriyle birlikte her piksel için sıcaklık değerlerine dönüştürür. Sonuç, sıcaklık dağılımlarını görünür kılan ve böylece ısı köprüleri veya hotspotlar gibi anormalliklerin hızlıca yerinin belirlenmesini sağlayan bir termogramdır.

Termal kamera pratikte neyi ölçer?

Pratikte kamera, görüş alanından dedektöre ulaşan ışınımı ölçer ve buradan yüzey sıcaklıklarını belirler. Bu nedenle ölçülen değer “malzemenin saf sıcaklığı” değildir; ölçülen nesnenin yayınımına, çevreden gelen yansımalara ve görüntülemeye (nesne boyutuna kıyasla piksel/IFOV) bağlıdır. Termogramları doğru yorumlamak için bu üç etki bilinçli olarak dikkate alınmalıdır.

Temel bilgiler: kızılötesi ışınım ve termogram

Termografi, gözün göremediği uzun dalga boylu kızılötesi ışınımı görünür kılar. Bu ışınım elektromanyetiktir ve yüzeyler tarafından sıcaklıklarına ve malzeme özelliklerine bağlı olarak yayılır.

Her nesne neden IR ışınım yayar?

Mutlak sıfırın üzerindeki her nesne termal ışınım yayar. Sıcaklık ne kadar yüksekse ışınım gücü de o kadar fazladır. Termografi için bir yüzeyin ne kadar “iyi” yaydığı veya yansıttığı da önemlidir; bu nedenle aynı sıcaklıktaki iki malzeme farklı “görünebilir”.

IR sinyalinden görüntüye: dedektör, sinyal işleme, renk skalası

Dedektörde (genellikle mikrobolometre), gelen IR ışınımı birçok küçük sensör elemanının elektrik direncini değiştirir. Kamera elektroniği bu sinyalleri işler, ayarlanan parametrelere göre düzeltir ve bunlardan her piksel için sıcaklık değerleri oluşturur. Renk skalası daha sonra bu değerleri görselleştirir; kontrastı artırabilir ancak ölçümün fiziksel temelini değiştirmez.

Kameranın ölçtüğü ve ölçmediği şeyler

Termogram bir ölçüm görüntüsüdür, ancak belirli sınır koşulları altında gerçekleştirilen bir yüzey ölçümü olarak kalır.

“Bileşenin içindeki sıcaklık” yerine yüzey sıcaklığı

Termal kamera öncelikle yüzey sıcaklıklarını ölçer. Yalıtılmış borularda, çok katmanlı bileşenlerde veya içinden hava geçen yapılarda yüzey sıcaklığı, iç sıcaklıktan veya ortam sıcaklığından önemli ölçüde farklı olabilir. Bu nedenle güvenilir teşhisler için göreve bağlı olarak ek ölçümler yararlıdır.

Duvarların içini göremez

Termal kameralar katı ve opak yapı malzemelerinin içini “göremez”. Yüzeydeki sıcaklık desenlerini gösterir. Bir duvarın arkasındaki bir şey ısınırsa bu, yüzey deseni olarak dolaylı biçimde görülebilir; ancak bu, duvarın içini görmek değil, yüzeydeki ısı iletimi ve görüntülemedir.

Termal kamerayla yüzey sıcaklığını ölçme

Ölçüm parametreleri sıcaklık değerlerini neden değiştirir?

Mutlak sıcaklıkları (ör. sınır değerleri ve karşılaştırılabilirlik) kullanmak isteyenler ölçüm parametrelerini etkin şekilde ayarlamalıdır. Parametreleme yapılmadığında birçok sahne desen olarak yorumlanabilir, ancak mutlak değerler sistematik olarak hatalı olabilir.

Yayınım katsayısı (ε)

Yayınım katsayısı, bir yüzeyin IR ışınımını ne kadar verimli yaydığını açıklar. Düşük ε (parlak metallerde tipiktir) çok yansıma ve az yayım anlamına gelir. Düzeltme yapılmadığında kamera çoğu zaman yüzeyin gerçek değerini değil, nesne ile yansıyan ortamın karışımını ölçer.

Yayınım katsayısı, RTC ve IFOV ayrıntıları

Yansıyan sıcaklık (RTC)

RTC, yansıtıcı yüzeylere “yansıyan” ve ölçüm değerine dahil olan etkin ortam ışınımını ifade eder. Ortamda güçlü sıcaklık kontrastları (ör. sıcak makineler, radyatörler veya insanlar) olduğunda ve ölçülen yüzey yansıtıcı olduğunda RTC özellikle önemlidir.

Ölçüm mesafesi/IFOV ve odak

Bir piksel her zaman bir açı aralığını temsil eder. Ölçülen nesne çok küçük görüntülenirse (mesafe çok fazla veya optik sistem çok geniş açılıysa) nesne ile arka plandan oluşan karışık bir piksel meydana gelir. Yanlış odaklama ayrıca sıcaklık bilgilerinin “bulanıklaşmasına” neden olur ve ölçüm noktaları kararsız hale gelir.

IFOV hesaplayıcı

Uygulama örneği: hotspot neden bazen “yer değiştirir”?

Elektrik termografisinde tipik bir yanlış anlama şudur: Bakış açısı değiştirildiğinde bir hotspot yer değiştiriyormuş gibi görünür. Yaygın nedenler parlak yüzeylerdeki yansımalar (uygun olmayan ε/RTC), değişen bakış açısı, farklı mesafe (IFOV) veya hedefe tam olarak odaklanılmamış olmasıdır. Pratik ipucu: Karşılaştırmalı ölçümleri her zaman belgelenmiş mesafe, benzer bakış açısı ve tutarlı bir skala ile gerçekleştirin.

Termal kamera ve gece görüş cihazı: kısa fark

Termal kamera, kızılötesi ışınım yoluyla sıcaklık farklarını termogram olarak görüntüler ve bu nedenle yüzey sıcaklığı desenleri için bir ölçüm cihazıdır. Gece görüş cihazı, karanlıkta “daha fazlasını görmek” için mevcut görünür veya yakın kızılötesi ışığı (teknolojiye bağlı olarak) güçlendirir; ancak sıcaklığa dayalı ölçüm bilgisi sağlamaz. Bu nedenle teknik teşhis (ısı köprüleri, hotspotlar) için termografi uygun araçtır.

Sonraki adımlar: ölçüm hatalarını önlemek, uygulamayı seçmek ve cihazı belirlemek

Çalışma şeklini anladıktan sonra sonraki adımlar genellikle şunlardır: (1) ölçüm parametrelerini ve tipik hata kaynaklarını ayrıntılı olarak incelemek, (2) uygulamanızı seçmek ve sınır koşullarını dikkate almak, (3) nesne boyutuna ve çalışma mesafesine uygun bir kamera/optik sistem seçmek.

Temel bilgiler

Uygulama alanları

Termal kameraları seçme ve karşılaştırma

Sorularınız mı var ya da kişisel danışmanlık mı istiyorsunuz? Bize ulaşın!

Uzmanlığımız ve bireysel çözümlerimizle size destek olmaktan memnuniyet duyarız.

İletişim