Termowizja zajmuje się detekcją, rejestracją, przetwarzaniem i wizualizacją niewidzialnego promieniowania podczerwonego emitowanego przez obiekty.
Emitowane promieniowanie podczerwone jest przedstawiane w postaci termogramu odwzorowującego rozkład temperatur na powierzchni badanego obiektu.
Podczas pomiaru termowizyjnego do kamery dociera promieniowanie podczerwone emitowane przez wszystkie źródła promieniowania będące w zasięgu obiektywu kamery.
Źródła promieniowania podczerwonego
Na obraz termowizyjny składają się następujące składniki będące źródłem mocy promieniowania podczerwonego [1]:
- obiektu: ε Wob – gdzie ε jest emisyjnością obiektu, jest współczynnikiem przepuszczalności atmosfery, Tob temperatura obiektu,
- odbite od obiektu pochodzące od źródeł w otoczeniu: (1-ε) Wt – gdzie (1-ε) to odbijalność obiektu, Tt jest temperaturą źródeł w otoczeniu,
- atmosfery: (1-)Wa – gdzie (1-) jest emisyjności atmosfery, Ta jest temperaturą atmosfery.
Rys. 1. Źródła promieniowania podczerwonego rejestrowanego przez obiektyw kamery termowizyjnej [1]
Moc całkowita promieniowania podczerwonego odbierana przez kamerę termowizyjną zgodnie z założeniem przedstawionym przedstawia równanie :
W_{c} = \epsilon \tau W_{ob} + (1 - \epsilon) \tau W_{t} + (1 - \tau) W_{a}
Układ optyczny kamery termowizyjnej skupia promieniowanie podczerwone na detektorze, który zamienia je na sygnał elektryczny napięciowy lub rezystancję elektryczną [2]. Powyższe równanie jest, więc punktem wyjściowym do sposobu rejestracji termogramu przez kamery.
Kamery np. firmy Flir zamienią, rejestrują obraz termiczny korzystając z następującego algorytmu [1]:
U_{ob} = \frac{1}{\epsilon \tau} U_{c} + \frac{1 - \epsilon}{\epsilon}U_t + \frac{1 - \tau}{\epsilon \tau}U_t
Następnie sygnał pomiarowy przekształcany jest na termogram i wyświetlany na wyświetlaczu LCD kamery termowizyjnej.
Jak widać na przedstawionym rysunku kamera rejestruje promieniowanie cieplne ze wszystkich obiektów, które są w zasięgu obiektywu i które są w sąsiedztwie rejestrowanego elementu. Dlatego też dokonując pomiarów termowizyjnych i chcą uzyskać jak najlepszą dokładność wyników pomiarów należy skompensować wpływ niepożądanych źródeł promieniowania zakłócających pomiar.
Kamery termowizyjne umożliwiają użytkownikowi częściową kompensację zakłóceń, która przebiega w sposób automatyczny, gdy wprowadzimy w ustawieniach kamery następujące dane:
- emisyjność obiektu,
- temperatura otoczenia,
- odległość miedzy obiektem a kamerą,
- względna wilgotność powietrza,
- temperatura powietrza.
Wprowadzenie do kamery powyższych danych nie pozwoli jednak na pełne wyeliminowanie wszystkich źródeł promieniowania wprowadzających zakłócenia, ale umożliwi znacznie dokładniejszą oceną termogramu i efektywniejszą diagnostykę.
Literatura
- Praca zbiorowa: Pomiary Termowizyjne w praktyce. AW PAK Wa-wa. Luty 2004.
- Wprowadzenie do termografii. American Technical Publishers, Inc., 2009.
