Z JAK DUŻEJ ODLEGŁOŚCI MOŻNA MIERZYĆ? 

     Kluczowy jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej 

Jeśli niedawno została zakupiona kamera termowizyjna, możesz się zastanawiać, z jak dużej odległości można nią wykonywać pomiary. Enewntualnie chcesz kupić kamerę, ale nie masz pewności, która będzie dokładnie mierzyć cel i jednocześnie zmieści się w budżecie. Odpowiedź na pytanie „Z jak dużej odległości można mierzyć?” zależy od takich czynników, jak rozdzielczość, chwilowe pole widzenia (IFOV), obiektywy, wielkość obiektu i innych. 

Można to porównać do badania wzroku w gabinecie lekarskim. Gdy spojrzysz na tablicę do badania wzroku z krzesła w gabinecie, możesz być w stanie zobaczyć litery w najmniejszym wierszu – ale z jakiej maksymalnej odległości będzie można je odczytać (czyli „zmierzyć” je)? Jeśli masz doskonały wzrok (20/20), możesz odczytać najmniejsze litery z większej odległości. W takim przypadku wzrok 20/20 odpowiadałby kamerze termowizyjnej o wysokiej rozdzielczości. Jeśli Twój wzrok nie jest doskonały, możesz poprawić go okularami (czyli dodać szkło powiększające do kamery) lub podejść bliżej tablicy do badania wzroku (czyli zmniejszyć odległość od celu). 

Ważne jest zrozumienie, czym jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej. Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej to wartość informująca o tym, jak daleko można być od celu o określonych wymiarach i nadal uzyskiwać dokładny pomiar temperatury. 

W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury

Aby zapewnić najdokładniejszy pomiar temperatury, na celu powinno być skupionych jak najwięcej pikseli detektora kamery. Zapewni to więcej szczegółów na obrazie termowizyjnym. W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury. Im większa rozdzielczość kamery (większa liczba pikseli w celu), tym bardziej prawdopodobne jest uzyskanie dokładnych wyników z większej odlegości. Zoom cyfrowy nie poprawia dokładności, więc wyższa rozdzielczość lub wąskie pole widzenia ma kluczowe znaczenie. 

Załóżmy, że chcesz uzyskać dokładny pomiar temperatury 20-milimetrowego celu znajdującego się w odległości 15 metrów od kamery termowizyjnej. Jak dowiedzieć się, czy dana kamera może to zrobić? Trzeba sprawdzić dane techniczne kamery – pole widzenia i rozdzielczość. Załóżmy, że rozdzielczość kamery wynosi 320 × 240, a obiektyw ma 24-stopniowe pole widzenia w poziomie. 

IFOV jest rzutem kątowym jednego piksela detektora na obrazie w podczerwieni. Powierzchnia, jaką może widzieć każdy piksel, zależy od odległości od celu dla danego obiektywu.

Najpierw trzeba obliczyć IFOV w miliradianach (mrad) z następującego wzoru: 

IFOV = (FOV/liczba pikseli*) × [(3,14/180)(1000)]

* Użyj liczby pikseli, która odpowiada polu widzenia Twojego obiektywu (w poziomie/ pionie) 

Jako że obiektyw ma 24 stopnie FOV w poziomie, należy podzielić 24 przez poziomą rozdzielczość kamery w pikselach – w tym przypadku 320. Następnie trzeba pomnożyć tę liczbę przez 17,44, co jest wynikiem (3,14/180) (1000) z powyższego równania. 

(24/320) × 17,44 = 1,308 mrad

Wiedząc, że IFOV wynosi 1,308 mrad, trzeba obliczyć IFOV w milimetrach z następującego równania:

IFOV (mm): (1,308/1000) × 15 000* mm = 19,62 mm

* Odległość od celu 

Co oznacza ta liczba? Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej wynosi 19,62:15 000. Ta wartość jest mierzalną wielkością jednego piksela (1 × 1). Mówiąc w uproszczeniu, wynik informuje, że kamera może zmierzyć plamkę pomiarową 19,62 mm z odległości 15 metrów.  

Ten pomiar pojedynczego piksela nazywany jest „teoretycznym stosunkiem odległości do wielkości plamki pomiarowej ” (SSR). Niektórzy producenci podają teoretyczny stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej w danych technicznych produktów. Chociaż można to uznać za rzeczywisty stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej, jest to zwodnicze, ponieważ nie musi to być najbardziej dokładna wartość. Jest tak dlatego, że informuje tylko o temperaturze bardzo małego obszaru w obrębie pojedynczego piksela. Jak wspomniano wcześniej, w celu zapewnienia największej dokładności należy uzyskać jak najwięcej pikseli w celu. Jeden lub dwa piksele mogą wystarczyć, aby jakościowego ustalenia , że istnieje różnica temperatur, ale mogą nie wystarczyć do zapewnienia dokładnego odwzorowania średniej temperatury danego obszaru.  

W idealnej sytuacji odwzorowywany cel powinien pokrywać co najmniej jeden piksel.W celu zapewnienia dokładniejszych odczytów należy pokryć większy obszar, aby uwzględnić dyspersję optyczną rzutowania. 

Pomiar jednopikselowy może być niedokładny z różnych powodów:

• Kamery termowizyjne mogą mieć złe piksele.
• Obiekty odbijają światło – zadrapanie lub odbicie światła słonecznego mogłoby spowodować wynik fałszywie pozytywny oraz fałszywie wysoki odczyt.
• Obiekt gorący – na przykład łeb śruby – może być niemalże tej samej szerokości, co piksel, ale piksel jest kwadratowy, a łeb śruby sześciokątny.
• Żaden układ optyczny nie jest doskonały – zawsze występują jakieś zniekształcenia, które wpływają na pomiary. 

Ze względu na zjawisko zwane dyspersją optyczną promieniowanie z bardzo małej powierzchni nie zapewni jednemu elementowi detektora wystarczająco dużo energii, aby umożliwić uzyskanie poprawnej wartości. Należy upewnić się, że gorący obszar odczytu wartości punktowej ma co najmniej 3 × 3 piksele. Wystarczy pomnożyć teoretyczny stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej w milimetrach przez trzy, co pozwoli uzyskać stosunek plamki pomiarowej 3 × 3 piksele zamiast 1 × 1. Taka wartość będzie dokładniejsza.  

Po pomnożeniu IFOV w mm (19,62) przez 3 uzyskujemy 58,86 mm.

Oznacza to, że można zmierzyć obiekt o średnicy 58,86 milimetra z odległości 15 metrów. 

A teraz załóżmy, że chcemy zmierzyć obiekt o średnicy 20 milimetrów. Z jakiej maksymalnej odległości można dokładnie zmierzyć powierzchnię tej wielkości? Trzeba zastosować mnożenie krzyżowe: 

IFOV w mm: Odległość w mm

(15 m = 15 000 mm)

58,86:15 000

20 mm : x

15000*20 = 58,86*x

300 000/58,86 = x

x = 5096,8 mm, czyli około 5,1 m

Kamerą o rozdzielczości 320 × 240 pikseli można zmierzyć obiekt o średnicy 20 mm z odległości około 5 m od celu.

Ilustracja pola widzenia przy 2,6 mrad i 1,36 mrad. Udostępniona przez Infrared Training Center.

Inni producenci mogą nie używać tej wartości, gdy omawiają IFOV lub SSR, ale w praktyce zapewnia ona dokładniejszy odczyt temperatury anomalii. 

Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej jest ważny, ponieważ pomaga zrozumieć, czy kamera termowizyjna jest w stanie dokładnie mierzyć temperaturę z wymaganej odległości. Jeśli chcesz mierzyć małe cele z dużej odległości, znajomość stosunku odległości do wielkości plamki pomiarowej czyli odległości dokładnego pomiaru ma kluczowe znaczenie. 

Jeśli planujesz badanie termograficzne, zastanów się, czy możesz podejść wystarczająco blisko celu, aby uzyskać dokładny odczyt. Dokładny znaczy tyle, co wystarczająco dobry dla prawidłowej interpretacji. Niekoniecznie nawet musi to oznaczać „w zakresie dokładności kamery”. Jeśli nie uwzględnisz stosunku odległości do średnicy plamki pomiarowej, możesz uzyskać odczyt odchylony o kilkadziesiąt, a nawet kilkaset stopni.

W systemie podłogowego ogrzewania ciepło jest dostarczane przez rurki z ciepłą wodą lub przewody elektryczne zainstalowane pod podłogą. System podłogowy jest bardzo wydajnym sposobem ogrzewania domu, który zwiększa komfort i redukuje koszty energii. W nowych budynkach z twardymi podłogami, rura grzewcza jest zwykle wbudowana w posadzkę.

Valerio Di Stefano, włoski inżynier i projektant, który specjalizuje się w zarządzaniu energią i termografią, posiada wieloletnie doświadczenie z promiennikowymi systemami podłogowymi. Niedawno zakupił kamerę termowizyjną FLIR E8, głównie do przeprowadzania audytów energetycznych systemów ogrzewania i budynków.

Rys.1 Kamera termowizyjna wyraźnie pokazuje podziemną sieć rurociągów promiennikowego systemu grzewczego

Wykrywanie ukrytych wad

"Systemy promiennikowe stały się bardzo popularne w ostatnich latach, zwłaszcza w nowych budynkach mieszkalnych" mówi Valerio Di Stefano. "Czasami jednak system, który działa poprawnie najprawdopodobniej będzie miał wady ukryte. Mogą być to problemy ze sposobem wykonania posadzki, ułożeniem rur lub problemami z optymalizacją transportu energii.

Dobrą wiadomością jest to, że wszystkie te problemy mogą być szybko wykrywane przez kamerę termowizyjną. "

"Normalnie, bez kamery termowizyjnej należy przyjrzeć się pompom i na podstawie tych informacji wywnioskować co się dzieje pod ziemią. Ale za pomocą kamery termowizyjnej, masz natychmiastowy podgląd na cały system ogrzewania podłogowego, dzięki ciepłu, które jest wydzielane przez system. "

Wykorzystanie termografii do ogrzewania podłogowego w praktyce

Rysunki 2a / 2b / 2c pokazują kolektor, który zasila promiennikowy system ogrzewania z pomp cyrkulacyjnych, po jednej dla każdej sekcji kolektora. Punkty SP1 i SP2 w rzeczywistości są prawie w tej samej temperaturze, ale mają taką samą wartość emisyjności, co prowadzi do błędnych wniosków.

W rzeczywistości taśma elektryczna została zastosowana do SP1, który ma wartość emisyjności bardzo bliską do wartości określonej w dokumencie. Dlatego też przepływ płynu jest rzeczywiście w temperaturze 44 ° C, a nie w 30,5 ° C.

Rys.2a/2b/2c Obraz cieplny kolektora: z nieaktywną pompą z lewej i pompą aktywnie działającą z lewej.

Na rysuneku 3 został przedstawiony układ promieniowania podczas rozruchu, cyfrowe utrwalanie termiczne i obrazy wizualne. Analiza profilu została przeprowadzona na liniach pseudo prostopadłych Li1, Li2 i LI3, do działania na rurach. Po prawej stronie, linia Li2 pokazuje chłodniejszy, nierówny teren, który powinien zostać zbadany dalej, ponieważ może to oznaczać, że są zmiany w grubości posadzki lub w kleju do wykończenia. Linia Li4, w kolorze zielonym, podkreśla te różnice termiczne, które nie powinny się pojawić po zaledwie kilku decymetrach rury.

Rys. 3 Termograficzny obraz przedstawiający instalację podczas rozruchu, wykres opisuje wartości termperatury

Rozważa się, czy umieszczać ogrzewanie podłogowe pod stałymi meblami. Argument przeciw: gorące powietrze z podłogi może doprowadzić meble kuchenne do "potu", czyli kondensacji. Ogrzewanie zainstalowane pod meblami może również podgrzewać je i to co jest w nich przechowywane, w tym żywność. Argumenty za stosowaniem instalacji ogrzewania podłogowego pod stałymi meblami są różne.     Z jednej strony, w przypadku, gdy układ pokoju nie zostały określony, prawdopodobnie korzystne jest zainstalowanie rur ogrzewania podłogowego w całym pomieszczeniu.

Być może obecność systemu podłogowego pod meblami lub innymi przeszkodami zasadniczo zwiększa bezwładność systemu, zarówno w czasie uruchamiania i zamykania, a tak naprawdę nie pomaga kontrolować temperatury w pomieszczeniu. Właściwie, to tworzy barierę dla przepływu ciepła do obszarów zajmowanych przez przeszkody, bariera ta oczywiście wiąże się z kosztami w zakresie energii.

Rys.4 Obecność układu promiennikowego pod meblami lub innymi przeszkodami zasadniczo zwiększa bezwładność systemu, zarówno podczas uruchamiania i zamykania.Sp1 Temperatura 23,8°C, Sp2temperatura 19,3°C,Sp3 Temperatura 22,2°C

FLIR E8: Kompaktowa i efektywna kosztowo kamera termowizyjna

Valerio Di Stefano używa kompaktowej kamery FLIR E8 point-and-shoot do kontroli systemów ogrzewania podłogowego.

"Ja naprawdę odkryłem moc termiczną podczas Szkolenia Podczerwieni Center (ITC) w 2013 roku", mówi Valerio Di Stefano. "Obejrzałem różne modele kamer, ale ostatecznie zdecydowałem się na model point-and-shoot FLIR E8, ponieważ oferowała najlepszy stosunek jakości do ceny i najciekawsze funkcje w kompaktowej obudowie."

FLIR E8 posiada detektor 320 × 240, wolne ostrości obiektywu i prosty przycisk nawigacji do ustawień na ekranie, tryby obrazowania, narzędzia pomiarowe i zapisywanie plików w formacie JPEG. Kamera jest niezwykle prosta w obsłudze. E8 posiada także opatentowaną funkcję Enhancement MSX® termiczny obraz firmy FLIR, który dodaje kluczowe dane z kamery światła widzialnego na pokładzie do całego obrazu w podczerwieni w czasie rzeczywistym.

"FLIR E8 daje mi bardzo szczegółowy obraz i można jej używać do różnych zastosowań, np. do kontroli ogrzewania podłogowego i monitorowania paneli słonecznych. W każdym razie, FLIR E8 przesunął moją firmę do przodu i pomógł mi pozyskać więcej projektów. "

FLIR T540

Profesjonalna kamera termowizyjna

FLIR T540 oferuje nowe unikatowe funkcje oraz znakomitą ergonomię, które pozwalają na wygodne korzystanie z kamery przez cały dzień.

Zalety:

- układ optyczny uchylny w zakresie 180°

- rzeczywista rozdzielczość detektora 464 x 348 (654,888 pikseli z UltraMax®)

- autofocus wspomagany laserowo oraz laserowy pomiar odległości

- wymienne obiektywy w tech

nologii AutoCal

- notatki graficzne, GPS, szkic, tekst

FLIR C3

Kompaktowa kamera termowizyjna

Kamera FLIR C3 mieści się w kieszeni, aby móc szybko i łatwo sprawdzać kwestie bu

dowlane i elektryczne, w dowolnym momencie. Posiada łatwy w obsłudze ekran i jeden przycisk, dzięki czemu można szybko wykonywać zdj

ęcia gorących miejsc, dokumentować naprawy lub udostępniać zdjęcia za pomocą Wi-Fi.

Zalety:

- w pełni radiometryczne obrazy

- rozdzielczość 80 x 60

- znakomity, intuicyjny, 3'' ekran dotykowy

- komunikacja Wi-Fi oraz USB

Skontaktuj się z nami i dowiedz się więcej na temat promocji!

Promocja ograniczona czasowo od 25 lipca 2017r. do 30 września 2017 r.

Promocja nie łączy się z innymi promocjami FLIR Systems. 

Aby dowiedzieć się więcej skontaktuj się z autoryzowanym dytrybutorem FLIR Systems w Polsce:

IBROS TECHNIC

tel: +48 12 3767051

email: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

www.termowizja.ibros.pl

Termografia w testowaniu układów elektronicznych

FLIR ETS320 to przystępne cenowo rozwiązanie pozwalające na ulepszanie projektów płytek drukowanych, skracanie czasu testowania i oceny urządzeń. Zarówno w pracach badawczo-rozwojowych, jak i w testowaniu produktów, ciepło może być ważnym wskaźnikiem funkcjonowania systemu. Dzięki ETS320 inżynierowie i technicy mogą przeprowadzić testy, gromadzić dokładne i miarodajne dane w ciągu kilku sekund oraz szybko je analizować. 

    >> Karta techniczna FLIR ETS320