Termografie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 15 octombrie 2020; verificările necesită 3 modificări .

Termografia în infraroșu , o imagine termică sau video termic , este o metodă științifică pentru obținerea unei termograme - o imagine în raze infraroșii care arată o imagine a distribuției câmpurilor de temperatură. Camerele termografice detectează radiațiile în domeniul infraroșu al spectrului electromagnetic (aproximativ 0,9-14 microni) și, pe baza acestei radiații, creează imagini care vă permit să determinați locurile supraîncălzite sau suprarăcite. Deoarece radiația infraroșie este emisă de toate obiectele care au o temperatură, conform formulei lui Planck pentru radiația corpului negru , termografia vă permite să „vedeți” mediul cu sau fără lumină vizibilă . Intensitatea radiației termice a unui corp crește odată cu creșterea temperaturii acestuia, astfel că termografia vă permite să vedeți distribuția temperaturii pe suprafața corpului. Când privim printr-o cameră termică, obiectele mai calde sunt văzute mai bine pe fundalul mediului; oamenii și animalele cu sânge cald sunt mai vizibile în mediu, atât ziua, cât și noaptea. Datorită acestui fapt, termografia poate găsi aplicație în serviciile militare și de securitate.

Crearea termogramelor din imagini termice a găsit multe aplicații. De exemplu, pompierii le folosesc pentru a detecta persoanele aflate în condiții de fum și pentru a stabili incendii. Cu ajutorul imaginilor termice, echipamentele de linie electrică detectează supraîncălzirea la joncțiuni și piesele aflate în stare de urgență care necesită eliminarea unui potențial pericol. Când izolarea termică eșuează , constructorii pot vedea scurgeri de căldură și pot preveni defecțiunile sistemelor de răcire sau încălzire a aerului condiționat . Camerele termice care fac poze sunt instalate și în unele mașini de lux pentru a ajuta șoferul, cum ar fi unele modele Cadillac din 2000. Anumite activități fiziologice ale corpului care necesită o atenție mai atentă la oameni și animalele cu sânge cald pot fi, de asemenea, observate cu ajutorul imaginii termice. [unu]

Aspectul și funcționarea sistemelor moderne de termoviziune sunt adesea similare cu cele ale unui sistem de televiziune. Capacitatea de a vedea în infraroșu este o caracteristică atât de utilă încât înregistrarea unor astfel de imagini este adesea o funcție secundară. Prin urmare, o unitate de înregistrare nu este întotdeauna furnizată.

Receptoarele moderne de termoviziune pot fi împărțite în două tipuri:

Primul tip - microbolometrele nerăcite - funcționează la temperatura camerei, sunt de dimensiuni mici și relativ ieftine, deoarece nu există un sistem de răcire, au limitări fundamentale de viteză și sensibilitate datorită dublei conversii (lumina IR încălzește zona, rezistența electrică a zona depinde de temperatura). Dezavantajele nu îi împiedică însă să ocupe 95% din piața de termoviziune datorită avantajelor semnificative și, cel mai important, prețului.

Al doilea tip este cristalele semiconductoare răcite (InSb, InAs, HgCdTe etc.) sub formă de rețele bidimensionale de condensatoare FIZ sau joncțiuni pn (diode) conectate pixel cu pixel prin micropiloni de indiu (In) folosind metoda flip-chip. cu un microcircuit de citire (multiplexor) din siliciu. Siliciul în sine este transparent în aproape întreaga gamă IR, așa că nu va funcționa pentru a face o cameră de imagine termică din el, pentru care este utilizat în mod activ pentru a construi optica IR. Receptoarele cu semiconductori datorate conversiei într-o singură etapă (lumina IR generează o încărcare directă) au caracteristici de sensibilitate și viteză mai bune în comparație cu bolometrele (cel mai bun vs. cel mai bun). Fără răcire, receptoarele cu semiconductor nu funcționează bine - din cauza propriei călduri, nu văd lumina IR care vine din exterior prin lentilă. Pentru răcire, se obișnuiește să se utilizeze azot lichid (resurse mecanice ieftine, sigure, aproape nelimitate) sau mașini frigorifice (destul de scumpe, resursă mecanică limitată, consum mare de energie, zgomot acustic și electromagnetic). Mașinile moderne de refrigerare sunt lipsite de multe dintre aceste deficiențe și costă bani buni.

Diferența dintre infraroșu și termografie

Imaginile cu radiații infraroșii corespund temperaturilor cuprinse între 250 °C și 500 °C, în timp ce termografia variază de la aproximativ -50 °C la peste 2000 °C. Deci, pentru ca fotografia în infraroșu să arate ceva, temperatura obiectului trebuie să fie peste 250 ° C, sau obiectul trebuie să reflecte radiația infraroșu provenită de la ceva fierbinte. Trebuie remarcat faptul că cele mai comune dispozitive de vedere pe timp de noapte amplifica doar lumina slabă reflectată de obiecte, care este creată, de exemplu, de lumina stelelor sau a lunii, iar prin ele este imposibil să se vadă căldura sau să lucreze în întuneric complet (fără activ Iluminare „lanterna IR”).

Termografie pasivă și activă

Toate obiectele cu temperaturi peste zero absolut emit radiații infraroșii . Prin urmare, o modalitate excelentă de a măsura schimbările termice este utilizarea unui dispozitiv de viziune în infraroșu, de obicei un receptor de termoviziune poate detecta radiații în lungimi de undă infraroșii medii (3 până la 5 μm) și lungi (8 până la 15 μm), denumite MWIR și LWIR și corespunzătoare „ferestrelor” spectrale cu transmisie atmosferică ridicată lângă suprafața pământului.

În termografia pasivă , de interes deosebit este creșterea sau scăderea nivelului de temperatură naturală în comparație cu temperatura ambiantă. Termografia pasivă are multe aplicații, precum observarea oamenilor pe scenă sau în medicină. În termografia activă , este diferit - acolo sursa de energie trebuie să creeze un contrast de temperatură între obiectul de interes și fundal. O abordare proactivă este necesară în multe cazuri în care piesele examinate sunt în echilibru termic cu mediul înconjurător. Camerele termice moderne permit utilizarea unui software special pentru a determina temperatura în fiecare punct al termogramei.

Avantajele termografiei

Limitările și dezavantajele termografiei

Aplicație

Camerele cu infraroșu termic transformă energia undelor infraroșii în lumină vizibilă pe un ecran video . Toate obiectele cu o temperatură peste 0 Kelvin emit energie termică în infraroșu, astfel încât camerele cu infraroșu pot vedea pasiv toate obiectele, indiferent de prezența luminii ambientale. Cu toate acestea, majoritatea camerelor termice văd doar obiecte mai calde de -50 °C, deoarece intensitatea radiației corpurilor este proporțională cu temperatura și puterea a patra (dependență foarte accentuată).

Spectrul și nivelul radiației termice depind puternic de temperatura de suprafață a obiectului. Acest lucru permite camerei termice să vadă temperatura obiectelor. Cu toate acestea, alți factori afectează și radiațiile, care sunt limitate de precizia tehnicii. De exemplu, radiația depinde nu numai de temperatura obiectului, ci și de proprietățile de absorbție, transmisie și reflexie ale obiectului. Astfel, radiația emisă inițial de mediu este reflectată de obiect și/sau trece prin acesta și se adaugă la radiația proprie a obiectului, care este înregistrată de dispozitiv.

Vezi și

Link -uri

Istoria producătorilor de imagini termice

Note

  1. ↑ Imagini termice pe o autostradă întunecată Arhivat 27 septembrie 2007 la Wayback Machine  
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice