Termografi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 15 oktober 2020; kontroller kräver 3 redigeringar .

Infraröd termografi , en värmebild eller termisk video , är en vetenskaplig metod för att få fram ett termogram - en bild i infraröda strålar som visar en bild av temperaturfältens fördelning. Termografiska kameror upptäcker strålning i det infraröda området av det elektromagnetiska spektrumet (cirka 0,9-14 mikron) och, baserat på denna strålning, skapar bilder som låter dig bestämma överhettade eller underkylda platser. Eftersom infraröd strålning sänds ut av alla föremål som har en temperatur, enligt Plancks formel för svartkroppsstrålning , låter termografi dig "se" miljön med eller utan synligt ljus. Intensiteten av den termiska strålningen från en kropp ökar med en ökning av dess temperatur, så termografi låter dig se temperaturfördelningen över kroppens yta. När vi tittar genom en värmekamera ses varmare föremål bättre mot bakgrund av miljön; människor och varmblodiga djur är mer synliga i miljön, både dagtid och nattetid. Tack vare detta kan termografi hitta tillämpning inom militär- och säkerhetstjänsten.

Att skapa termogram från värmebilder har hittat många tillämpningar. Till exempel använder brandmän dem för att upptäcka människor i rökförhållanden och anlägga bränder. Med hjälp av värmeavbildning upptäcker kraftledningsutrustning överhettning vid korsningar och delar i ett nödläge som kräver eliminering av en potentiell fara. När värmeisoleringen misslyckas kan byggare se värmeläckage och förhindra funktionsfel i kyl- eller uppvärmningssystem för luftkonditionering . Värmekameror som tar bilder är också installerade i vissa lyxbilar för att hjälpa föraren, som vissa Cadillac- modeller sedan 2000. Vissa fysiologiska aktiviteter i kroppen som kräver närmare uppmärksamhet hos människor och varmblodiga djur kan också observeras med hjälp av värmeavbildning. [ett]

Utseendet och funktionen hos moderna värmebildsystem liknar ofta de hos ett tv-system. Möjligheten att se i infraröd är en så användbar funktion att inspelning av sådana bilder ofta är en sekundär funktion. Därför tillhandahålls inte alltid en inspelningsenhet.

Moderna värmeavbildningsmottagare kan delas in i två typer:

Den första typen - okylda mikrobolometrar - fungerar vid rumstemperatur, är små i storlek och relativt billiga, eftersom det inte finns något kylsystem, de har grundläggande begränsningar i hastighet och känslighet på grund av dubbel omvandling (IR-ljus värmer området, det elektriska motståndet av området beror på temperaturen). Nackdelar hindrar dem dock inte från att uppta 95% av värmebildmarknaden på grund av betydande fördelar och, viktigast av allt, priset.

Den andra typen är kylda halvledarkristaller (InSb, InAs, HgCdTe, etc.) i form av tvådimensionella arrayer av FIZ-kondensatorer eller pn-övergångar (dioder) kopplade pixel för pixel genom indium (In) mikropelare med flip-chip-metoden med en avläsningsmikrokrets (multiplexer) från kisel. Silikon i sig är genomskinligt i nästan hela IR-området, så det fungerar inte att göra en värmekamera av det, för vilket det aktivt används för att bygga IR-optik. Halvledarmottagare på grund av enstegsomvandling (IR-ljus genererar en laddning direkt) har bättre känslighet och hastighetsegenskaper i jämförelse med bolometrar (bäst vs. bäst). Utan kylning fungerar halvledarmottagare inte bra – på grund av sin egen värme ser de inte IR-ljuset som kommer utifrån genom linsen. För kylning är det vanligt att använda flytande kväve (billig, säker, nästan obegränsad mekanisk resurs) eller kylmaskiner (ganska dyra, begränsade mekaniska resurser, hög energiförbrukning, akustiskt och elektromagnetiskt brus). Moderna kylmaskiner saknar många av dessa brister och kostar bra pengar.

Skillnaden mellan infraröd och termografi

Infraröd strålning motsvarar temperaturer mellan 250 °C och 500 °C, medan termografi sträcker sig från cirka −50 °C till över 2000 °C. Så för att infraröd fotografering ska visa något måste temperaturen på objektet vara över 250 ° C, eller så måste objektet reflektera infraröd strålning som kommer från något varmt. Det bör noteras att de vanligaste mörkerseendeanordningarna bara förstärker det svaga ljuset som reflekteras från föremål, som skapas till exempel av stjärnljus eller månen, och genom dem är det omöjligt att se värme eller arbeta i totalt mörker (utan aktiv "IR ficklampa" belysning).

Passiv och aktiv termografi

Alla föremål med temperaturer över absolut noll avger infraröd strålning . Därför är ett utmärkt sätt att mäta värmeförändringar att använda en infraröd vision-enhet, vanligtvis kan en värmekameramottagare detektera strålning i medelstora (3 till 5 μm) och långa (8 till 15 μm) infraröda våglängder, kallade MWIR och LWIR och motsvarande spektrala "fönster" med hög atmosfärisk transmittans nära jordens yta.

Vid passiv termografi är av särskilt intresse ökningen eller minskningen av den naturliga temperaturnivån jämfört med den omgivande temperaturen. Passiv termografi har många applikationer, som att observera människor på scen eller i medicin. I aktiv termografi är det annorlunda - där måste energikällan skapa en temperaturkontrast mellan föremålet av intresse och bakgrunden. Ett proaktivt tillvägagångssätt är nödvändigt i många fall där delarna som undersöks är i termisk jämvikt med sin omgivning. Moderna värmekamera gör det möjligt att använda speciell programvara för att bestämma temperaturen vid varje punkt i termogrammet.

Fördelar med termografi

Begränsningar och nackdelar med termografi

Applikation

Termiska infraröda kameror omvandlar infraröd vågenergi till synligt ljus på en videoskärm . Alla objekt med en temperatur över 0 Kelvin avger termisk infraröd energi, så infraröda kameror kan passivt se alla objekt oavsett närvaron av omgivande ljus. Men de flesta värmekameror ser bara objekt som är varmare än -50 °C, eftersom intensiteten av strålningen från kroppar är proportionell mot temperaturen till fjärde potensen (mycket skarpt beroende).

Spektrum och nivå av termisk strålning beror starkt på objektets yttemperatur. Detta gör att värmekameran kan se temperaturen på föremål. Men även andra faktorer påverkar strålningen, som begränsas av teknikens noggrannhet. Till exempel beror strålning inte bara på objektets temperatur, utan också på objektets absorberande, transmissiva och reflekterande egenskaper. Således reflekteras den strålning som ursprungligen emitteras av omgivningen av objektet och/eller passerar genom det och läggs till objektets egen strålning, som registreras av enheten.

Se även

Länkar

Historia för tillverkare av termisk bildbehandling

Anteckningar

  1. ↑ Värmebilder på en mörk motorväg Arkiverad 27 september 2007 på Wayback Machine  
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger