We measure it.
Termográfia Kisokos
Elmélet - Gyakorlat - Ötletek & Trükkök
Szerzői jogok / garancia és felelősség
Ebben a kisokosban összefoglalt információk szerzői jogvédelem alatt állnak. Minden jog kizárólag a Testo AG-t illeti. A tartalmi részek és a képek kereskedelmi jelleggel nem sokszorosíthatók, nem módosíthatók és a leírt felhasználási célon kívül másra nem alkalmazhatók vagy használhatók a Testo AG előzetes írásos engedélyének bekérése nélkül. A Kisokosban szereplő információk összeállítása nagy gonddal történt, ennek ellenére kötelezettséget nem vonnak maguk után és a Testo AG fenntartja magának a módosítások és kiegészítések jogát. A Testo AG nem vállal felelősséget vagy garanciát a rendelkezésre bocsátott információk helyességéért és teljességéért. Minden, a Kisokos használatából közvetlenül vagy közvetve adódó kárért vállalandó garancia kizárt. Testo AG, Március 2012
Előszó Kedves Olvasó! “Egy kép többet mond ezer szónál”
A magas energiaárak és a költséges gépleállások korában az
érintésmentes hőmérséklet diagnosztika teret hódított éppúgy az épületenergetika, mint az ipari karbantartás területén. Azonban a termográfia tudományának is megvannak az alap-
törvényei, amiket figyelembe véve és követve végezhető pontos hőmérsékletmérés.
A ”Termográfia Kisokos” célja, hogy a mindennapi mérések során felmerülő kérdésekre megadja a választ és segítséget nyújtson a mindennapi munkában. Eme tudástár méréstechnikai információkat tartalmaz a termográfia elméletéről, gyakorlati alkalmazásáról sok esetben pedig használható ötleteket nyújt a mérési feladatok precíz végrehajtásához. Kellemes olvasást!
Daniel Auer,
Hőkamera Divízió Igazgató
3
Tartalomjegyzék 1. A termográfia elmélete
1.1 Emisszió, reflexió, transzmisszió
6
1.2 Mérőfolt és mérési távolság
13
2. Termográfia a gyakorlatban
16
2.1 Mérés tárgya és mérési körülmények
16
2.3 Mérési hibaforrások
28
2.2 Az ε és az RTC értékek számítása
25
2.4 Optimális mérési körülmények
34
3. Melléklet
38
2.5 A tökéletes hőkép
3.1 Termográfia szójegyzék 3.2 Emissziós tényező táblázat 3.3 Testo ajánlás
4
5
35
38 50 52
1 A termográfia elmélete
Minden tárgy az abszolút nulla fok (0 Kelvin = -273.15 °C) felett elektromágneses sugarakat bocsát ki magából infravörös tar-
tományban. Ezt az infra sugárzást az emberi szem nem képes észlelni.
Max Planck fizikus már az 1900-as években bebizonyította,
hogy egy test hőmérséklete és infra sugárzása között összefüggés van. A gyakorlatban használt hőkamerák a hosszúhul-
lámú infra sugárzást mérik a 8 ... 14 µm hullámhossztartományban. Ez alapján számítják és jelenítik meg a mérendő
felületek hőmérséklet eloszlását. A számítás a mért felület emissziós tényezőjének (ε) és a reflektált hőmérsékletének (RTC = Reflected Temperature Compensation) figyelembe vételével történik, mindkét érték manuálisan állítható a hőkamerákban vagy utólagosan szoftverben.
A detektor minden pixele egy egy hőmérséklet érzékelőt tartal-
maz és egy hőmérsékleti pontot jelenít meg, mely a kijelzőn az emberi szem számára is érthetően színes pontként jelenik meg (ld. a "Mérőfolt és mérési távolság" c. fejezetet a 13. oldalon).
A termográfia (hőkamerával végzett hőmérséklet mérés) passzív, érintésmentes mérési eljárás. Ennek során a hőképen az első mérendő objektum felületének hőmérséklet eloszlása
jeleníthető meg. Tehát a hőkamerával nem lehetséges belevagy átnézni különböző felületeken.
5
1.1 Emisszió, reflexió, transzmisszió
A hőkamera által észlelt hosszú hullámú sugárzás - amit a hőkamera a látómezejében érzékel - a felület emissziójának, reflexiójának és transzmissziójának függvénye.
ρ
ε
τ
1.1. Ábra: Emisszió, reflexió és transzmisszió Emisszió (ε)
Az emissziót az adott anyag infra sugárzás emittálási (kibocsátási) képességét az emissziós tényezővel (ε) jellemezzük. az ε függ a felület anyagától, kialakításától és a mérés tárgyának hőmérsékletétől.
Maximum emissziós tényező: ε = 1 (
100%) (ld. “fekete
test sugárzó” című fejezetet a 40. oldalon). ε = 1 a valós körülmények között a gyakorlatban nem fordul elő.
6
Valós testek: ε < 1, mivel a valós testek a környezetükből a
sugárzást visszaverik, egyes esetekben átengedik, elnyelik. A nem fémes anyagok általában (pl. PVC, beton, szerves anyagok) magas - a hőmérséklettől függetlenül - emissziós tényezővel rendelkezik (ε ≈ 0.8 ... 0.95) a hosszúhullámú infra tartományban.
Fémek, különösen a fénylő, csillogó felületek, alacsony, és a hőmérséklettel együtt ingadozó ε tényezővel rendelkeznek.
Az ε tényező manuálisan beállítható a hőkamerában és a szoftverében.
Reflexió (ρ) A reflexió (ρ) a test a visszaverési képességét jellemzi. ρ függ a felület kialakításától, hőmérsékletétől és az anyagától.
Egyazon anyag visszaverési képessége sima, polírozott felületkialakítás esetén magasabb, mint a durva, matt felülettel.
A reflektált sugárzás hőmérséklete manuálisan beállítható a hőkamerában (RTC). Az RTC értéke számos mérési alkalmazás során
megegyezik a környezeti hőmérséklet értékével, mely pl. a
testo 110 levegő hőmérséklet mérővel mérhető. Az RTC az u.n. Lambert sugárzás alapján is megadható (ld. “A reflektált hőmérséklet mérése (szimulált) Lambert sugárzóval” című fejezetet a 27. oldalon).
7
A visszatükröződő infra sugárzás kilépési szöge mindig
megegyezik a beesési szögével (ld. “Tükörszerű reflexió” című fejezetet a 31. oldalon).
Transzmisszió (τ) A transzmisszió (τ) egy adott anyag infra sugárzás átengedési képességét jellemzi.
τ függ az adott anyag fajtájától és vastagságától. A legtöbb anyag nem transzmisszív a hosszúhullámú infra sugárzás tekintetében, tehát nem engedi át a sugarakat.
Kirchhoff sugárzási törvénye
A hőkamera által látható infra sugárzás az alábbiakból áll: a mérés tárgyának emittált sugárzása; a környezeti sugárzás visszaverődése (reflektálás) és a mérendő felület sugárzásának transzmissziója. (ld. az 1.1 ábrát a 6. oldalon) Ezen paraméterek összege mindig 1-et ad ki (
ε+ρ+τ=1
100%):
Mivel a gyakorlatban a transzmisszió (τ) ritkán fordul elő, elhanyagolható, így a képlet ε+ρ+τ=1
egyszerűsödik a
8
ε + ρ = 1.
A termográfia szempontjából ez az alábbiakat jelenti:
Minél alacsonyabb az emisszió, annál magasabb a visszavert infra sugárzás mértéke, annál nehezebb pontos hőmérsékletmérést végezni és
annál fontosabb a visszaverődött hőmérséklet (RTC) kompenzációjának korrekt beállítása.
Az emisszió és a reflexió közti összefüggés 1. Magas emissziós tényezőjű (ε ≥ 0.8) testek esetén:
alacsony reflexióval rendelkeznek (ρ): ρ = 1 - ε. hőmérsékletük igen jól mérhető hőkamerával.
2. Közepes emissziós tényezőjű (0.6 < ε < 0.8) testek esetén:
közepes reflexióval rendelkeznek (ρ): ρ = 1 - ε. hőmérsékletük jól mérhető hőkamerával.
3. Alacsony emissziós tényezőjű (ε ≤ 0.6) testek esetén: magas reflexióval rendelkeznek (ρ): ρ = 1 - ε.
hőmérsékletük mérhető hőkamerával, de az eredmények kiértékelése nagy precizitást igényel. elengedhetetlen a reflektált hőmérséklet (RTC) kompenzációjának korrekt beállítása, mivel jelentős befolyással bír a hőmérséklet számításában.
Különösen akkor döntő jelentőségű az emissziós tényező
megfelelő beállítása, amikor nagy a különbség a mérés tárgyának hőmérséklete és a környezet hőmérséklete között.
9
1. Amennyiben a mérendő tárgy hőmérséklete magasabb a
környezeti hőmérsékletnél (ld. fűtőtest 1.2 ábra, 11. oldal): túl magasra beállított emissziós tényező túl alacsony hőmérséklet kijelzést eredményez (ld. 2. példa).
túl alacsonyra beállított emissziós tényező pedig túl
magas hőmérséklet kijelzéshez vezethet (ld. 1. példa).
2. Amennyiben a mérendő tárgy hőmérséklete alacsonyabb a környezeti hőmérsékletnél (ld. ajtó 1.2 ábra, 11. oldal):
túl magasra beállított emissziós tényező túl magas hőmérséklet kijelzését eredményez (ld. 2. példa).
túl alacsonyra beállított emissziós tényező pedig túl
alacsony hőmérséklet kijelzéshez vezethet (ld. 1. példa).
10
65° ε=0.9 15°C
50°
35°
ε=0.9 60°C
1
20°
2 ε=0.7
ε=1
5°
1.2. Ábra: A hibásan beállított emissziós tényező hatása a hőmérséklet mérésére Vegye figyelembe: Minél nagyobb a különbség a
mérés tárgyának hőmérséklete és a környezeti hőmérséklet között és minél kisebb az emissziós tényező, annál nagyobb lesz a mérési hiba.
Ezek a hibák felerősödnek a hibásan beállított emissziós tényező esetén.
11
Tehát hőkamerával mindig csak a felületi
hőmérsékletek mérhetők, nem lehet a testekbe
bele- illetve átlátni. Sok, az emberi szem számára átlátszó tárgy -
mint pl. az üveg - nem transzmisszív (áteresztő) a
hosszúhullámú infra sugarak tekintetében (ld. “Üveg felület mérése”, 30. oldal).
Szükség esetén távolítsa el a mérés tárgyán lévő borítást, burkolatot, mivel a hőkamera csak az első felület hőmérsékletét méri. Figyelem:
Mindenkor ügyeljen a mérés tárgyával kapcsolatos előírá-
sok betartására! Kevés transzmisszív tulajdonságú anyag létezik ilyen pl. a vékony műanyag fólia vagy a germánium melyből a Testo hőkamerájának lencséje és védőüvege készül. Ezen
anyagok átengedik a hosszú hullámú infra sugárzást. A felület alatt elhelyezkedő anyagok a hőátadás révén befolyásolják a mérendő tárgy felületének hőmérséklet
eloszlását, gyakran felismerhető a hőképen a mérés tárgyának belső felépítése. Ettől függetlenül a hőkamera kizárólag a felületi hőmérsékletet méri. Nincs lehetőség a mérés
tárgyán
belüli/mögötti
értékeinek meghatározására.
12
elemek
hőmérséklet
1.2 Mérőfolt és mérési távolság
A megfelelő mérési távolság és a legnagyobb megjeleníthető, ill. mérhető felület meghatározásához három értéket kell figyelembe venni: a látómezőt (FOV); a legkisebb felismerhető felületet (IFOVgeo) és a legkisebb mérhető felületet (IFOVmeas).
FOV
32°
1m
1.3. ábra: A hőkamera látómezeje
13
A hőkamera látómezeje (Field of View, FOV) a hőkamerával
látható felület nagyságát adja meg (1.3. ábra, 13. oldal). Függ a használt objektív látószögétől (pl. 42° széles látószögű vagy 9°
teleobjektív) a hőkamera felbontásától (pl.: 320 x 240 vagy SuperResolution funkcióval 640 x 480) és a felület távolságától. Nagy látómező biztosításához széles látószögű objektív szükséges. Fontos, hogy ismerje a saját hőkamerája legkisebb felismerhető tárgyra vonatkozó adatait (IFOVgeo). Ez mutatja meg egy pixel nagyságát a távolság függvényében.
3.5 mm
3.5 mrad
IFOVgeo IFOVmért
1m
1.4. ábra: Egyetlen pixel látómezeje
14
Az objektív 3,5 mrad értékű térbeli felbontása azt jelenti, hogy - 1 m mérési távolság esetén - a legkisebb felismerhető felület (IFOVgeo) élhossza 3,5 mm és ez egy pixelként fog megjelenni a kijelzőn. (ld. 1.4 ábra a 14. oldalon). A pontos mérés érdekében a mérés tárgyának kétszer vagy háromszor nagyobbnak kell lennie a legkisebb felismerhető felület értékénél (IFOVgeo). A legkisebb mérhető felületre (IFOVmért) tehát az alábbi tapasztalati szabály érvényes: IFOVmért ≈ 3 x IFOVgeo Jó
térbeli
felbontás
használjon teleobjektívet.
elérése
érdekében
A Testo FOV-kalkulátorával különböző távolságok esetében könnyen kiszámíthatja a FOV, IFOVmért és a IFOVgeo értékeket.
15
2 Termográfia a gyakorlatban
2.1 A mérés tárgya és a mérési körülmények A mérés tárgya
1. Anyag és emisszió Minden anyag felületének méréséhez specifikus korrekciós
értékek tartoznak, ezek alapján számítható az anyag pontos hőmérséklete, ezek a paraméterek tehát
a visszaverődés mértéke és az emittálás mértéke (a tárgy sugárzása). 2. Szín Hőkamerával végzett hőmérséklet mérés esetén nincs befolyása az anyag színének a mérés tárgyának hosszúhullámú infra sugárzására. A sötét felületek több rövidhullámú infra sugárzást nyelnek el (abszorbeálnak), mint a világos anyagok és ezáltal gyorsabban melegszenek fel. A kiáramló infra sugárzás azonban a hőmérséklettől, nem pedig a mért tárgy felületének színétől függ, például egy feketére festett fűtőtest épp annyi hosszúhullámú infra sugárzást bocsát ki, mint egy ugyan olyan hőmérsékletű, de fehérre festett fűtőtest. 3. A felület struktúrája
A mért tárgy felületének minősége döntő szerepet játszik a hőkamerával végzett hőmérsékletmérés esetén. A felület struktúrája, esetleges szennyeződések vagy valamilyen réteggel történő bevonása módosítja a felület emissziós tényezőjét.
16
A felület kialakítása
A sima, fényes, tükröződő és/vagy polírozott felületek általában
alacsonyabb emissziós tényezővel bírnak, mint a matt, strukturált, durva, kopott és/vagy karcolt felületek ugyanazon anyag esetében is. Nagyon sima felületek esetében gyakran tükörszerű reflexióról beszélünk (ld. “Tükörszerű reflexió”, 31. oldal). Nedvesség, hó vagy zúzmara a felületen
A víz, a hó és a zúzmara viszonylag magas emissziójú (kb. 0.85 < ε < 0.96), ezért ezen anyagok mérése általában probléma
mentes. Mindenesetre azonban ügyelni kell arra, hogy a mérendő tárgyak kijelzett hőmérsékletét ezek a természetes bevonatok meghamisíthatják, mivel a nedvesség az elpárolgás során lehűti a mérés tárgyának felületét, a hó pedig jó szigetelési tulajdonságokkal rendelkezik. A zúzmara általában
nem képez zárt felületet, ezért a mérés során mind a zúzmara mind pedig az az alatt fekvő felület emisszióját figyelembe kell venni.
Szennyeződések és idegen testek a mérés felületén A mérendő tárgy felületén lévő szennyeződések, mint pl. a por, a rozsda vagy a kenőolaj általában növelik a felület emisszióját. Emiatt a szennyezett tárgyak mérése általában problémamentes. A hőkamera viszont mindig a felület hőmérsékletét méri, tehát a szennyeződést és nem az alatta fekvő mérendő tárgy felületének a pontos hőmérsékletét.
17
Egy anyag emissziója nagymértékben függ az anyag felületének struktúrájától.
Ügyeljen az emissziós tényező korrekt beállítására, a mérendő tárgy felületén lévő
szennyeződések figyelembe vételével. Kerülje a nedves, havas vagy zúzmarás felületek mérését. Kerülje a mérést a réteges szennyeződések esetén (a levegő beáramlása miatt hibás lesz a mért hőmérséklet vagy
több réteg jobban szigetel). Különösen a sima felületek mérése esetén ügyeljen a környezetben lévő esetleges sugárforrásokra, amiket a felület visszaverhet (pl. nap, fűtés stb.)
Mérési körülmények
1. Környezeti hőmérséklet
Annak érdekében, hogy a hőkamera a mérendő tárgy
felületének hőmérsékletét pontosan kiszámíthassa, fontos, hogy az emissziós tényező (ε) beállítása mellett a visszavert /reflektált hőmérséklet (RTC) beállítását is elvégezze. A legtöbb
mérés során a visszavert hőmérséklet megegyezik a környezeti hőmérséklettel (ld. “Sugárzás”, 19. oldal). Ennek mérését egy levegő hőmérséklet mérővel, pl. testo 110 műszerrel végezheti
el. A mérés tárgya és a mérés környezete közötti magas hőmérséklet különbség esetén különösen fontos az emissziós tényező pontos beállítása (ld. 1.2,. ábra, 11. oldal).
18
2. Sugárzás Tehát
minden
az
abszolút
nulla
fok
(0
Kelvin
=
-273.15 °C) feletti hőmérsékletű test infra sugarat bocsát ki. Különösen azok a felületek, melyek hőmérséklete nagyban eltér
a mérendő tárgy hőmérsékletétől, zavarhatják az hőkamerás mérést saját sugárzásukkal. Az ilyen sugárforrásokat lehetőség szerint el kell kerülni ill. ki kell kapcsolja.
A zavarforrások
leárnyékolásával (pl. vászonnal vagy kartonnal) csökkenthetők
azok hatása a mérésre. Amennyiben a zavarforrás befolyása
nem szüntethető meg, a visszavert hőmérséklet nem egyezik meg a környezeti hőmérséklettel. A visszavert sugárzás mérésére például glóbusz hőmérsékletmérő vagy Lambert sugárzó használata ajánlott (ld. “A reflektált hőmérséklet meghatározása”, 27. oldal).
A kültéri termográfia speciális tulajdonságai
A tiszta égből érkező infra sugárzást “hideg diffúz égi sugárzásnak” nevezzük. Tiszta égbolt esetén napközben a, "hideg diffúz
égi sugárzás" (~ -50 °C ... -60 °C) és a meleg napkisugárzás (~ 5500 °C) verődik vissza. Az égbolt felületének nagysága
meghaladja a napét, így a visszavert hőmérséklet külső termográfia esetén napos időben is általában 0 °C, alatt van. A nap sugárzásának abszorpciója révén a tárgyak felmelegszenek.
Ez jelentősen befolyásolja a felületi hőmérsékletét - részben még órákkal a napsugárzás után is.
19
2.1. ábra: Reflexió szabadban végzett mérések esetén A 2.1. ábrán jól látható, hogy az esőcsatornát hidegebbnek mutatja a hőkamera, mint a ház falát. Pedig mindkettő hőmérséklete megközelítőleg azonos. A képet tehát elemezni, értelmezni kell.
Feltételezzük, hogy az esőcsatorna felszíne cinkezett és igen
alacsony emissziós tényezőjű (ε = 0.1). tehát az esőcsatornából kiinduló hosszúhullámú infra sugárzásnak csak 10 %-a az emit-
tált saját sugárzás és 90 %-a visszavert környezeti sugárzás.
Tiszta égbolt esetén a “hideg diffúz égi sugárzás” (~ -50 °C ... -60 °C) visszatükröződik az esőcsatornán. A hőkamera a ház
falának korrekt mérése céljából ε = 0.95 és RTC = -55 °C értékekre van beállítva. A nagyon alacsony emisszió és az igen magas visszatükröződés révén az esőcsatorna a hőképen hide-
20
gen jelenik meg. Annak érdekében, hogy egy hőképen, mindkét
anyagfajta hőmérsékletét pontosan mutathassa a hőkamera, az emissziót tartományonként utólag módosítani lehet egy elemző szoftver segítségével (pl. Testo IRSoft).
Feltétlenül vegye figyelembe az Ön saját teste infra sugárzásának hatását is. Változtassa helyzetét a mérés során, hogy felismerhesse
a
tükröződéseket.
A
vissza-
tükröződések vándorolnak, a mérés tárgyának termikus tulajdonságai viszont ugyan azon a helyen maradnak - a
látószög módosítása esetén is. Kerülje a túl forró vagy túl hideg objektumok közelében a mérést, ill. árnyékolja le ezeket.
Kerülje a direkt napsugárzást, már a mérés előtt néhány órával is. Kora reggeli órákban mérjen. A szabadban lehetőség szerint borús időben mérjen. 3. Időjárás Felhőzet
A szabadban végzett infra mérésekhez ideális feltételeket biztosít az erős felhőzet, mivel leárnyékolja a mérés tárgyát a napsugárzástól és a “hideg diffúz égi sugárzástól” (ld. “Sugárzás”, 19. oldal).
21
Csapadék
Az erős csapadék (eső, hó) meghamisíthatja a mérés ered-
ményét. A víz, a jég és a hó emissziója magas és nem engedik át az infra sugarakat. Ezen túlmenően is mérési hibákhoz vezet-
het a nedves tárgyak mérése, mivel a mérés tárgyának felülete a párolgás során lehűl (ld. “A felület struktúrája”, 16. oldal). Nap
(ld. “Sugárzás”, 19. oldal) Ideális, ha a méréseket erősen felhős időben végezzük
Érdemes figyelni a felhőket már pár órával a
mérés előtt is Lehetőleg kerülje el a csapadékos időben történő mérést 4. Levegő
Páratartalom
A mérés ideje alatt a levegő relatív páratartalmának értéke ideális esetben alacsony, azért hogy ne kerüljön sor konden-
zálódásra a levegőben (köd), a mérés tárgyán, a védőüvegen
vagy a hőkamera lencséjén. Letakart lencse (pl. védőüveg)
esetén a hőkamerát érő infra sugárzás egy része nem jut el a
detektorig, mivel a sugárzás a vízrétegen keresztül nem jut át teljes mértékben a lencsén.
A rendkívül sűrű köd is befolyásolhatja a mérést, mivel az átviteli szakaszon a vízcseppek kevesebb infra sugarakat engednek át.
22
Légáramlás
A szél ill. a huzat a helyiségben vagy kültéren szintén befolyásolhatja a hőkamerával végzett mérést.
A hővezetés (konvekció) következtében a levegő a felület közelében a mérés tárgyával azonos hőmérsékletű. A szél vagy
a huzat azonban "elfújja" ezt a levegőréteget és egy új, a mérés tárgyáéhoz nem illeszkedő levegő réteg kerül annak helyére.
A hővezetés a mérés meleg tárgyából hőt von el ill. a mérés hideg tárgyát hővel táplálja, mindaddig, míg a levegő és a
mérés tárgyának hőmérséklete ki nem egyenlítődik. A hőcsere ezen hatására növekszik a mért felület és a környezeti hőmérséklete közötti eltérés. Levegőszennyeződés
A levegőben lebegő részecskék, pl. a por, a korom vagy a füst, továbbá néhány gőzfajta magas emisszióval és igen alacsony
transzmissziós képességgel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy
befolyásolhatják a mérést az által, hogy saját maguk is infra sugárzást bocsátanak ki, melyet a hőkamera feldolgoz. Emellett
a mérés tárgyának az infra sugárzása csak részben tud eljutni a hőkameráig, mivel azt szétszórják és abszorbeálják a lebegő részecskék.
23
Ne mérjen sűrű ködben vagy gőzben. Ne mérjen a hőkamerán magas páratartalom
mellett, mert a hőkamera lencséjére lecsapó hat a nedvesség (ld. “Nedvesség, hó vagy zúz-
mara a felületen”, 17. oldal).
Lehetőség szerint kerülje a szelet és egyéb légáramlásokat a mérés során. Ügyeljen a levegő áramlási sebességére és irányára a
mérés közben és vegye figyelembe az erre vonatkozó
adatokat a hőképek kiértékelésekor. Ne mérjen erősen szennyezett levegő esetén (pl. frissen felvert por).
Mindig az Ön alkalmazása szempontjából lehetőség szerint legkisebb mérési távolságból mérjen, hogy a levegőben esetlegesen lebegő részecskék hatását minimalizálja. 5. Fény
A fény vagy a megvilágítás nincs jelentős hatással a hőkamerá-
val végzett mérésekre. Sötétben is mérhet, mivel a hőkamera a hosszúhullámú infra sugarakat érzékeli.
Néhány fényforrás azonban maga is infra hősugarakat bocsát ki
és ezzel befolyásolhatja a környezetében lévő tárgyak hőmérsékletét. Ezért nem tanácsos közvetlen napsugárzás
esetén vagy forró izzó közelében mérni. A hideg fényforrások,
mint pl. a LED-ek nem kritikusak, mivel azok a felvett energia nagy részét látható fénnyé és nem infra sugárzássá alakítják át.
24
2.2 Az ε és az RTC értékek számítása
A mérendő tárgy felületének emissziója az alábbiak szerint határozható meg, pl.: Emissziós tényező táblázat alapján (ld. “Emissziós tényező táblázat”, 50. oldal).
Figyelem: Az emissziós tényező táblázatban szereplő értékek mindig
irányadó értékek. Ezért az Ön mérési tárgyának emissziója
eltérhet a megadott irányértéktől. Az emissziót meghatározhatja egy kontakt hőmérővel (pl. a testo 905-T2 vagy a testo 925) végzett összehasonlító mérés alapján (ld. “Az emissziós tényező meghatározása összehasonlító méréssel”, 25. oldal).
Az emissziós tényezőt meghatározhatja hőkamerával
végzett ellenőrző mérés során is (ld. “Az emissziós tényező meghatározása hőkamerás módszerrel”, 26. oldal).
Az emissziós tényező meghatározása 1. Összehasonlító módszer
Először mérje meg a mérendő tárgy felületének a hőmérsékletét
egy kontakt hőmérsékletmérő műszerrel (pl. testo 905-T2 vagy
testo 925). Ezt követően mérje meg a mérendő tárgy felületének hőmérsékletét egy hőkamera segítségével, ebben az esetben
az emisszós tényező 1. A kontakt hőmérsékletmérővel és a hőkamerával mért hőmérséklet különbsége a túl magasan beál-
lított emissziós tényezőből adódik. Az emissziós tényezőnek
25
lépésenkénti csökkentésével addig módosíthatja a hőmérsék-
letet, míg az azonos nem lesz a kontakt hőmérsékletmérővel
mért hőmérséklettel. Az ekkor beállított emissziós tényező a mért felület pontos emissziós tényezője. 2. Hőkamerás módszer
Először is ragasszon fel egy fix emissziós tényezőjű csíkot (pl. a Testo hőálló emissziós csíkját) a mérendő tárgyra. Kis idő elteltével a mérendő tárgy felületének hőmérsékletét mérheti a hőkamerával a leragasztott részen, a csík beállított emissziós tényezőjével. Ez az Ön referencia hőmérséklete.
Lépésenként állítva az emissziós tényezőt, mindaddig, míg a hőkamera a mérendő tárgy felületének le nem ragasztott részén ugyanazt a hőmérsékletet nem méri, mint az előbbi
referencia hőmérséklet. A most beállított emisszió a mérendő tárgy felületének pontos emissziós tényezője. A fix emissziós tényezőjű csík helyett az alábbi lehetőségek állnak rendelkezésére:
A mérés tárgyát ismert emissziós tényezőjű lakkal vagy festékkel, teflonnal kenje be. A mérés tárgyát egy vastag hőálló olajréteggel (> 0.13 mm)
kenje be (ε ≈ 0.82). A mérés tárgyát egy vastag koromréteggel (ε ≈ 0.95) fedje be.
26
Figyelem Mindig kövesse a mért tárgy üzemi előírásait!
Ügyeljen a mérés tárgyának bekenésekor vagy leragasztásakor arra, hogy a felvitt rétegnek vagy a ragasztószalagnak először alkalmazkodnia kell az felület hőmérsékletéhez, csak ez után végezhető pontos mérés.
A reflektált hőmérséklet meghatározása
Amennyiben minden - a mérést befolyásoló - zavarforrást
kiküszöbölt, akkor a visszavert infra sugárzás hőmérséklete megegyezik a környezeti hőmérséklettel. A környezeti hőmérsékletet meghatározhatja egy levegő hőmérsékletmérő
műszerrel, pl. testo 110, és ennek megfelelően rögzítheti az RTC értéket a hőkamerába.
Amennyiben azonban a mérés környezetében infra sugárforrá-
sok vannak, a pontos mérési eredmény biztosítása érdekében a reflektált hőmérsékletet meg kell határozni.
A reflektált hőmérséklet mérése Lambert sugárzóval
A Lambert sugárzó olyan tárgy, mely a rá irányuló sugárzást ideálisan diffúz módon, tehát minden irányban egyenlő erősséggel veri vissza.
A Lambert sugárzón mérhető a hőkamerával a reflektált
hőmérséklet. Egy összegyűrt, majd ismét kisimított alufólia jól használható erre a célra a Lambert sugárzó helyettesítéseként.
27
A fólia reflexiós tényezője magas és az összegyűrt struktúrája miatt a sugárzás majdnem ideálisan diffúz módon verődik vissza (ld. 2.3. ábra, az alumínium fólia jobb oldala, 32. oldal).
A reflektált hőmérséklet méréséhez helyezze a Lambert su-
gárzót a mérés tárgya közelébe vagy még, jobb, ha annak felületére helyezi azt. Mérje meg rajta a hőmérsékletet 1 értékre
beállított emissziós tényezővel. A hőkamera kiszámítja a ráérkezett sugárzás hőmérsékletét. Ezt a hőmérsékletet RTC értékként megadhatja a hőkamerában és a mérni kívánt felület emissziós tényezőjével elvégezheti a mérés tárgyának hőmérsékletmérését.
2.3 Mérési hibaforrások
Az infra sugárzás mérési eredményét az alábbi tényezők hamisíthatják meg: Helytelenül beállított emissziós tényező Határozza meg és állítsa be helyesen az emissziós
tényezőt (ld. “Emissziós tényező meghatározása”, 25. oldal).
Helytelenül beállított RTC Határozza meg és állítsa be a visszavert sugárzás értékét (ld.“Reflektált hőmérséklet meghatározása”, 27. oldal). Nem eléggé éles a hőkép Fókuszálja a helyszínen a hőképet, mivel a felvétel után már nem módosítható az élesség. Túl nagy vagy túl kicsi a mérési távolság
28
Nem megfelelő objektívvel végzett mérés Túl nagy egy mérési pont mérete Ügyeljen a mérés során a hőkamerájára jellemző legkisebb fókuszálási távolságra.
A mérés során értelemszerűen válasszon a teleobjektív és a nagy látószögű objektív között. Lehetőség szerint kis mérési távolságot válasszon.
Az átviteli szakasz zavarai (pl. levegőszennyeződés, lerakódások stb.) Idegen sugárforrások befolyása (pl. izzók, nap, fűtések stb.,) A hőkép helytelen értelmezése a reflexió miatt
Kerülje a mérést a sugárforrások környezetében A zavarforrásokat lehetőség szerint kapcsolja le, árnyékolja le vagy vegye azok hatását figyelembe a kiértékelés során.
A környezeti hőmérséklet gyors változása A környezeti hőmérséklet hidegről melegre történő változása esetén fennáll az objektív bepárásodásának veszélye.
Lehetőség szerint hőmérséklet-stabilizált detektorokkal
ellátott hőkamerát alkalmazzon. A hőkép helytelen értelmezése a mérendő tárgy
felépítésének ismerete hiányában Ismernie kell a mérendő tárgy fajtáját és felépítését.
A
hőképek értelmezéséhez lehetőség szerint valós
képeket (fotókat) is használjon.
29
Üveg felület mérése
Az emberi szem átlát az üvegen, az infra sugarak számára
azonban az üveg nem áteresztő. Ezért a hőkamera csak az üveg felületének hőmérsékletét méri, nem pedig az a mögött
elhelyezkedő anyagok hőmérsékletét (ld. a 2.2. ábrát). A rövidhullámú sugárzás - mint például a napsugárzás - számára az
üveg transzmisszív, tehát átengedi a sugarakat. Ezért ügyelnie kell arra, hogy pl. az ablakon bejövő napfény felmelegítheti az Ön mérésének tárgyát is.
Az üveg a tükröződő anyagfajtákhoz sorolandó. Üvegen végzett mérés esetén tehát ügyelnie kell a tükörszerű reflexióra (ld. “Tükörszerű reflexió”, 31. oldal).
Üveg panel elhelyezése a mérés tárgya elé
2.2. ábra Üveg felület mérése
30
Fémen végzett mérések
A fémek, különösen a fényes felületűek erősen visszaverik a hosszúhullámú infrasugárzást. Igen alacsony az emissziójuk,
mely együtt változik a hőmérséklet változásával (ld. “Színes
test sugárzó”, 48. oldal). Ezért problémás, sok esetben nem lehetséges a hőmérsékletük hőkamerával történő mérése.
Az emisszió szabályozásán túlmenően nagyon fontos a reflek-
tált hőmérséklet korrekt beállítása (ld. “Reflektált hőmérséklet meghatározása”, 27. oldal). Ennek során vegye figyelembe a
tükörszerű reflexióra vonatkozó útmutatást is (ld. “Tükörszerű reflexió”, 31. oldal).
Lakkozott anyagok esetében a mérés problémamentes, mivel a lakkok emissziója általában magas. Minden esetre a környezeti sugárzás visszaverődését itt is figyelembe kell venni. Tükörszerű reflexió
Gyakran a tisztán szemmel látható tükröződés az erősen reflektáló, vagy egy alacsony emissziójú felület előjele. Minden esetre
az emberi szem számára erősen tükröződő jelenség a látható tartományban nem mindig jelenti azt, hogy az infra tartományban is erős a visszaverődés. Például egy lakkozott felület hőképén
látható a környezeti sugárzás tükörszerű reflexió (pl. a mérő személy sziluettje), pedig a lakk általában magas emisszióval
rendelkezik (ε ≈ 0.95). Ugyanígy például egy homokkő fal hőképén nem ismerhető fel a mérés környezetében visszaverődő tárgyak a körvonala, pedig a homokkő emissziós tényezője alacsony (ε ≈ 0.67).
31
2.3. ábra: Tükörszerű és diffúz reflexió Az, hogy a környezeti sugárzás jól látható körvonallal
tükröződve verődik-e vissza, az nem első sorban az emissziótól, hanem a felület struktúrájától függ.
Minden sugárzás mindig ugyanabban a szögben verődik vissza, mint amilyenben a felületre érkezik.
Ez azt jelenti, hogy a
tapasztalati szabály érvényes: a beesési szög = a kilépési szöggel. Ez az alumíniumfólia sima felének (bal oldalt) felnagyított keresztmetszetében jól felismerhető a 2.3. ábrán.
Itt a
mérést végző személy infra sugárzása ugyanabban a formában verődik vissza, mint amiben belép (tükörszerű reflexió).
32
Természetesen az összegyűrt alumíniumfóliára (jobb oldalt) eső
infra sugárzásra is érvényes a szabály: a beesési szöge = a kilépési szögével. Itt azonban az infra sugarak nem sima felület-
re esnek, hanem eltérően kialakított felületrészekre. Ezért azok, mint a Lambert sugárzó esetében, eltérő irányokban verődnek vissza.
Ez
a
diffúz
reflexió
vezet
ahhoz,
hogy
a
visszavert infra sugárforrások körvonalai nem ismerhetők fel. Az alumíniumfólia összegyűrt oldalán a visszaverődés minden
helyen a két visszaverődő sugárforrás, a mérő személy és a mérő személy hátterének a keveréke.
A látható tartományban lévő erős tükröződés
nem mindig jelent erős tükröződést infra tar-
tományban is. Mindig vegye figyelembe saját testének infra sugárzását is.
Azok a felületek, melyeken nem ismerhető fel a tükörszerű visszaverődés szintén lehetnek magas reflexiójúak. A sima felületeket mérje különböző szögekből és irányokból, hogy felismerhesse a hőmérséklet eloszlás rend-
szertelensége mikor vezethető vissza a visszaverődésre és mikor a mérés tárgyának hőmérsékletére.
33
2.4 Optimális mérési körülmények
Az infra mérés során a legjobbak a stabil környezeti feltételek.
Azaz, a klíma, a mérés környezetében lévő tárgyak, valamint minden más befolyásoló tényező változatlan legyen a mérés során.
Csak így becsülhetők meg a lehetséges zavarforrások és így dokumentálhatók azok a későbbi elemzés céljából. A szabadban végzett mérések esetében az időjárás stabil, az ég borús legyen, hogy a mérés tárgya le legyen árnyékolva mind a
nap sugárzásától mind pedig a “hideg diffúz égi sugárzástól”. Azt is figyelembe kell vennie, hogy a mérés tárgya a korábbi napsugárzás révén – hőtárolási kapacitása miatt - még fel lehet hevülve. Az ideális mérési feltételek az alábbiak:
Stabil időjárás; Borús égbolt a mérés előtt és alatt (szabadban végzett mérések esetén); Ne legyen közvetlen napsugárzás a mérés előtt és alatt; Ne legyen csapadék; A mérendő tárgy száraz és termikus szempontból szabadon hozzáférhető felület (pl. lomb, forgács) ne legyen a felületen; Ne legyen szél vagy huzat;
Ne legyenek zavarforrások a mérés környezetében és az átviteli szakaszon; Magas, pontosan ismert emissziós tényezőjű mérési felület. Épülettermográfia esetében legalább 15 °C különbség megléte ajánlott a beltér és a kültér hőmérséklete között.
34
2.5 A tökéletes hőkép
A hőkép felvétele során mindenekelőtt két dologra kell ügyelni:
A megfelelő mért felület kiválasztására - távolság, IFOV alapján - és A hőképek méréstechnikailag releváns területre történő
helyes fókuszálására. A felvett kép valamint a kép élessége – ugyanúgy, mint a digitális kép esetében - a hőkép elmentését követően már nem módosítható.
A tökéletes hőkép érdekében a hőkamerán és az elemző szoftveren (pl. Testo IRSoft) az alábbi módosítások hajthatók végre: Az emissziós tényező és a reflektált hőmérséklet (RTC) módosítása.
Ez egy professzionális elemző szoftverrel, mint pl. a Testo IRSoft pontonként és területenként is elvégezhető.
A megfelelő színpaletta kiválasztása. A színpalettát a mért felület függvényében érdemes megválasztani, hogy a kapott hőkép a lehető legkontrasztosabb és könnyen értelmezhető
legyen. A hőmérséklet skála manuális beállítása.
Így tudja hőkamerán vagy utólag a szoftverben a színskálát
változtatni (ld. 2.4. ábra). A hőkép felvételével kapcsolatban fogadja meg az alábbi ötleteket:
Mindenfajta zavarforrást figyelembe kell venni, ki kell küszöbölni vagy le kell árnyékolni.
35
2.4. ábra: A hőmérsékleti-/színskála beállítása A mérés tárgyának optikailag és termikusan egyaránt szabadon hozzáférhetőnek kell lennie. Lehetőség szerint távolítsa el a lefedéseket, borításokat és a környezetben lévő zavaró tárgyakat. Változtassa helyzetét a mérés során a visszaverődés elkerülése érdekében.
A visszaverődések vándorolnak, míg a mérés tárgyának termikus tulajdonságai ugyanazon helyen maradnak - a rálátási
szög változtatása esetén is.
Sose legyen a mérőfolt nagyobb a mérés tárgyánál. Tartson olyan kis mérési távolságot, amilyet csak lehet. Csak a mérési feladathoz megfelelő objektívet használjon. A részletek pontos méréséhez érdemes állványt használni.
Ismernie kell mérése tárgyának felépítését, hogy helyesen tudja értelmezni a termikus tulajdonságait. Beépített digitális kamerával rendelkező hőkamerát használjon, hogy a későbbi kiértékeléskor a valós kép alapján is tudjon következtetéseket levonni.
36
Minden környezeti körülményre figyelemjen és mérje, valamint dokumentálja azokat a hőkép későbbi kiértékelése érdekében.
pontos
37
3 Melléklet
3.1 Termográfia szójegyzék
A
Abszolút nulla fok
Az abszolút null fok -273.15 °C (0 Kelvin = -459.69 °F) hőmérsékleten van. Az abszolút nulla fokon lévő hőmérsékletű testek nem sugároznak infra tartományban.
Abszorpció Amennyiben egy tárgyat elektromágneses infra sugárzás ér, a tárgy elnyeli ezen energia egy részét. Az infra sugárzás abszorpciója (elnyelés) a tárgy felmelegedését jelenti. A melegebb tárgyak több infra sugarat bocsátanak ki, mint a hidegebbek. Az abszorbeált (elnyelt) infra sugárzás tehát átalakul emittált (a tárgyból kisugárzott) infra sugárzássá. Az abszorpció foka megfelel az emisszió fokának. A tárgyra irányuló, el nem nyelt infra sugárzás visszaverődik és/vagy transzmittálódik (áteresztődik).
B
Beállási idő
Az az idő, melyre a kamerának szüksége van a mérőhely környezeti hőmérsékletéhez történő alkalmazkodáshoz. A
hőmérséklet-stabilizált
detektorok
-
mint
hőkameráiban lévők - rövid beállási időt igényelnek.
38
a
Testo
C
Celsius [°C]
A hőmérséklet mértékegysége. Normál nyomáson a Celsius
skála nullpontja (0 °C) a víz fagyáspontján van. További fix pont a Celsius skála tekintetében a víz forráspontja 100 °C. °C = (°F -32)/1.8 vagy °C = K - 273.15. Coldspot és hotspot
"Coldspot"-ként jelöljük egy terület leghidegebb pontját a hőképen, míg "hotspot"-nak a legforróbb pontot nevezzük.
Az automatikus Hot/Cold Spot felismerés funkcióval a hőkép ezen mindkét pontját közvetlenül megjelenítheti a kamera
kijelzőjén. Ezt a funkciót az elemző szoftver is tartalmazza, pl. a
Testo IRSoft. Ott ez a két pont a hőkép szabadon definiált területére is megjeleníthető.
D
Detektor
A detektor érzékeli az infra sugarakat és azokat elektromos jelekké alakítja át. A detektor felbontását pixelben adjuk meg.
E
Emisszió (ε) Az anyag azon képessége, hogy mennyire képes az infra sugárzást magából emittálni (kisugározni). Az emissziós tényező függ a felület struktúrájától, anyagtól és - néhány anyag
esetében - az anyag hőmérsékletétől is.
39
F
Fahrenheit [°F]
A hőmérséklet mértékegysége, ami főként Észak-Amerikában használatos. °F = (°C x 1.8) + 32.
Például: 20 °C °F-ben megadva: (20 °C x 1.8) + 32 = 68 °F. Fekete test sugárzó
Olyan tárgy, mely az őt ért infra sugárzás minden energiáját elnyeli, saját infra sugárzásává alakítja át és 100 %-ban emit-
tálja azt. Fekete test sugárzók esetében az emissziós tényező 1. Tehát sem a sugárzás visszaverődése sem pedig
átengedése nem következik be. A gyakorlatban ilyen tulajdonságú tárgyak nem léteznek.
A hőkamerák kalibrálásához szükséges eszközöket fekete test sugárzóknak hívják. Emissziójuk azonban csak megközelítőleg 1. FOV (field of view)
A hőkamera látómezeje. Szögmértékben (pl. 32° x 23°) adják meg és a hőkamera által látható felületet jelöli. A látómező függ
a hőkamera detektorától és a használt objektívtől is. A széles látószögű objektívek - ugyanazon detektor esetében - nagy, a teleobjektívek (pl. testo 9°-os teleobjektív) kis látómezejűek.
40
H
Harmatpont / harmatponti hőmérséklet
Az a hőmérséklet, melyen a víz kondenzálódik/kicsapódik a levegőből. A levegő a harmatponti hőmérsékleten 100 % feletti
vízgőztartalommal telített. Amint a levegő már nem képes a vízgőzt felvenni, kondenzátum képződik. Hotspot
Ld. a “Coldspot és hotspot”, 39. oldal. Hőmérséklet
Egy testben lakozó energia állapotának mércéje. Hőkép
Az a kép, ami a tárgy felületének hőmérséklet eloszlását a különböző hőmérsékletek különböző színnel történő megje-
lenítésével teszi láthatóvá. A hőképek felvétele hőkamerával történik.
Hőkamera Olyan kamera, ami az infra sugárzást érzékeli, rávetíti egy detektorra, és egy színes hőkép formájában jeleníti meg. A hőkamera segítségével ábrázolhatók a különböző felületek olyan hőmérsékleti eloszlásai, melyek az emberi szem számára nem láthatók. Tipikus felhasználási területei például az épülettermográfia valamint az elektromos és ipari termográfia.
41
I
Ideális sugárzó
Ld. a “Fekete test sugárzó”, 40. oldal. Infra sugárzás
Az infra tartományú sugárzás elektromágneses sugárzás. Minden, az abszolút nulla fok (0 Kelvin = -273.15 °C) feletti
hőmérsékletű tárgyak infra sugarakat bocsátanak ki. Az infra
sugárzás a 0.75 µm-től 1,000 µm-ig (= 1 mm) terjedő hullámhossz tartomány és határos a látható fény hullámhossz tar-
tományával (0.38 ... 0.75 µm). A hőkamerák általában a 8 µm
... 14 µm tartományban mérik a hosszúhullámú infra sugárzást, mivel az atmoszféra ezen hosszúhullámú tartományában legkisebb a jelveszteség az infra sugárzás szempontjából.
IFOVgeo (Instantaneous Field of View) Geometrikus felbontás (térbeli felbontás, legkisebb felismerhető
felület). A detektor egy pixelének látómezeje, függ a detektor méretétől a használt objektívtől és a mérési
távolságtól.
A geometrikus felbontás mértékegysége a mrad (milliradian), ami a legkisebb látható felület nagysága amit a hőkamera a távolság függvényében érzékelni tud. A hőkameráknál ez az
érték egy pixel méretével egyezik meg. Tehát 1 mrad jelentése, hogy 1 m-ről 1 pixel mérete 1x1 mm.
42
IFOVmért (Measurement Instantaneous Field of View)
A legkisebb mérhető felület, ahol még a hőmérsékletek maximális pontossággal mérhetők. Ez a szám általában háromszor nagyobb, mint a legkisebb felismerhető felület nagysága.
(IFOVgeo).
A következő szabály érvényes: IFOVmért ≈ 3 x IFOVgeo. IFOVmért-t nevezik mérőfoltnak is. Izoterma Azonos hőmérséklettartományok kiemelése. A hőkamerán vagy az elemző szoftveren (pl.Testo IRSoft) jeleníthetők meg izotermák. Ennek során mindazon pontok a hőképen, melyeknek a hőmérséklete egy előre meghatározott tartományban fekszik, egy adott színnel jelennek meg.
K
Kalibrálás
Egy eljárás, ahol egy műszer mérési adatait (tényleges értékek) és egy referencia műszer mérési adatait (célértékek) hasonlítják össze laboratóriumi körülmények között.
Az eredményből lehet következtetni arra, hogy a mérőműszer
tényleges mérési értékei még a megengedett határ-/ tűréstartományban helyezkednek-e el. A jusztírozással (beállítással)
ellentétben a kalibrálás során a tényleges érték megállapított
eltérését csak dokumentálják, és nem állítják be a célértékre. Az, hogy milyen időszakonként szükséges kalibrálni, függ a mindenkori mérési feladatoktól és elvárásoktól.
43
Kelvin [K]
A hőmérséklet mértékegysége.
0 K az abszolút nulla foknak felel meg (-273.15 °C).
Ennek megfelelően érvényes továbbá: 273.15 K = 0 °C = 32 °F. K = °C + 273.15.
Például: 20 °C K-ben megadva: 20 °C + 273.15 = 293.15 K. Képismétlési frekvencia Annak megadása Hertz-ben, hogy a hőkamera másodpercenként hányszor frissíti a megjelenített hőképet (pl. 9 Hz/33 Hz/60 Hz). 9 Hz képismétlési frekvencia esetén a hőkamera a hőképet másodpercenként kilenc alkalommal frissíti a kijelzőn. Kétpontos mérés
A kétpontos mérés a hőkamera kijelzőjén két szálkeresztet jelenít meg, melyekkel a megadott pontok hőmérsékletei jeleníthetők meg.
Kondenzáció Halmazállapot változás, amikor egy anyag gáz állapotból
folyékony állapotba kerül. A páratartalom kondenzálódhat
(kicsapódhat) a felületeken, ha a felületi hőmérséklet - és ezzel együtt a levegő hőmérséklete a felületen - alacsonyabb a harmatponti hőmérsékletnél.
44
Kondukció
Hővezetés. Szomszédos részecskék közti hőenergia áramlás. Ennek során a hőenergia mindig a melegebb részecskékről a hidegebb részecskékre. A konvekcióval ellentétben a kondukció során nem következik be az anyagrészecskék átvitele. Konvekció
Hőáramlás, mely során a hőenergia vándorol át a részecskék, folyadékok vagy gázok részecskeáramlással egy másik folyadékba vagy gázba.
L
Lambert sugárzás
A Lambert sugárzó egy olyan tárgy, ami az őt ért sugárzást ideálisan diffúz módon veri vissza, azaz, a fellépő sugárzást minden irányban egyenlő erősséggel veri vissza.
Lambert sugárzón hőkamerával mérhető a visszaverődő/reflektált hőmérséklet. Lézerjelölés
A lézer segíti a mérőfolt tájolását (vörös pontot jelenít meg a mérés tárgyán). A lézerjelölés és a mérési felület középpontja nem mindig egyezik pontosan, mivel különböző optikai tenge-
lyeken helyezkednek el. Ezért a lézerpont nem alkalmas azon
hely pontos kijelölésére, melyet a kijelzőn a szálkereszttel betájoltunk. Léteznek olyan hőkamerák (testo 885/890) ahol ez a parallaxis hiba kiküszöbölésre került, ezeknél a típusoknál a lézerjelölés és a kijelzőn látható keresztjelölés megegyezik.
45
Figyelem: 2. lézerosztály: Soha ne irányítsa a lézert személyekre és állatokra, valamint sose nézzen bele a lézerfénybe! Ez szemkárosodáshoz vezethet!
M
Mérőfolt
Ld. az “IFOVmért”, 42. oldal.
N
NETD (Noise Equivalent Temperature Difference)
Az a legkisebb hőmérsékletkülönbség, amit a hőkamera meg
tud jeleníteni. Minél kisebb ez az érték, annál jobb a hőkamera termikus mérési felbontása.
O
Objektív
A használt objektív függvényében változik a hőkamera
látómezejének mérete és ezzel együtt a mérőfolt mérete is. Egy széles látószögű objektív (pl. 32°-os sztenderd objektív)
különösen alkalmas egy nagyobb felület hőmérséklet eloszlásá-
nak megjelenítésére. A teleobjektívet (pl. a Testo 9°-os teleobjektívet) pedig akkor célszerű használni, ha nagyobb távolságból akarunk részletes hőképet kapni.
46
R
Reflexió (ρ)
Egy anyag azon képessége, mennyire képes az infra sugárzás visszaverésére. A reflexió foka függ a felület minőségétől, a hőmérséklettől és az anyag fajtájától. Relatív páratartalom (%RH)
Annak százalékos megadása, hogy mennyi vízgőzzel telített a le-
vegő. Például 33%RH esetén a levegőnek csak kb. 1/3-a olyan
vízgőztartalom, amelyet változatlan hőmérsékleten és változatlan légnyomáson maximálisan fel tud venni a levegő. 100 %
feletti levegő páratartalom esetén kondenzátum képződik, mivel
a levegő teljesen telített és nem tud már több nedvességet felvenni. A levegőben lévő gáz halmazállapotú vízgőz tehát
folyékonnyá válik. Minél melegebb a levegő, annál több vízgőzt képes megkötni kondenzáció nélkül. Ezért van páralecsapódás először a hidegebb felületeken.
RTC (Reflected Temperature Compensation)
A valós testek esetében a hősugárzás egy része visszaverődik. Ezt a reflektált/visszavert hőmérsékletet figyelembe kell venni a
alacsony emissziójú testek mérése során. A hőkamerában vagy a szoftverben beállítható korrekciós tényezővel kompenzálható a reflexió, ezáltal növelhető a hőmérséklet mérésének pontossága.
A legtöbb esetben a reflektált hőmérséklet megegyezik a környezeti hőmérséklettel. Amennyiben a zavarforrások infra
47
sugárzása visszaverődnek a mért felületen, meg kell határozni a
reflektált sugárzás hőmérsékletét (pl. glóbusz hőmérővel vagy Lambert sugárzóval). A reflexió nagyon magas emissziójú tárgyakra csak kismértékben hat.
SZ
Színes test sugárzó
Azon tárgy, melyek emissziós tényezője kisebb 1-nél és hőmérsékletváltozás hatására ingadozik. A legtöbb fém színes test sugárzó pl. az alumínium emissziós tényezője hevítéskor (ε = 0.02 - 25 °C, ε = 0.03 - 100 °C). Színpaletta
A hőképen megjelenő színek összessége
(pl. “szivárvány”,
“vas”, “szürke”). A mérési feladattól függően a hőképek kon-
trasztja a színpaletták változtatásával nő vagy csökken ezért mindig érdemes az adott feladatnak megfelelően megválasztani
azt. A színpaletták a hőkamerán és utólag az IRSoft szoftveren keresztül is változtathatók. Általában a vas színpalettával a piros/sárga és kék/fekete tehát a meleg és hideg könnyen
értelmezhető, míg a szivárvány színpalettánál a több szín nagyobb kontrasztot biztosít. Szürke test sugárzó
Majd minden, a természetben előforduló tárgyat "szürke sugárzó" vagy "valós sugárzó" megnevezéssel jelölünk. A szürke
sugárzók sosem nyelik el 100 %-ban az őket ért infra sugárzást,
ellentétben a fekete test sugárzókkal. A szürke test sugárzó
48
esetében a fellépő sugárzás egy részét visszaveri a felület és
sok esetben transzmittálja is azt (átengedi). Ezért a szürke sugárzó emissziós tényezője kisebb 1-nél. A szürke test sugárzó emissziós tényezője mindig függ annak hőmérsékletétől. SuperResolution
A Testo szabadalmaztatott eljárása, ami valós adatok alapján
egy szoftveres képminőség javítás, a felbontás egy osztállyal javul és a geometrikus felbontás 40 % jobb lesz.
(pl.: 320 x 240 pixel felbontásból 640 x 480 pixel felbontás lesz.)
T
Termográfia
Egy képalkotó méréstechnikai eljárás, ami a tárgyak felületének hősugárzását, illetve hőmérséklet eloszlását hőkamerával jeleníti meg. Termogram
Ld. a “Hőkép”, 41. oldal. Transzmisszió (T)
Egy anyag infra sugárzással szembeni áteresztő képessége.
Függ az anyag vastagságától és fajtájától egyaránt. A legtöbb anyag nem ereszti át a hosszú hullámú infra sugárzást.
V
Valós testek
Ld. a “Szürke test sugárzó”, 48. oldal.
49
3.2 Emissziós tényező táblázat
Az alábbi táblázat iránymutatóként szolgál az infra mérések során az emissziós tényező beállításához. Néhány gyakran elő-
forduló anyag emissziós tényezőjét (ε) tartalmazza. Minthogy az emissziós tényező függ a hőmérséklettől és a felület struk-
túrájától, így az itt felsorolt értékek csak irányértékek lehetnek a hőmérsékleti viszonyok vagy - különbségek mérése során. A hőmérséklet abszolút értékének méréséhez az anyag emissziós tényezőjét pontosan meg kell határozni.
Anyagfajta (az anyag hőmérséklete) Emissziós tényező
Alumínium, Alumínium, Alumínium, Alumínium, Alumínium,
hengerelt sima (170 °C) nem oxidált (25 °C) nem oxidált (100 °C) erősen oxidált (93 °C) erősen polírozott (100 °C)
Pamut (20 °C) Beton (25 °C) Ólom, durva (40 °C) Ólom, oxidált (40 °C) Ólom, szürkén oxidált (40 °C) Króm (40 °C) Króm, polírozott (150 °C)
Jég, sima (0 °C) Vas, lecsiszolt (20 °C) Vas, öntött kéreggel (100 °C) Vas, hengerelt réteggel (20 °C) Gipsz (20 °C) Üveg (90 °C) Gránit (20 °C)
50
0.04 0.02 0.03 0.20 0.09
0.77 0.93 0.43 0.43 0.28
0.08 0.06
0.97 0.24 0.80 0.77 0.90 0.94 0.45
Anyagfajta (az anyag hőmérséklete)
Gumi, kemény (23 °C) Gumi, lágy, szürke (23 °C) Öntöttvas, oxidált (200 °C) Fa (70 °C)
Emissziós tényező
Parafa (20 °C) Hűtőtest, fekete, eloxált (50 °C) Vörösréz, enyhén elszíneződött (20 °C) Vörösréz, oxidált (130 °C) Vörösréz, polírozott (40 °C) Vörösréz, hengerelt (40 °C) Műanyagok: PE, PP, PVC (20 °C) Lakk, kék, alumínium fólián (40 °C) Lakk, fekete, matt (80 °C) Lakk, sárga 2 rétegben, Alumínium fólián (40 °C) Lakk, fehér (90 °C)
0.94 0.89 0.64 0.94
0.70 0.98 0.04 0.76 0.03 0.64 0.94
0.78 0.97
0.79 0.95
Márvány, fehér (40 °C) Falazat (40 °C) Sárgaréz, oxidált (200 °C)
0.95 0.93 0.61
Papír (20 °C) Porcelán (20 °C)
0.97 0.92
Olajfesték (minden színben) (90 °C)
0.92 ... 0.96
Homokkő (40 °C) Acél, hőkezelt felülettel (200 °C) Acél, oxidált (200 °C) Acél, hidegen hengerelt (93 °C)
0.67 0.52 0.79 0.75 ... 0.85
Tégla, habarcs, vakolat (20 °C) Cink, oxidált
0.93 0.1
Agyag, égetett (70 °C) Transzformátor-lakk (70 °C)
0.91 0.94
51
3.3 A Testo ajánlása Kalibrálás
A Testo AG ajánlása szerint a hőkamerát rendszeresen javasolt
kalibráltatni. Az, hogy ez mely időközönként történjen, függ az
Ön mérési feladataitól és a mérés követelményeitől és a minőségbiztosítási előírásoktól.
További információt talál a hőkamerák kalibrálásával kapcsolatban a www.testo.hu honlapon.
További információk: www.testo.hu/hokamera
52
Az Ön személyes jegyzetei
53
Az Ön személyes jegyzetei
54
Egyébként - tudta Ön?
A hősugárzás látásának képessége miatt a egyes kígyófélék - sötétben is - villámgyorsan érzékelik áldozataikat és ellenségeiket. A viperák egyes alfajai - már a legkisebb - körülbelül 0.0003 °C hőmérséklet különbséget is igen gyorsan észlelik. Ezt számukra egy nagyon érzékeny érzékszerv teszi lehetővé. Ez az érzékszerv a modern hőkamerák képeihez nagyon hasonló képek látását teszi lehetővé....
Testo (Magyarország) Kft. 1139 Budapest, Röppentyű u. 53. Tel.: (061) 237-1747 Fax.: (061) 237-1748 E-mail:
[email protected] Internet: www.testo.hu
0988 7323 05/san/R/Q/05.2012
We measure it.
