24 Termografiske måleteknikker
24.1 Introduktion
Et infrarød kamera måler og gengiver den udsendte infrarøde stråling fra en genstand. Den kendsgerning, at stråling er en
funktion af en genstands overfladetemperatur gør det muligt for kameraet at beregne og vise denne temperatur.
Men den stråling, der måles af kameraet, afhænger ikke kun af genstandens temperatur, men er også en emissivitetsfunktion.
Stråling stammer også fra omgivelserne og reflekteres i genstanden. Strålingen fra genstanden og den reflekterede stråling
vil også blive påvirket af atmosfærenes absorption.
For at kunne måle temperaturen korrekt er det derfor nødvendigt at kompensere for effekterne fra et antal forskellige strålingskilder.
Det gør kameraet automatisk online. Følgende objektparametre skal imidlertid leveres til kameraet:
- Genstandens emissivitet
- Den reflekterede tilsyneladende temperatur
- Afstanden mellem genstanden og kameraet
- Den relative luftfugtighed
- Atmosfærens temperatur
24.2 Emissivitet
Det objektparameter, der er vigtigst at indstille korrekt, er emissiviteten, der kort sagt, er en måling af, hvor megen
stråling, der udsendes fra objektet, sammenlignet med strålingen, der udsendes fra et perfekt sort legme af samme temperatur.
Normalt har objektmaterialer og overfladebehandlinger en emissivitet, der spænder fra ca. 0,1 til 0,95. En højglanspoleret
(spejl) overflade falder under 0,1, mens en oxideret eller malet overflade har en højere emissivitet. Oliebaseret maling,
uanset farven i det synlige spektrum, har en emissivitet over 0,9 i det infrarøde. Menneskehud har en emissivitet på mellem
0,97 og 0,98.
Ikke-oxiderede metaller udgør et ekstremt tilfælde af perfekt opacitet og høj refleksivitet, der ikke varierer meget med
bølgelængden. Derfor er emissiviteten af metaller lav – og stiger kun med temperaturen. For ikke-metaller har emissiviteten
en tendens til at være høj, og at falde med temperaturen.
24.2.1 Sådan findes en prøves emissivitet:
24.2.1.1 Trin 1: Fastsættelse af reflekteret tilsyneladende temperatur
Brug en af følgende to metoder til at fastsætte den reflekterede tilsyneladende temperatur:
24.2.1.1.1 Metode 1: Direkte metode
-
Se efter mulige reflektionskilder, tag hensyn til, at indfaldsvinkel = reflektionsvinkel (a = b).
Figur 24.1 1 = Reflektionskilde
-
Hvis reflektionskilden er en punktkilde, skal du ændre kilden ved at standse den med et stykke pap.
Figur 24.2 1 = Reflektionskilde
-
Mål strålingsintensiteten (= tilsyneladende temperatur) fra reflektionskilden vha. følgende indstillinger:
- Emissivitet: 1,0
- Dobj : 0
Du kan måle strålingsintensiteten vha. en af de to følgende metoder:
Følg denne fremgangsmåde:
Det frarådes at bruge et termoelement til at måle reflektionstemperaturen af to vigtige årsager:
- Et termoelement måler ikke strålingsintensiteten
- Et termoelement kræver en meget god termisk kontakt til overfladen, normalt ved at lime og dække sensoren med en varmeisolator.
24.2.1.1.2 Metode 2: Reflektormetode
- Krøl et stort stykke sølvpapir sammen.
- Glat sølvpapiret ud, og fastgør det til et stykke pap af samme størrelse.
- Placer pappet foran den genstand, du vil måle. Sørg for at sølvpapirsiden peger mod kameraet.
- Indstil emissiviteten til 1,0.
-
Mål den tilsyneladende temperatur på sølvpapiret, og noter det.
Figur 24.5 Måling af den tilsyneladende temperatur på sølvpapiret.
Følg denne fremgangsmåde:
24.2.1.2 Trin 2: Fastsættelse af emissiviteten
- Vælg et sted at anbringe prøven.
- Bestem og indstil den reflekterede tilsynelandende temperatur iht. den tidligere fremgangsmåde.
- Placer et stykke elektrisk bånd med en kendt høj emissivitet på prøven.
- Opvarm prøven til mindst 20 K over stuetemperatur. Opvarmningen skal være jævn.
- Fokuser og autojuster kameraet, og frys billedet.
- Juster Niveau og Span for at opnå den bedste lysstyrke og kontrast.
- Indstil emissiviten til den samme som båndet (normalt 0,97).
-
Mål temperaturen på båndet vha. en af følgende målefunktioner:
- Isoterm (hjælper dig med at bestemme både temperaturen, og hvor jævnt du har opvarmet prøven)
- Punkt (forenklet)
- Rektangel Gns. (god til overflader med varierende emissivitet).
- Noter temperaturen.
- Flyt din målefunktion til prøvens overflade.
- Skift emissivitetsindstillingerne, indtil du får den samme temperatur som ved din tidligere måling.
- Noter emissiviteten.
Følg denne fremgangsmåde:
24.3 Reflekteret tilsyneladende temperatur
Dette parameter bruges til at kompensere for den stråling, der reflekteres i genstanden. Hvis emissiviteten er lav og objekttemperaturen
relativt langt væk fra den reflekterede, er det vigtigt at indstille og kompensere korrekt for den reflekterede tilsyneladende
temperatur.
24.4 Afstand
Afstanden er afstanden mellem genstanden og kameraets frontlinse. Dette parameter bruges til at kompensere for følgende to
kendsgerninger:
- At stråling fra målet absorberes af atmosfæren mellem genstanden og kameraet.
- At stråling fra atmosfæren registreres af kameraet.
24.5 Relativ fugtighed
Kameraet kan ligeledes kompensere for den kendsgerning, at transmissionen også afhænger af atmosfærens relative fugtighed.
For at gøre dette, indstilles den relative fugtighed til den korrekte værdi. For korte afstande og normal fugtighed kan den
relative fugtighed normalt forblive på en standardværdi på 50 %.
24.6 Andre parametre
Nogle kameraer og analyseprogrammer fra
FLIR Systems
giver dig desuden mulighed for at kompensere for følgende parametre:
- Atmosfærisk temperatur – d.v.s. atmosfærens temperatur mellem kameraet og målet
- Ekstern optiktemperatur – d.v.s. temperaturen på eksterne linser eller vinduer, der er brugt foran kameraet
- Ekstern optiktransmission – d.v.s. transmissionen fra eksterne linser eller vinduer, der er brugt foran kameraet