24  Termografiska mätmetoder

24.1  Inledning

En värmekamera mäter och avbildar den infraröda strålning som sänds ut från ett objekt. Strålningen är en funktion av objektets yttemperatur,‎ vilket gör att kameran kan beräkna och visa denna temperatur.
Den strålning som mäts av kameran beror inte bara på objektets temperatur utan även på emissiviteten. Strålning kommer även från omgivningen och reflekteras av objektet. Objektets strålning och den reflekterade strålningen påverkas även av atmosfärens absorptionsfaktor.
Det är därför nödvändigt att kompensera effekterna från ett antal olika strålningskällor så att temperaturmätningen blir korrekt. Det görs automatiskt av kameran online. Följande objektparametrar måste dock anges:
  • Objektets emissivitet
  • Reflekterad skenbar temperatur
  • Avståndet mellan objektet och kameran
  • Relativ luftfuktighet
  • Atmosfärens temperatur

24.2  Emissivitet

Den viktigaste objektparametern är emissiviteten,‎ som är ett mått på hur mycket strålning som sänds från objektet i förhållande till strålningen från en perfekt svartkropp med samma temperatur.
Objektmaterial och ytbehandlingar har vanligen en emissivitet på mellan 0,‎1 och 0,‎95. En välpolerad yta (spegel)‎ har ett värde under 0,‎1 medan en oxiderad eller målad yta har en högre emissivitet. Oljebaserad färg,‎ oavsett färg i ett synligt spektrum,‎ har en emissivitet på över 0,‎9 i det infraröda spektrumet. Människohud har en emissivitet på mellan 0,‎97 och 0,‎98.
Icke oxiderade metaller har perfekt opacitet och hög reflexivitet med liten variation i våglängder. Emissiviteten hos metaller är låg och ökar endast med temperaturen. Emissiviteten hos icke-metaller tenderar att vara hög och minskar med temperaturen.

24.2.1  Hitta emissiviteten hos ett prov

24.2.1.1  Steg 1: Fastställa den reflekterade skenbara temperaturen

Använd en av följande två metoder för att fastställa reflekterad skenbar temperatur:
24.2.1.1.1  Metod 1: Direktmetoden
    Gör så här:
  1. Leta efter sannolika reflexionskällor genom att utgå från att infallsvinkeln = reflexionsvinkeln (a = b)‎.
    Graphic

    Figur 24.1  1 = Reflexionskälla

  2. Om reflexionskällan är en punktkälla förändrar du källan genom att blockera den med en pappbit.
    Graphic

    Figur 24.2  1 = Reflexionskälla

  3. Mät styrkan på strålningen (= skenbar temperatur)‎ från reflexionskällan med följande inställningar:
    • Emissivitet: 1,‎0
    • Dobj : 0
    Du kan mäta styrkan på strålningen med en av följande metoder:
    Graphic

    Figur 24.3  1 = Reflexionskälla

    Graphic

    Figur 24.4  1 = Reflexionskälla

Undvik att mäta reflekterad skenbar temperatur med hjälp av ett termoelement av följande två skäl:
  • Ett termoelement mäter inte strålningsintensiteten.
  • Ett termoelement kräver mycket god termisk kontakt med ytan,‎ vilket man erhåller genom att limma fast och täta givaren vid en värmeisolator.
24.2.1.1.2  Metod 2: Reflektormetoden
    Gör så här:
  1. Knyckla ihop en stor bit aluminiumfolie.
  2. Räta ut aluminiumfolien och sätt upp den på en bit kartong av samma storlek.
  3. Placera kartongen framför objektet som du vill mäta. Kontrollera att sidan med aluminiumfolie är riktad mot kameran.
  4. Ange emissiviteten till 1,‎0.
  5. Mät den skenbara temperaturen på aluminiumfolien och anteckna den.
    Graphic

    Figur 24.5  Mäta den skenbara temperaturen på aluminiumfolien.

24.2.1.2  Steg 2: Fastställa emissiviteten

    Gör så här:
  1. Välj ut en plats för provet.
  2. Fastställ och ställ in reflekterad skenbar temperatur enligt föregående procedur.
  3. Fäst en bit eltejp med hög emissivitet på provet.
  4. Värm upp provet till minst 20 K över rumstemperatur. Värmen måste vara någorlunda jämnt fördelad.
  5. Fokusera och autojustera kameran och frys bilden.
  6. Justera Nivå och Spann för bästa ljusstyrka och kontrast.
  7. Ange samma emissivitet som tejpen har (oftast 0,‎97)‎.
  8. Mät tejpens temperatur med hjälp av en av följande mätfunktioner:
    • Isoterm (hjälper dig att fastställa såväl temperatur som hur jämnt uppvärmt provet är)‎
    • Punkt (enklare)‎
    • Area Medel (bra för ytor med varierande emissivitet)‎.
  9. Anteckna temperaturen.
  10. Flytta mätfunktionen till provytan.
  11. Ändra emissivitetsvärdet tills du avläser samma temperatur som i föregående mätning.
  12. Anteckna emissiviteten.

24.3  Reflekterad skenbar temperatur

Du använder den här parametern för att kompensera för den strålning som reflekteras i objektet. Om emissiviteten är låg och objektets temperatur ligger relativt långt från den reflekterade temperaturen är det viktigt att ange och kompensera för den reflekterade skenbara temperaturen på rätt sätt.

24.4  Avstånd

Avståndet är avståndet mellan objektet och kamerans frontobjektiv. Du använder den här parametern för att kompensera för följande:
  • När strålningen från målet absorberas av atmosfären mellan objektet och kameran.
  • När strålningen från själva atmosfären upptäcks av kameran.

24.5  Relativ luftfuktighet

Kameran kan även kompensera för det faktum att överföringen även är beroende av atmosfärens relativa luftfuktighet. Det gör du genom att ange det rätta värdet för relativ luftfuktighet. Vid korta avstånd och normal luftfuktighet kan du i de flesta fall behålla standardvärdet för relativ luftfuktighet som är 50 %.

24.6  Övriga parametrar

Med vissa kameror och analysprogram från FLIR Systems kan följande parametrar kompenseras:
  • Lufttemperatur – dvs. temperaturen i luften mellan kameran och målobjektet
  • Temperatur på extern optik – dvs. temperaturen på extra objektiv och fönster som används framför kameran
  • Överföring från extern optik,‎ – dvs. överföringen från extra objektiv och fönster som används framför kameran