24  Termografik ölçüm teknikleri

24.1  Giriş

Bir enfrarujlu kamera,‎ bir nesneden yayılan enfrarujlu radyasyonu ölçer ve görüntüler. Gerçekte,‎ radyasyon nesnenin yüzey sıcaklığının bir işlevidir ve kameranın bu sıcaklığı hesaplamasını ve göstermesini sağlar.
Ancak,‎ kameranın ölçtüğü radyasyon sadece nesnenin sıcaklığına bağlı değildir,‎ aynı zamanda emisyonun bir işlevidir. Radyasyon ayrıca çevreden de yayılabilir ve nesneden yansıtılabilir. Nesneden yayılan radyasyon ve yansıtılan radyasyon ayrıca atmosferdeki emilimden de etkilenir.
Bu nedenle,‎ sıcaklığı tam olarak ölçmek için,‎ bir dizi farklı radyasyon kaynağının etkilerinin kompanse edilmesi gerekir. Bu işlem,‎ kamera tarafından on-line olarak yapılmaktadır. Ancak,‎ kameraya nesne ile ilgili aşağıdaki parametreler sağlanmalıdır:
  • Nesnenin emisyonu
  • Yansıyan görünür sıcaklık
  • Nesne ve kamera arasındaki mesafe
  • Bağıl nem
  • Atmosfer sıcaklığı

24.2  Emisyon

Nesneyle ilgili en önemli parametre emisyonun doğru biçimde ayarlanmasıdır,‎ ki bu kısaca,‎ aynı sıcaklıkta tam bir kara nesneyle karşılaştırıldığında,‎ nesneden ne kadar radyasyon yayıldığının ölçülmesidir.
Normalde,‎ nesne materyalleri ve yüzey işlemeleri,‎ yaklaşık 0.1 ila 0.95 arası bir emisyon gösterir. Son derece cilalı bir yüzey (bir ayna)‎,‎ 0,‎1 değerinden düşüktür,‎ ancak oksitli veya boyalı bir yüzey daha fazla emisyona sahiptir. Görünür spektrumdaki rengi ne olursa olsun,‎ yağ bazlı boyalar,‎ enfrarujda 0,‎9 değerinden daha yüksek emisyon gösterir. İnsan cildinin emisyonu 0,‎97 - 0,‎98 arasındadır.
Oksitli olmayan materyaller,‎ tam bir opaklık ve yüksek yansıtma gibi aşırı durumlar gösterir,‎ ki bunlar dalga boyuyla çok fazla değişkenlik göstermez. Son olarak,‎ metallerin emisyonu düşüktür – sadece sıcaklıkla artar. Metal olmayan maddelerde emisyon yüksek olma eğilimi gösterir ve sıcaklıkla azalır.

24.2.1  Bir numunenin emisyonunun bulunması

24.2.1.1  Adım 1: Yansıyan görünür sıcaklığın belirlenmesi

Yansıyan görünür sıcaklığı belirlemek için aşağıdaki iki yöntemden birini kullanın:
24.2.1.1.1  Yöntem 1: Direkt yöntem
    Aşağıdaki prosedürü uygulayın:
  1. Olası yansıma kaynaklarını araştırın,‎ düşme açısı = yansıma açısı (a = b)‎ olarak kabul edin.
    Graphic

    Şekil 24.1  1 = Yansıma kaynağı

  2. Yansıma kaynağı bir nokta kaynaksa,‎ bir parça karton kullanarak kaynağı engelleyip değiştirin.
    Graphic

    Şekil 24.2  1 = Yansıma kaynağı

  3. Aşağıdaki ayarları kullanarak yansıma kaynağından gelen radyasyon yoğunluğunu (= görünür sıcaklık)‎ ölçün:
    • Emisyon: 1.0
    • Dobj : 0
    Radyasyon yoğunluğunu aşağıdaki iki yöntemden birini kullanarak ölçebilirsiniz:
    Graphic

    Şekil 24.3  1 = Yansıma kaynağı

    Graphic

    Şekil 24.4  1 = Yansıma kaynağı

Bir termokupl kullanarak yansıyan görünür sıcaklığın ölçülmesi,‎ iki önemli nedenden ötürü önerilmemektedir:
  • Bir termokupl radyasyon yoğunluğunu ölçmez
  • Bir termokupl,‎ genellikle sensörü bir termik yalıtkan ile kaplayarak,‎ yüzeye çok iyi bir termik temas sağlar.
24.2.1.1.2  Yöntem 2: Reflektör yöntemi
    Aşağıdaki prosedürü uygulayın:
  1. Büyük bir alüminyum folyo parçasını parçalara ayırın.
  2. Parçaları birleştirin ve aynı boyutlarda bir karton parçasına ekleyin.
  3. Karton parçasını ölçmek istediğiniz nesnenin önüne koyun. Alüminyum folyolu tarafın kameraya dönük olduğundan emin olun.
  4. Emisyonu 1.0 olarak ayarlayın.
  5. Alüminyum folyonun görünür sıcaklığını ölçün ve not edin.
    Graphic

    Şekil 24.5  Alüminyum folyonun görünür sıcaklığının ölçülmesi.

24.2.1.2  Adım 2: Emisyonun belirlenmesi

    Aşağıdaki prosedürü uygulayın:
  1. Numuneyi koyacak yeri seçin.
  2. Önceki prosedüre göre yansıyan görünür sıcaklığı belirleyin ve ayarlayın.
  3. Yüksek emisyonlu olduğunu bildiğiniz bir parça elektrik bandını numunenin üzerine koyun.
  4. Numuneyi,‎ oda sıcaklığının en az 20 K üzerine ısıtın. Isıtma eşit dağıtılmalıdır.
  5. Kamerayı odaklayıp,‎ otomatik ayarlayın ve resmi dondurun.
  6. Seviye ve Uzatma ayarlarını,‎ en iyi resim parlaklığı ve kontrastına göre yapın.
  7. Emisyonu bandın emisyonuna ayarlayın (genellikle 0,‎97)‎.
  8. Aşağıdaki ölçüm işlevlerinden birini kullanarak bandın sıcaklığını ölçün:
    • İzoterm (hem sıcaklığı,‎ hem de numuneyi ne kadar eşit ısıttığınızı belirlemede yardımcı olur)‎
    • Spot (basit)‎
    • Kutu Ort. (emisyonu değişken yüzeyler için)‎.
  9. Sıcaklığı not alın.
  10. Ölçüm işlevini numunenin yüzeyine getirin.
  11. Önceki ölçümünüzle aynı sıcaklığı okuyana kadar emisyon ayarını değiştirin.
  12. Emisyonu not alın.

24.3  Yansıtılan görünür sıcaklık

Bu parametre,‎ nesne tarafından yansıtılan radyasyonu kompanse etmek için kullanılır. Emisyonun düşük olması ve nesne sıcaklığının yansıtılandan göreceli olarak uzak olması durumunda yansıtılan görünür sıcaklığın doğru ayarlanması ve kompanse edilmesi önemli olacaktır.

24.4  Mesafe

Mesafe,‎ nesne ile kameranın ön objektifi arasındaki mesafedir. Bu parametre aşağıdaki iki durumu kompanse etmek için kullanılır:
  • Hedeften yayılan radyasyon,‎ nesne ile kamera arasındaki atmosfer tarafından emilmektedir.
  • Atmosferde bulunan radyasyon da kamera tarafından algılanmaktadır.

24.5  Bağıl nem

Kamera ayrıca,‎ iletimin aynı zamanda atmosferdeki bağıl neme de bağlı olması hususunu kompanse edebilir. Bunun için,‎ bağıl nemi doğru değere getirin. Kısa mesafeler ve normal nem durumlarında,‎ bağıl nem varsayılan %50 değerinde bırakılabilir.

24.6  Diğer parametreler

Buna ek olarak,‎ FLIR Systems 'in bazı kameraları ve analiz programları aşağıdaki parametreleri karşılamanızı sağlar:
  • Atmosfer sıcaklığı – örneğin kamera ve hedef arasındaki atmosferin sıcaklığı
  • Harici optik sıcaklığı – örneğin kameranın önünde bulunan her türlü harici mercek veya pencerenin sıcaklığı
  • Harici optik geçirgenliği – yani kameranın önünde bulunan her türlü harici mercek veya pencerenin iletimi