Термография, включая инфракрасную термографию, тепловизионное изображение и тепловизионное видео, — это прежде всего наука о тепловидении, которая применяется во множестве областей.
Этот метод использует термографические камеры для обнаружения излучения в длинном инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (около 9000–14000 нанометров или 9–14 мкм) и создает изображения этого теплового излучения, известные как термограммы.
Смотрите видео на нашем Youtube канале, переходите по ссылки ниже.
Закон излучения черного тела гласит, что все объекты с температурой выше абсолютного нуля излучают инфракрасное излучение, а это означает, что можно «видеть» с помощью термографии без видимого освещения, считывая изменения температуры.
По мере того, как температура объекта увеличивается, увеличивается и количество излучаемого им излучения, а это означает, что термография может считывать изменения в большом температурном диапазоне.
При использовании тепловизионной камеры теплые объекты видны на более холодном фоне независимо от времени суток, что делает термографию полезной для военных, а также и для тепловизоров и камер наблюдения. Термография также широко используется в медицинской промышленности, в том числе в таких изделиях, как инфракрасные термометры.
Вообще термографию можно разделить на два разных типа: пассивную и активную.
Пассивная термография использует естественную температуру детали для создания и изображения, в то время как активная термография включает нагрев поверхности объекта, а затем наблюдение за распадом тепла по мере его охлаждения.
Надо сказать что активная термография показывает дефекты материала по изменению скорости снижения температуры. Для передачи энергии исследуемому образцу используются различные процедуры тестирования в активной термографии: импульсная термография, ступенчатый нагрев, синхронная термография и вибротермография.
В машиностроении термография используется как метод неразрушающего контроля.
Обычно термография используется в аэрокосмической, оборонной и многих других отраслях промышленности для обнаружения дефектов в конструкциях. Этот метод неразрушающего контроля, позволяющий обследовать большие площади, не требует контакта с испытываемым объектом и может выявить дефекты, включая коррозию; растрескивание; расслоение; освобождение от облигаций; диффузность; ударные повреждения; попадание влаги; пористость; системное истончение стенок и пустоты.
Его также можно использовать для проверки электрического и механического оборудования на основании того факта, что большинство неисправных компонентов будут показывать повышение температуры, которое может быть считано камерой. Поэтому существуют
Как работает термография?
Термография включает использование тепловизоров, которые представляют собой сложные устройства, которые измеряют естественное излучение инфракрасного излучения от нагретого объекта для получения теплового изображения или видео. Современные инфракрасные камеры компактны и просты в эксплуатации, а это означает что их можно использовать для множества различных областей.
При нагревании объекты излучают электромагнитную энергию, причем с повышением температуры выделяется больше энергии. Эта энергия излучается в виде волны, которая движется со скоростью света.
Человеческий глаз реагирует на видимый свет в диапазоне от 0,4 до 0,75 микрон, но большинство инфракрасных измерений температуры находятся в диапазоне от 0,2 до 20 микрон. Тепловизор же может фокусировать эту энергию на детекторе так же, как обычная камера, за исключением того, что он реагирует на инфракрасное излучение, а не на видимый свет. Нам же на экран это изображение выводиться разными цветами, чтобы передать нам уже информацию о температуре.
Поскольку инфракрасная энергия излучается, передается и отражается объектом, инфракрасные камеры используют алгоритмы для интерпретации данных для создания точной интерпретации рабочей температуры.
Это объясняется формулой:
Падающая мощность излучения = излучаемая мощность излучения + передаваемая мощность излучения + мощность отраженного излучения
Мощность падающего излучения — это профиль, наблюдаемый через тепловизионную камеру, мощность излучения — это энергия, которую предполагается измерить, мощность излучения — это энергия, которая проходит через объект от удаленного источника тепла, а мощность отраженного излучения — это энергия энергия, которая отражается от объекта от удаленного источника тепла. Это называется лучистым теплообменом.
Преимущества термографии
У термографии есть ряд преимуществ:
-
Мониторинг больших территорий
Поскольку термография использует визуальные изображения, она может регистрировать и сравнивать температуры на большой площади.
-
Наблюдение за движущимися объектами.
Эту технику также можно использовать для улавливания движущихся меток в реальном времени.
-
Обнаружение неисправностей до отказа
Термография способна обнаружить ухудшение компонента до того, как он выйдет из строя, обнаружив участки с более высокой температурой, которые указывают на проблему.
-
Может проводиться во время работы
Поскольку для термографии не требуется физический контакт с системой, проверки можно проводить в полных рабочих условиях, что исключает простои и производственные потери.
-
Идеально подходит для труднодоступных, опасных и плохо освещенных территорий.
Этот неразрушающий метод также можно использовать для наблюдения и измерения недоступных или опасных участков, а также для обнаружения объектов в темных областях.
-
Широкий спектр областей
Термография может использоваться для широкого спектра применений, от мониторинга труб, валов и других металлических и пластиковых деталей до использования в военных и медицинских целях, например, в физиотерапии.
Недостатки у термографии
Несмотря на множество преимуществ, предлагаемых термографией, все же есть несколько потенциальных недостатков:
-
Оборудование может быть дорогим
Хотя есть доступные варианты, камеры высочайшего качества могут быть дорогими. Это происходит из-за стоимости массивов пикселей большего размера (1280 x 1024 по сравнению с 40 x 40 и 160 x 120). Меньшее количество пикселей означает снижение качества изображения, что может затруднить различение целей в одном поле зрения. Менее дорогие камеры также могут иметь гораздо более низкую частоту обновления (5-15 Гц по сравнению с 180 Гц и более). Наконец, могут наблюдаться заметные различия в измерениях освещенности, поскольку более дешевые камеры не могут эффективно учитывать коэффициент излучения, расстояние, температуру окружающей среды и относительную влажность, что приводит к менее точным термограммам.
-
Сложность понимания и перевода.
Объекты с неустойчивой температурой может быть трудно интерпретировать, хотя это ограничение уменьшается с помощью активного тепловизора.
-
Менее точные, чем контактные методы.
Термография не так точна, как контактные методы, поскольку большинство камер имеют точность измерения температуры ± 2% или хуже.
-
Ограниченные возможности обнаружения
Термографические методы и инструменты ограничиваются прямым измерением температуры поверхности.
Область применения треморграфии
Термографический контроль имеет множество применений в промышленности, включая такие инженерные применения, как мониторинг состояния оборудования, профилактическое или прогнозирующее обслуживание и мониторинг процессов. Термография — хороший метод обслуживания электрических и механических систем, например, для определения тепловых утечек или более высоких температур в перегретых регионах. Он также может быть использован для проверки огнеупорной футеровки структур и обнаружить перегрев соединений и участки линий электропередач, которые являются признаком надвигающейся неудачи.
Общие инженерные приложения включают:
Строительная инспекция
Термографию можно использовать для поиска неисправной теплоизоляции путем обнаружения утечек тепла с целью повышения эффективности систем отопления и кондиционирования воздуха. Осмотр ограждающей конструкции здания также позволяет обнаружить утечки воздуха в оконных и дверных рамах. Термографию также можно использовать для поиска переувлажненных участков кровли, где мембрана пропускает дождевую воду, которая затем остается между слоями кровли.
Техническое обслуживание машин
Термографию можно использовать для процедур технического обслуживания установки, собирая тепловые изображения соответствующих частей машины для обнаружения потенциальных неисправностей для ремонта.
Обслуживание электропроводки
Электропроводка использует физическое соединение между кабелями, разъемами и монтажными шпильками. Высококачественные электрические соединения предполагают низкое электрическое сопротивление между различными частями. По мере ухудшения качества соединения количество рассеиваемой электроэнергии увеличивается в процессе, называемом омическим нагревом, который может восприниматься тепловизором как повышенное количество тепла.
Определение места потери энергии
Потеря энергии может истощить любой объект, и тепловидение может помочь устранить это. Например, чрезмерное потребление пара и неисправные конденсатоотводчики, которые нагревают трубопровод возврата конденсата ниже по потоку, могут быть легко обнаружены с помощью инфракрасного тепловизора. Термография может также выявить другие бесполезные потери энергии, такие как дефекты огнеупорных блоков в печах, котлах или печах.
Инспекция мостов и мощеных поверхностей
Термографию также можно использовать для осмотра бетонных мостов и других поверхностей с покрытием, определения пустот и расслоений между слоями материала. Воздух или вода в этих межслойных пространствах влияют на теплопроводность, поэтому их можно обнаружить с помощью тепловизора. Это может даже распространяться на обнаружение скрытой ржавчины, трещин, пузырей и других дефектов между слоями краски.
Выод
Термография имеет широкий спектр применения в промышленности — от неразрушающего контроля до боевых задач в ночное время. Как и у многих методов, есть некоторые недостатки, но они перевешиваются универсальностью и многими преимуществами этого метода неразрушающего контроля.