Kızılötesi termografi ve termal görüntüleme

Elektro-optik cihazlar kullanılarak yayılan ısı radyasyonunun parametrelerinin kaydedilerek yüzey sıcaklığının ölçülmesine kızılötesi termografi denir. Tahmin edebileceğiniz gibi, bu durumda ısı, incelenen yüzeyden ölçüm cihazına şu şekilde aktarılır: kızılötesi elektromanyetik dalgalar.

Kızılötesi termografi için modern elektro-optik cihazlar, kızılötesi radyasyonun akışını ölçebilir ve elde edilen verilere dayanarak, ölçüm ekipmanının etkileşime girdiği yüzeyin sıcaklığını hesaplayabilir.

Tabii ki, bir kişi kızılötesi radyasyonu algılayabilir ve hatta cilt yüzeyindeki sinir uçları ile bir derecenin yüzde biri içindeki sıcaklık değişikliklerini bile algılayabilir. Bununla birlikte, bu kadar yüksek hassasiyetle insan vücudu, sağlığa zarar vermeden nispeten yüksek sıcaklıkları dokunarak algılayacak şekilde uyarlanmamıştır. En iyi ihtimalle, bu yanık yaralanmalarıyla doludur.

Ve insanın sıcaklığa duyarlılığı, zifiri karanlıkta avını ısıyla tespit edebilen hayvanlarınki kadar yüksek olsa bile, yine de er ya da geç, doğal fizyolojiden daha geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilen daha duyarlı bir alete ihtiyaç duyacaktır. izin verir...

Sonuçta, böyle bir araç geliştirildi. İlk başta bunlar mekanik cihazlardı ve daha sonra aşırı duyarlı elektronik cihazlardı. Bugün, sayısız teknik sorunun herhangi birini çözmek için termal kontrolün yapılması gerektiğinde, bu cihazlar olağan özellikler gibi görünmektedir.

"Kızılötesi" veya kısaltılmış "IR" kelimesi, ısı dalgalarının en geniş elektromanyetik radyasyon spektrumu ölçeğindeki konumlarına göre "kırmızının arkasındaki" konumunu belirtir. "Termografi" kelimesi ise "termo" - sıcaklık ve "grafik" - görüntü - sıcaklık görüntüsünü içerir.

Kızılötesi termografinin kökenleri

Bu araştırma hattının temeli, 1800 yılında güneş ışığının tayfları üzerinde araştırma yapan Alman astronom William Herschel tarafından atıldı. Herschel, güneş ışığını bir prizmadan geçirerek, güneş ışığının düştüğü farklı renkteki alanlara hassas bir cıvalı termometre yerleştirdi. prizma üzerinde bölündü.

Deney sırasında, termometre kırmızı çizginin ötesine taşındığında, görünmeyen, ancak gözle görülür bir ısıtma etkisine sahip olan bir miktar radyasyon olduğunu da buldu.

Herschel'in deneyinde gözlemlediği radyasyon, elektromanyetik spektrumun insan görüşü tarafından herhangi bir renk olarak algılanmayan bölgesindeydi.Bu, kesinlikle elektromanyetik dalgaların spektrumunda olmasına rağmen, ancak görünür kırmızının altında olmasına rağmen, "görünmez ısı radyasyonu" bölgesiydi.

Daha sonra, Alman fizikçi Thomas Seebeck termoelektriği keşfedecek ve 1829'da İtalyan fizikçi Nobili, bilinen ilk termokupllara dayalı bir termopil yaratacaktı; bunlardan oluşan devrenin uçlarında buna karşılık gelen bir potansiyel farkı ortaya çıkar...

Meloni yakında sözde icat edecek Bir termopil (seri olarak kurulan termopillerden) ve üzerine kızılötesi dalgaları belirli bir şekilde odaklayarak, 9 metre mesafedeki bir ısı kaynağını tespit edebilecektir.

Termopil - daha fazla elektrik gücü veya soğutma kapasitesi elde etmek için termoelementlerin seri bağlantısı (sırasıyla termoelektrik veya soğutma modlarında çalışırken).

1880'de Samuel Langley, 300 metre mesafede kızışmış bir inek keşfetti. Bu, sıcaklıktaki bir değişiklikle ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olan elektrik direncindeki değişikliği ölçen bir balometre kullanılarak yapılacaktır.

1840 yılında babasının halefi John Herschel, en ince yağ filminin farklı hızlarda buharlaşma mekanizması sayesinde yansıyan ışıkta ilk kızılötesi görüntüyü elde ettiği bir evaporograf kullandı.

Günümüzde, termal görüntülerin uzaktan alınması için özel cihazlar kullanılmaktadır - termal görüntüleme cihazları, inceleme altındaki ekipmanla temas etmeden kızılötesi radyasyon hakkında bilgi edinmeye ve anında görselleştirmeye olanak tanır. İlk termal kameralar fotodirençli kızılötesi sensörlere dayanıyordu.

1918'de American Keys, fotonlarla doğrudan etkileşimleri nedeniyle sinyaller aldığı fotodirençlerle deneyler yapıyordu. Böylece, fotoiletkenlik ilkesi üzerinde çalışan hassas bir termal radyasyon detektörü oluşturuldu.

Modern dünyada IR termografisi

Savaş yıllarında, hantal termal kameralar esas olarak askeri amaçlara hizmet etti, bu nedenle termal görüntüleme teknolojisinin gelişimi 1940'tan sonra hızlandı. Almanlar, fotodirenç alıcısını soğutarak özelliklerini iyileştirebileceğinizi keşfettiler.

1960'lardan sonra, binaların teşhisini gerçekleştirdikleri ilk taşınabilir termal kameralar ortaya çıktı. Bunlar güvenilir araçlardı, ancak düşük kaliteli görüntülere sahipti. 1980'lerde termal görüntüleme sadece endüstride değil tıpta da kullanılmaya başlandı. Termal kameralar, görüntüdeki tüm noktaların sıcaklıkları olan radyometrik bir görüntü verecek şekilde kalibre edildi.

İlk gazla soğutmalı termal kameralar, görüntüyü katod ışın tüpü ile siyah beyaz bir CRT ekranda gösteriyordu. O zaman bile ekrandan manyetik bant veya fotoğraf kağıdına kayıt yapmak mümkündü. Daha ucuz termal kamera modelleri vidicon tüplerine dayalıdır, soğutma gerektirmez ve daha kompakttır, ancak termal görüntüleme radyometrik değildir.

1990'larda, matris kızılötesi alıcılar, cihazın merceğinin odak düzlemine yerleştirilmiş dikdörtgen kızılötesi alıcı dizileri (hassas pikseller) dahil olmak üzere sivil kullanım için uygun hale geldi. Bu, ilk taramalı IR alıcılarına göre önemli bir gelişmeydi.

Termal görüntülerin kalitesi iyileştirildi ve mekansal çözünürlük arttı. Ortalama modern matris termal kameralar, 640 * 480 — 307.200 mikro-IR alıcıya kadar çözünürlüğe sahip alıcılara sahiptir. Profesyonel cihazlar 1000 * 1000'in üzerinde daha yüksek çözünürlüğe sahip olabilir.

IR matris teknolojisi 2000'lerde gelişti. Termal görüntüleme cihazları, 2,5 ila 6 mikron dalga boyları için tasarlanmış, 8 ila 15 mikron arasındaki dalga boylarını ve orta dalga boylarını algılayan uzun bir dalga boyu çalışma aralığına sahip olarak ortaya çıktı. Termal kameraların en iyi modelleri tamamen radyometriktir, görüntü bindirme işlevine ve 0,05 derece veya daha az hassasiyete sahiptir. Son 10 yılda fiyatları 10 kattan fazla düştü ve kalite arttı. Tüm modern modeller bir bilgisayarla etkileşime girebilir, verileri analiz edebilir ve herhangi bir uygun formatta uygun raporlar sunabilir.

ısı yalıtkanları

Termal izolatör birkaç standart parça içerir: lens, ekran, kızılötesi alıcı, elektronik, ölçüm kontrolleri, depolama cihazı. Çeşitli parçaların görünümü modele bağlı olarak farklılık gösterebilir. Termal kamera aşağıdaki gibi çalışır. Kızılötesi radyasyon, optikler tarafından alıcıya odaklanır.

Alıcı, voltaj veya değişken direnç şeklinde bir sinyal üretir. Bu sinyal, ekranda bir görüntü - bir termogram - oluşturan elektroniğe beslenir.Ekrandaki farklı renkler, termal kamera tarafından incelenen nesnenin yüzeyindeki ısı dağılımının doğasına bağlı olarak kızılötesi spektrumun farklı bölümlerine karşılık gelir (her gölge kendi sıcaklığına karşılık gelir).

Ekran genellikle küçüktür, yüksek parlaklığa ve kontrasta sahiptir, bu da termogramı farklı aydınlatma koşullarında görmenizi sağlar. Görüntüye ek olarak, ekranda genellikle ek bilgiler gösterilir: pil şarj seviyesi, tarih ve saat, sıcaklık, renk skalası.

Kızılötesi alıcı, üzerine düşen kızılötesi ışınların etkisi altında bir elektrik sinyali üreten yarı iletken bir malzemeden yapılmıştır. Sinyal, ekranda bir görüntü oluşturan elektronikler tarafından işlenir.

Kontrol için, ölçülen sıcaklık aralığını değiştirmenize, renk paletini, yansıtmayı ve arka plan emisyonunu ayarlamanıza ve ayrıca görüntüleri ve raporları kaydetmenize olanak tanıyan düğmeler vardır.

Dijital görüntü ve rapor dosyaları genellikle bir hafıza kartına kaydedilir. Bazı termal kameralar, görsel spektrumda ses ve hatta video kaydetme işlevine sahiptir. Termal görüntüleme kamerası çalıştırılırken kaydedilen tüm dijital veriler bir bilgisayarda görüntülenebilir ve termal görüntüleme kamerasıyla birlikte verilen yazılım kullanılarak analiz edilebilir.

Ayrıca bakınız:Elektrikli ekipmanın çalışması sırasında temassız sıcaklık ölçümü