Practici folosite în termoviziune

Când vine vorba despre termoviziune, trebuie să ținem seama de câteva aspecte legate de factorii care pot influența rezultatele măsurărilor. Fie că vine vorba despre mediul în care se realizează măsurarea, sau obiectele ce urmează a fi măsurate, trebuie să fim atenți ca niciunul dintre acești factori să nu aiba un efect negativ asupra valorilor. De aceea, v-am pregătit câteva informații extrem de utile despre factorii care pot influența măsurarea folosind o cameră de termoviziune.

Materialul și emisivitatea

Suprafaţa fiecărui material are o emisivitate specifică din care derivă cantitatea de radiaţie în infraroşu emisă de material şi care este reflectată şi emisă (radiată de obiect).

Culoarea

Culoarea unui material nu are un efect notabil asupra radiaţiilor în infraroşu emise de obiectul analizat atunci când se măsoară temperatura cu ajutorul unei camere de termoviziune. Suprafeţele închise la culoare absorb mai multe radiaţii în infraroşu cu lungimi de undă scurte decât suprafeţele luminoase şi astfel se încălzesc mai repede. Totuşi, radiaţiile în infraroşu emise depind de temperatură şi nu de culoarea suprafeţei obiectului măsurat. De exemplu, un calorifer vopsit negru emite exact aceeaşi cantitate de radiaţii în infraroşu ca şi un radiator vopsit alb la aceeaşi temperatură.

Suprafaţa obiectului măsurat

Proprietăţile suprafeţei obiectului măsurat au un rol crucial în măsurarea temperaturii cu o cameră de termoviziune, deoarece emisivitatea suprafeţei variază în funcţie de structura acesteia, de murdărie sau de înveliş.

Structura suprafeţei

Suprafeţele netede, lucioase, reflectorizante şi/sau lăcuite au în general o emisivitate puţin mai mică decât suprafeţele mate, rugoase, erodate şi/sau zgâriate ale aceluiaşi material. Sunt întâlnite frecvent reflexii speculare pe suprafeţele foarte netede.

Umezeala, zăpada şi bruma pe suprafeţe

Apa, zăpada şi bruma au emisivităţi relativ mari (aprox. 0,85 < ε < 0,96), astfel încât măsurarea acestora nu ridică în general probleme. Totuşi, trebuie să tineţi cont de faptul că temperatura obiectului măsurat poate fi distorsionată de învelişurile naturale de acest tip. Umezeala răceşte suprafaţa obiectului măsurat pe măsură ce se evaporă iar zăpada are bune proprietăţi izolatoare. Bruma de obicei nu formează un strat izolator, şi de aceea trebuie luată în calcul emisivitatea acesteia precum şi cea a suprafeţei de sub ea.

Murdăria şi corpurile străine pe suprafeţe

Murdăria de pe suprafaţa obiectului măsurat cum ar fi praful, cenuşa sau uleiurile lubrifiante în general măresc emisivitatea unei suprafeţe. Din acest motiv, măsurarea obiectelor murdare se face de obicei fără probleme. Totuşi, camera dumneavoastră de termoviziune întotdeauna măsoară temperatura suprafeţei, de ex. a murdăriei, şi nu temperatura exactă a suprafeţei obiectului de dedesubt.

Atenție

Emisivitatea unui material depinde în principal de structura suprafeţei materialului. Observaţi setarea corectă a emisivităţii conform suprafeţei obiectului măsurat. Evitaţi să faceţi măsurători pe suprafeţe umede sau suprafeţe acoperite cu zăpadă sau brumă. De asemenea, încercați să evitaţi să faceţi măsurători pe suprafeţe cu impurităţi lichide (deviaţii de temperatură din cauza bulelor de aer).

Când se măsoară suprafeţe netede, luaţi în considerare posibilele surse de radiaţie din apropiere (de ex. soare, radiatoare, etc.).

Mediul de măsurare

1. Temperatura ambientală

Temperatura reflectată (RTC) şi emisivitatea (ε) ar trebui introduse în instrument pentru ca astfel camera dumneavoastră de termoviziune să poată calcula corect temperatura suprafeţei obiectului măsurat. În multe aplicaţii practice, temperatura reflectată corespunde temperaturii ambientale (a se vedea “2. Radiaţia”). Puteţi măsura această temperatură cu ajutorul unui termometru pentru aer, cum este testo 810. O setare exactă a emisivităţii este deosebit de importantă atunci când există o diferenţă mare de temperatură între obiectul măsurat şi mediul înconjurător.

2. Radiaţia

Fiecare obiect cu o temperatură peste zero absolut (0 Kelvin = -273,15 °C) emite radiaţii în infraroşu. În special obiectele ce prezintă diferenţe mari de temperatură faţă de obiectul măsurat pot afecta măsurătorile în infraroşu ca şi rezultat al propriilor radiaţii. Ar trebui evitate sau ecranate sursele de interferenţă de acest gen oricând este posibil. Prin ecranarea surselor de interferenţă (de ex. cu pânze sau carton), veţi reduce acest efect negativ asupra măsurării. Dacă efectul sursei de interferenţă nu poate fi îndepărtat, temperatura reflectată nu corespunde cu temperatura ambientală. Un globtermometru sau un radiator Lambert de exemplu, sunt recomandate pentru a măsura radiaţia reflectată în joncţiune cu camera dumneavoastră de termoviziune (a se vedea “Determinarea temperaturii radiaţiei reflectate”)

3. Vremea

Norii. Un cer acoperit cu nori denşi oferă condiţiile de mediu ideale pentru măsurători în infraroşu de exterior, deoarece ecranează obiectul analizat de radiaţia solară şi de “radiaţia cerului rece” (a se vedea “Radiaţia”)

Precipitaţiile. Precipitaţiile puternice (ploaia, zăpada) pot distorsiona rezultatul măsurărilor. Apa, gheaţa şi zăpada au emisivităţi mari şi nu pot fi penetrate de radiaţia infraroşie. În plus, măsurarea obiectelor umede poate duce la erori de măsurare deoarece suprafaţa obiectului măsurat se răceşte pe măsură ce precipitaţiile se evaporă (a se vedea “Suprafaţa obiectului măsurat”)

4. Aerul

Umiditatea aerului. Umiditatea relativă a aerului din mediul ambiental unde se face măsurătoarea ar trebui să fie suficient de scăzută ca să nu apară fenomenul de condensare a aerului (ceaţa) pe obiectul măsurat, pe sticla de protecţie sau pe lentila camerei de termoviziune. Dacă lentila (sau sticla de protecţie) are pe suprafaţa sa condens, o parte din radiaţia în infraroşu ce ajunge la camera de termoviziune nu va fi recepţionată, deoarece radiaţia nu poate pătrunde în întregime apa şi lentilele. Ceaţa extrem de densă poate afecta măsurătoarea, deoarece picăturile de apă nu permit trecerea totală a radiaţiei.

Curenţii de aer. Vântul sau curenţii de aer din încăpere pot afecta măsurarea temperaturii cu ajutorul camerei de termoviziune.

Ca şi rezultat al schimbului de căldură (a convecţiei), aerul din apropierea suprafeţei are aceeaşi temperatură ca şi obiectul măsurat. Dacă vremea este vânturoasă sau există curenţi de aer, acest strat de aer este “suflat” şi înlocuit de un nou strat de aer ce nu s-a adaptat încă la temperatura obiectului măsurat. Ca rezultat al convecţiei, căldura este îndepărtată de pe obiectul măsurat încălzit sau este absorbită de obiectul măsurat rece până ce temperatura aerului şi suprafaţa obiectului măsurat s-au aclimatizat. Acest efect al schimbului de căldură măreşte diferenţa de temperatură dintre suprafaţa obiectului măsurat şi temperatura ambientală.

Poluarea aerului. Unele particule în suspensie cum ar fi praful, funinginea sau fumul, dar şi anumiţi vapori, au o emisivitate mare şi sunt foarte puţin transmisive. Asta înseamnă că pot afecta măsurătoarea deoarece emit propria radiaţie infraroşie către camera de termoviziune. În plus, doar o parte din radiaţia infraroşie a obiectului măsurat poate ajunge la camera de termoviziune, deoarece este dispersată şi absorbită de particulele în suspensie.

5. Lumina

Lumina sau iluminarea nu au o importanţă semnificativă asupra măsurătorilor cu camera de termoviziune. Se pot face măsurători în întuneric, deoarece camera de termoviziune măsoară radiaţia în infraroşu cu lungimi mari de undă. Totuşi, anumite surse de lumină emit propria radiaţie în infraroşu şi astfel pot afecta temperatura obiectelor aflate în vecinătate. Aşadar nu trebuie făcute măsurători în lumină directă sau în apropierea unei surse ce iluminează puternic. Sursele de lumină rece cum sunt LED-urile sau neoanele nu sunt critice, deoarece acestea convertesc o mare parte din energia utilizată în lumină vizibilă şi nu în radiaţie infraroşie.

Atenție

În mod ideal, efectuaţi măsurători atunci când vremea este mohorâtă. De asemenea, observaţi vremea cu câteva ore înainte de măsurare. Evitaţi precipitaţiile puternice pe parcursul măsurării. De asemenea, nu efectuaţi niciodată măsurători în medii cu ceaţă densă sau vapori de apă. Nu efectuaţi niciodată măsurători atunci când umiditatea aerului condensează pe camera de termoviziune (a se vedea “Umiditatea, zăpada şi bruma pe suprafeţe”).

Încercați să evitaţi vântul şi alţi curenţi de aer în timpul măsurării atunci când este posibil. Ţineţi cont de viteza şi direcţia curenţilor de aer în timpul măsurătorilor şi includeţi aceste date în analiza imaginilor termice. Nu faceţi măsurători în aer foarte poluat (de exemplu imediat după ce praful a fost împrăştiat în atmosferă). Întodeauna măsuraţi de la cea mai mică distanţă posibilă faţă de reper în scopul de a elimina posibilele particule din aer.

Surse de eroare la măsurarea în infraroşu

Următorii factori pot influenţa rezultatul măsurătorii în infraroşu:

Setarea incorectă a emisivităţii - se determină şi se introduce emisivitatea corectă (vedeți articolul despre “Determinarea emisivităţii prin metoda măsurătorii de referinţă”)
Setarea incorectă a valorii RTC - se determină şi se introduce temperatura reflectată (vedeți articolul despre “Determinarea temperaturii radiaţiei reflectate”)
Imagine termică neclară - se focalizează camera de termoviziune la locul măsurării deoarece claritatea nu mai poate fi modificată odată ce imaginea a fost prelevată
Distanţa de măsurare este prea mică sau prea mare
Măsurarea este realizată cu lentile inadecvate
Zona de măsurare este prea mare - la efectuarea unei măsurători trebuie luată în considerare distanţa minimă de focalizare a camerei de termoviziune. Ca şi atunci când se face o fotografie obişnuită, trebuie utilizate corespunzător lentilele telefoto şi cele cu unghi larg de vizualizare. Se alege o distanţă mică de măsurare atunci când este posibil.
Interferenţe pe calea de transmisie (de ex. poluarea aerului, învelitori)
Efectul surselor externe de radiaţie (de ex. becuri, soarele, etc.)
Interpretarea incorectă a imaginii termice datorită reflexiei - se vor evita măsurările atunci când există surse de interferenţă. Se dezactivează sau se ecranează sursele de interferenţe atunci când este posibil sau se ia în calcul influenţa acestora atunci când se analizează imaginea termică.
Schimbări bruşte ale temperaturii ambientale - dacă există modificări ale temperaturii ambientale de la cald la rece, apare riscul condensării pe lentile. Dacă este posibil, se utilizează camerele de termoviziune cu detectorii stabilizaţi la temperatura respectivă.
Interpretarea greşită a imaginii termice din cauza lipsei de cunoştinţe despre structura obiectului măsurat - tipul şi structura obiectului măsurat trebuie să fie cunoscute. Se utilizează şi imaginile reale (fotografiile) atunci când este posibil pentru interpretarea imaginilor termice.

Condiţiile optime pentru măsurarea în infraroşu

Condiţiile ambientale stabile au o importanţă deosebită pentru măsurările în infraroşu. Asta înseamnă că obiectele şi climatul din mediul în care se realizează măsurarea dar şi alte influenţe nu ar trebui să se modifice în timpul măsurării. Aceasta este singura cale pentru a stabili sursele posibile de interferenţă şi de a le documenta pentru analiza ulterioară. Pentru măsurările din exterior, condiţiile de mediu trebuie să fie stabile iar cerul înnorat în scopul de a ecrana obiectul măsurat atât faţă de radiaţia solară cât şi de “radiaţia cerului rece”. Trebuie luat în considerare faptul că obiectele măsurate pot fi în continuare calde de la expunerea anterioară la radiaţia solară datorită capacităţii acestora de a înmagazina căldura.

Condiţiile ideale de măsurare sunt:

Condiţii meteo stabile
Cer înnorat înainte şi în timpul măsurării (pentru măsurările din exterior)
Nicio radiaţie solară directă înainte şi în timpul măsurării
Fără nicio precipitaţie
Suprafaţa obiectului măsurat trebuie să fie uscată şi fără surse de interferenţă termică (de ex. fără folii sau învelitori pe suprafaţă)
Fără vânt sau curenţi de aer
Fără surse de interferenţă în mediul de măsurare sau pe calea de transmisie
Suprafaţa obiectului măsurat să aibă o emisivitate mare şi care să fie cunoscută cu exactitate
Pentru termografia clădirilor, este recomandată o diferenţă de cel puţin 15 °C între interior şi exterior

În momentul prelevării imaginilor termice, sunt extrem de utile următoarele sfaturi:

Să se ia în calcul, să se prevină sau să se ecraneze toate sursele de interferenţe.
Suprafaţa obiectului măsurat trebuie să fie lipsită de surse optice şi termice de interferenţă. Atunci când este posibil, obiectele şi învelişurile ce cauzează interferenţe trebuie eliminate din mediul înconjurător.
Poziţia persoanei care face măsurările trebuie schimbată pentru a fi identificate orice reflexii posibile. Reflexiile se mişcă, caracteristicile termice ale obiectului măsurat rămân în acelaşi loc, chiar dacă înclinaţia se modifică.
Zona măsurată nu trebuie să fie niciodată mai mare decât obiectul măsurat.
Trebuie păstrată o distanţă de măsurare cât mai mică posibil.
Se va utiliza o lentilă potrivită aplicaţiei de măsurare.
Pentru măsurarea exactă a detaliilor, este recomandată utilizarea unui stativ.
Structura obiectului măsurat trebuie cunoscută în scopul de a depista cât mai corect caracteristicile termice.
Este recomandată utilizarea unei camere de termoviziune ce are integrată o cameră digitală astfel încât imaginile reale să poată fi utilizate ulterior pentru analiză.
Se vor lua în considerare condiţiile ambientale, care se vor măsura şi documenta atunci când este necesar pentru analiza ulterioară a imaginilor termice.

Înapoi la pagina principală