Politechnika Lubelska
Wydział Mechaniczny
Instytut Transportu, Silników Spalinowych i Ekologii

Przedmiot:

DIAGNOSTYKA TECHNICZNA-

laboratorium

Rok akademicki 2012/2013

Temat ćwiczenia:

Termowizja

Wykonali:

Piotr Anyszek

Michał Bielas

Marek Kurant

Ł

ukasz Buczkowski

1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z obsługą termowizora, poznanie
najważniejszych zagadnień związanych z termowizją. Cel używania termowizyjnej
metody badawczej zależy od tego jaki obiekt badamy, np. w diagnostyce maszyn
głównym celem jest szybkie i bezinwazyjne wykrycie awarii co pozwala w znaczącym
stopniu na oszczędności kosztów naprawy.


2. Teoria

Termowizja znana też jako termografia jest dziedziną nauki zajmującą się

rejestrowaniem, przetwarzaniem oraz zobrazowaniem niewidocznego gołym
okiem promieniowania podczerwonego, emitowanego przez wszystkie obiekty o
temperaturze wyższej od zera bezwzględnego (-273°C). Termowizja pozwala na
określenie z dużą dokładnością tych miejsc, w których występuje lub może
wystąpid problem, nie dający się zlokalizowad innymi metodami.

Prawo Stefana Boltzmanna

Prawo Stefana-Boltzmanna mówi że, całkowita energia wypromieniowana przez ciało
doskonale czarne jest proporcjonalna do czwartej potęgi jego temperatury.

E=c

o

T

4

gdzie c

o

- stała Stefana-Boltzamanna 5,67*10

-8

(W/m

2

)

W praktyce stosuje się pojęcie ciała szarego. Emituje (lub absorbuje) ono mniej energii niż
ciała doskonale czarne. O ile mniej- zależy od współczynnika emisyjności (absorpcji), danej
powierzchni, który z kolei jest funkcja składu chemicznego oraz stanu tejże powierzchni.
Współczynnik c

o

zastępujemy współczynnikiem c=β * c

o

, gdzie β- współczynnik emisyjności

(absorpcji).

Przykładowe wartości współczynnika emisyjności wynoszą:
- Cegła czerwona (chropowata) – 0,75...0,9
- Cement 0,96
- Marmur - 0,9
- Lód – 0,96...0,98
- Stal nierdzewna (polerowana) - 0,1
- Ludzka skóra – 0,98

Termowizja jest pasmem promieniowania znajdującego się znacznie poniżej
zakresu promieniowania widzialnego. Długość fali w zakresie termowizji znajduje się w
granicy od około 0,9 do 15 mikrometrów.
Termowizja umożliwia rejestrację promieniowania cieplnego emitowanego przez
obiekty o określonych temperaturach.
Termowizja eliminuje stosowanie oświetlenia zewnętrznego (doświetlania
promieniami IR). Zasadnicza różnica miedzy termowizją a podczerwienią polega na tym że
kamery termowizyjne rejestrują wszystkie przedmioty emitujące ciepło, a nie jak to jest w
przypadku podczerwieni tylko obiekty od których odbija się wiązka promieni.


Termowizja to nowoczesna technika diagnostyczna wykorzystująca zjawisko
promieniowania cieplnego, zwane również promieniowaniem podczerwonym lub po prostu
podczerwienią.

Zjawisko to jest charakterystyczne do każdego ciała o temperaturze powyżej zera
bezwzględnego czyli powyżej -273,15

°C. W praktyce każdy obiekt emituje proporcjonalną

dla jego temperatury dawkę promieniowania, której uchwycenie, przy zastosowaniu
specjalistycznych kamer termowizyjnych, pozwala na sporządzenie obrazu cieplnego w
postaci tzw. Termogramu.

Termogram to zatem zdjęcie badanego obiektu zobrazowane w postaci kolorowej
mapy gradientu temperatury, uzyskane na drodze detekcji promieniowania podczerwonego
pochodzącego od tego obiektu.

3. Urządzenie badawcze

Urządzeniem najczęściej stosowanym do badania widma promieniowania podczerwonego jest
kamera termowizyjna. Pionierem w dziedzinie termowizji i zdecydowanym liderem wśród
producentów kamer termowizyjnych, stosowanych do coraz bardziej różnorodnych
zastosowań jest szwedzka firma FLIR System.

Wysokiej klasy kamera termowizyjna FLIR T335 o zakresie pomiaru od -20°C do +1200°st.C
została opracowana specjalnie do zastosowań przemysłowych i należy z pewnością do
najinteligentniejszych kamer termowizyjnych na rynku.

Kamera termowizyjna

Termowizor pomiarowy

Zastosowanie kamer termowizyjnych:
- w budownictwie
- w chłodniach
- w elektroenergetyce
- w energetyce
- w przemyśle
- w nauce i technice
- w weterynarii
- w medycynie
- w ratownictwie
- w wojsku

4. Termogramy

Rysunek 1 Grupa studentów

Rysunek 2 Brama wjazdowa

Rysunek 3 Grzejnik

Rysunek 4 Elektroda spawalnicza

5. Wnioski

Termowizja jako nieinwazyjna metoda diagnostyczna ogrywa bardzo ważną role w
medycynie. Lepsze, czulsze i tańsze kamery są ogólnie dostępne na rynku, przez co użycie
kamery termowizyjnej jako skutecznego narzędzia diagnostycznego staje się coraz bardziej
powszechne. Technologia termowizji zapewnia kompletna, bezkontaktową, bezinwazyjną
formę badania nie oddziaływującą w jakikolwiek niekorzystny sposób na pacjenta. Kamera
termowizyjna pozwala na pomiar temperatury ludzkiego ciała i odszukanie anomalii
termicznych będących odzwierciedlaniem odprowadzania temperatury narządów
wewnętrznych, przewodnictwa cieplnego skóry i tkanki mięśniowej. Organy, tkanki chore,
uszkodzone, zainfekowane wydzielają więcej ciepła niż zdrowe. To właśnie wykrywa i
rejestruje kamera termowizyjna.
Na rys.1 widać 3 osoby i można zauważyć, przez które ubranie emituje więcej ciepła.
Wyraźnie zimniejsze włosy, nos, małżowina uszna od całej twarzy.
Na rys. 2 pokazany jest termogram bramy wjazdowej do hamowni. Widoczna jest
ucieczka ciepła przez nieszczelności od strony zawiasów jak i przy złączeniu obu skrzydeł.
Widać również zawieszoną na suficie lampę, która emituje większą ilość ciepła. Ogólnie
termowizja w budownictwie umożliwia diagnozowanie stanu budynku, kontroli wszystkich
jego instalacji technicznych, wykrywanie i lokalizowanie różnego typu wad i usterek oraz
ocenę napraw i remontów.
Na rys. 3 widzimy grzejnik w jednym z pomieszczeń hamowni. Umieszczony jest on
pod oknem, na którym widać nieszczelności przy futrynie. Pomiar ciepła pobrany został z
parapetu, który podgrzewany jest od dołu przez grzejnik dzięki czemu ma tak wysoką
temperaturę. Dzięki termowizji możemy dostrzec obszar na jakim grzejnik emituje ciepło.
Rys, 4 przedstawia elektrodę spawalniczą, tuż po spawie. Jak łatwo dostrzec najwyższą
temperaturę ma ona na łebku, którym dokonywalismy spawu. Widać również, że szczypce w
których trzymana jest elektroda nagrzewają się podczas spawania.