SZKOŁA ASPIRANTÓW PAŃSTWOWEJ STRAŻY POŻARNEJ

W POZNANIU

XI KURS KSZTAŁCENIA ZAOCZNEGO

II PLUTON

PRZEDMIOT : TAKTYKA DZIAŁAŃ RATOWNICZYCH

TEMAT : TERMOWIZJA I AKUSTYK SCHARAKTERYZUJ POJĘCIA I PRZEDSTAW ZASADĘ

DZIAŁANIA GEOFONU, KAMERY

TERMOWIZYJNEJ I KAMERY WIERNIKOWEJ.

OPRACOWAŁ:

ogn. Krzysztof NOWAK

plut. Norbert KORCZ

mł. ogn. Ireneusz CELEBUDZKI

mł. ogn. Robert BAJAK

Ogólne uwagi o termowizji

Wstęp

Wykorzystanie zdjęć termowizyjnych staje się coraz bardziej popularne i stale zyskuje nowe pola zastosowań. W niektórych dziedzinach wykonywanie badań termowizyjnych jest już powszechne, a nawet uznawane za niezbędne.

Zasada działania

Każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest źródłem promieniowania w paśmie podczerwieni, a jego intensywność zależy od temperatury i cech powierzchni ciała. Aparatura termowizyjna jest odmianą telewizji wrażliwej na fragment zakresu promieniowania podczerwonego. Tworzenie obrazu polega na rejestracji przez kamerę promieniowania emitowanego przez obserwowany obiekt, a następnie przetworzeniu na kolorową mapę temperatur. System termowizyjny jest więc rodzajem niezwykłego termometru, który pozwala mierzyć temperaturę na odległość w wielu miejscach jednocześnie.

Zastosowania - nieinwazyjne wykrywanie:
- wad technologicznych przegród budynków, błędów w dociepleniu, mostków cieplnych, zawilgoceń, filtracji powietrza
-lokalizacji rur z ciepłą wodą, oraz wycieków i nieszczelności
-zwiększonej rezystancji dla rozdzielni wszystkich napięć, transformatorów, szafek elektrycznych, uszkodzonych bezpieczników, linii WN i wszelkich złączy elektrycznych
-złego stanu izolacji cieplnej kotłów, rurociągów, izolowanych kanałów, elektrofiltrów, kadzi ( diagnostyka przed remontowa i powykonawcza ),
-lokalizacji przebiegu sieci ciepłowniczej ( inwentaryzacja ),
-złego stanu przewodów doprowadzających gazy
-złego stanu wanien szklarskich i elektrolitycznych
-wadliwie pracujących urządzeń mechanicznych (nadmierne przegrzanie)
-wewnętrznych samozapłonów hałd węglowych,
-uszkodzeń wymurówki pieców, kominów żelbetowych
-ognisk pożarów
-chorób (zastosowania medyczne)
niezastąpione w każdej sytuacji, w której ważny jest rozkład temperatur

Obszar zastosowań kamer termowizyjnych nieustannie się rozszerza i dawno już wykroczył poza zakres związany bezpośrednio z problemami termoizolacji, zyskując uznanie również w diagnostyce medycznej, badaniach ekologicznych, elektronice, kontroli jakości, czy wreszcie w ratownictwie górskim.

Podstawy teoretyczne

Podstawy teoretyczne termowizji

Badania termowizyjne opierają się na znanym zjawisku fizycznym polegającym na emitowaniu fal elektromagnetycznych przez każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego. Promieniowanie to, nazywane jest ze względu na długość fali, promieniowaniem podczerwonym, a ze względu na właściwości, promieniowaniem cieplnym. Intensywność promieniowania cieplnego jest proporcjonalna do temperatury ciała. Mierząc promieniowanie podczerwone wysyłane przez dane ciało mierzymy więc pośrednio także jego temperaturę.

Współczynnik promieniowania powierzchni określa ilość ciepła wypromieniowanego z 1 m² powierzchni ciała w ciągu 1 h do próżni przy absolutnej temperaturze promieniującej powierzchni 100 K. Emisyjność jest stosunkiem natężenia promieniowania pochłanianego przez powierzchnię ciała szarego do natężenia promieniowania padającego. Emisyjność dla ciała doskonale czarnego byłaby jednością, a dla ciał szarych zależy od ich składu chemicznego oraz sposobu wykończenia powierzchni. Dla przykładu, blacha stalowa ocynkowana posiada e równe 0.23, beton 0.62, drewno świerkowe 0.77, tynk wapienny 0.91, a szkło okienne 0.94 [49]. Należy dodać, że oprócz pokryć metalicznych do temperatury 500 ⁰C kolor powierzchni nie ma wpływu na natężenie promieniowania cieplnego. Kamera termowizyjna jest to urządzenie mierzące natężenie promieniowania podczerwonego. Natężenie promieniowania przeliczone jest (przy założonej emisyjności e) na wartości temperatur i przedstawiane w postaci wizualnej, odcieniami szarości lub kolorami. System termowizyjny pozwala zmierzyć temperaturę w sposób bezdotykowy i w wielu punktach jednocześnie. Należy jednak pamiętać, że porównywać temperatury na termogramie, możemy bezpośrednio tylko w obrębie jednego materiału. Dla materiałów o różnych emisyjnościach temperatury należy przeliczyć.

Systemy termowizyjne - dane
techniczne

Kamera termowizyjna  rejestruje zwykle promieniowanie podczerwone w paśmie 2-5,6 m m zgodnie z zadanym poziomem i zakresem temperatury lub dobiera parametry te automatycznie. Kamera umożliwia cyfrową rejestrację obrazów np. na specjalnej karcie PCMCIA, której zawartość następnie może być za pomocą specjalnego czytnika przeniesiona do pamięci komputera. Zapisane termogramy są następnie tam poddawane interpretacji i obróbce cyfrowej specjalnym pakietem programów. Efektem tej obróbki są barwne obrazy (termogramy) otrzymywane na monitorze komputera z wartościami temperatur przyporządkowanymi poszczególnym barwom. Obrazy termowizyjne sporządzone w formie barwnych wydruków komputerowych tworzą integralną część dokumentacji badawczej.

KAMERY TERMOWIZYJNE

I Seria TVS - 2000 Mk II

Kamery chłodzone sprężonym argonem :

1. TVS - 2100 Mk II ( -40 ~ 950^oC )

2. TVS - 2200 Mk II ( -40 ~ 2000^oC )

Kamery chłodzone systemem Stirlinga:

1. TVS - 2100 Mk II ST ( -20 ~ 950^oC )

2. TVS - 2200 Mk II ST ( -20 ~ 2000^oC )

3. TVS - 2300 Mk II ST ( -20 ~ 300^oC )

Kamera chłodzona systemem Stirlinga - długofalowa:

TVS - 2000 Mk II LW ( -40 ~ 300^oC )

możliwość rozszerzenia zakresu pomiarowego do -40 ~ 1000^oC

Wyposażenie dodatkowe kamer:

• Pamięć RAM dla 514 termogramów

• Mikser Video

• teleobiektyw 2x

• Obiektyw szerokokątny 2x, 3x, 4x

• Filtr płomieniowy i in.

 

II Seria TVS 100

TVS - 110 ( -10 ~ 300^oC )

TVS - 120 ( -10 ~ 950^oC )

Wyposażenie dodatkowe kamer:

• Obiektyw szerokokątny 2x

• Teleobiektyw 2x

• Statyw

• Mikser Video

• Akumulator

• Zasilacz sieciowy/ładowarka

• Kufer transportowy

Model IR 525

Parametry techniczne

Detektor	120 elementowa, niechtodzona mozaika liniowa
Przetwarzanie	Przetwornik A/C 16 bitowy
Kąt widzenia	17,2° horyzontalnie i 17,2° wertykalnie
Soczewka	germanowa 20mm, F/0.7, ogniskowa 10" do °°
Zakres widmowy	8-12^1-0
NETD	<0,1°C@30°C
Dokładność	2°C tub 2% całej skali
Zakres pomiarowy	0..350°C (możliwe inne zakresy)
Temperatura pracy	0..40°C
Zasilanie	Bateria NP.-98, 3AH
Czas skanowania	<1,5s
Czas pracy baterii	ok. 60 min
Zapis termogramów	144 obrazy na karcie Flash ATA 4MB
Interfejs	RS232,300..115kB
Wyświetlacz	4" kolorowy LCD z aktywną matrycą
Wyjście video	Wybieralne PAL/NTSC
Funkcje	hot spot, histogram, recall
Setup	Temperatura tła, emisyjność, paleta kolorów, auto-skala, czas, data, prędkość transmisji
Wymiary	240x100x130mm bez obiektywu
Masa	2 kg z obiektywem i baterią
Akcesoria standardowe	Bateria 3AH, ładowarka, kabel video, pasek, instrukcja obsługi, oprogramowanie IR SnapYiew pod Win-dows, walizka, karta Flash ATA 4MB
Opcje	Oprogramowanie l R SnapYiew Pro z zestawem komunikacyjnym, obiektyw 35°, zasilacz AC, osłona przeciwsłoneczna, statyw, pasek z bateriami

Cairns VIPER - ręczna kamera termowizyjna

180^o obrotowy ekran

Unikalny obrotowy ekran firmy CairnsVIPER zapewnia dobre pole widzenia w każdej sytuacji: podczas pełzania, podgląd zza rogu, w górę i dół szybu, zaglądać na strych - bez ryzyka

Bezpieczne baterie Cairns

Odporne na ogień:
- nie eksplodują w podwyższonej temperaturze
- nie zapalają się o ile nie nastąpi bezpośredni kontakt z ogniem
- możliwość ładowania do 1000 razy
- wbudowany wskaźnik poziomu naładowania
- bez efektu pamięciowego

Super Fokus

Umożliwia użytkownikowi ostre widzenie w przedziale od 7cm do nieskończoności:
- poprawia ocenę sytuacji
- poprawia ocenę odległości
- ułatwia orientację
- zwiększa bezpieczeństwo
- można jej używać nosząc maskę aparatu oddechowego

Zaawansowana optyka wyświetlania kolorów

- wysoka rozdzielczość
- mikrobalometryczna technologia
- prawie natychmiastowa optymalizacja obrazu
- bez efektu cienia wokół przedmiotów
- płynne odświeżanie obrazu z częstotliwością 60 Hz
- obraz widoczny w dziennym świetle

Ultra szerokie IR pole widzenia (60^ox45^o)


Pozwala strażakowi dostrzec więcej w swoim otoczeniu:
- najszersze dostępne pole widzenia poprawia ocenę sytuacji
- poprawia orientację i bezpieczeństwo

Super chłodzenie

Umożliwia wielokrotną ekspozycję na wysoką temperaturę bez wyłączania kamery stosując wymienialny system chłodzenia. Opatentowany, wymienialny pochłaniacz ciepła wydłuża czas użycia kamery w pracy absorbując ciepło wewnętrzne.

Cairns IRIS - system transmisji bezprzewodowej

Przykłady zdjęć i termogramów:

Sprawdzenie izolacji cieplnej po remoncie turbozespołu - kontrola przed odbiorem

 

Poluzowany zacisk na izolatorze w rozdzielni - przegląd okresowy

 

Uszkodzona izolacja cielpna rurociągu - przegląd okresowy

 

Budynek osiedlowy w trakcie ocieplania

 

Bezpieczniki topikowe	Transformator blokowy	Zacisk na izolatorze	Zacisk na szynie
Pole 220 kV	Bezpieczniki 200 A	Wzbudnica generatora	Zestyki odłącznika

AKUSTYKA

Akustyka, dział fizyki badający teoretycznie i doświadczalnie zjawiska dźwiękowe, ultradźwiękowe i infradźwiękowe.

Wyróżnia się akustykę ogólną (zajmującą się podstawowymi zagadnieniami, np. załamaniem, interferencją czy dyfrakcją fal akustycznych) oraz akustykę stosowaną, do której można zaliczyć: elektroakustykę (otrzymywanie energii drgań akustycznych z energii elektrycznej i odwrotnie), akustykę budowlaną (architektoniczną) i akustykę urbanistyczną, akustykę muzyczną (analiza dźwięków w muzyce), akustykę fizjologiczną i psychologiczną (dobra słyszalność i zrozumiałość mowy, działanie organu słuchu i narządu głosu, wpływ hałasu i wibracji na organizm ludzki), akustykę morza (zjawiska akustyczne w wodach mórz i oceanów), akustykę przemysłową (problemy związane ze zwalczaniem hałasu na terenie zakładów pracy), geoakustykę (rozchodzenie się dźwięków w skorupie ziemskiej, hydrosferze i atmosferze).

Akustyka jest najstarszą dziedziną fizyki, o czym świadczą wiadomości na jej temat podawane przez chińskich uczonych z około 3000 p.n.e. Zajmowali się nią starożytni Grecy: Terpander (VII w. p.n.e.), Pitagoras (VI w. p.n.e.), Didymos (I w. p.n.e.), którzy stworzyli systemy dźwiękowe. Początek akustyki klasycznej dał w XVII w. Galileusz. Podstawy teorii zjawisk akustycznych są dziełem lorda Rayleigha.

10