UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY Wydział Inżynierii Mechanicznej

BADANIA POJAZDÓW

LABORATORIUM:

Temat: BADANIE KAMERĄ TERMOWIZYJNĄ

Wykonali:

Katarzyna Szczecina

Adam Mateja

Mariusz Stanisławski

Arkadiusz Sikora

Bartosz Krause

Robert Zachwieja

Transport drogowy

Semestr VI

Gr E

1. CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania kamery termowizyjnej oraz możliwościami pomiaru termowizyjnego. Każda grupa laboratoryjna ma za zadanie przeprowadzić kilka pomiarów za pomocą kamery termowizyjnej, badane elementy to elementy pojazdu, rozgrzane do temperatury pracy. Po wykonaniu ćwiczenia należy sporządzić sprawozdanie w formie drukowanej.
W sprawozdaniu należy umieścić najważniejsze informacje nt. pomiaru, opisać badany obiekt oraz wnioski z ćwiczenia.

1. WSTĘP:

KAMERA TERMOWIZYJNA rejestruje strumień promieniowania w podczerwonej części widma elektromagnetycznego i zamienia je na obraz widzialny. Omawiając szczegółowo to promieniowanie podczerwone emitowane przez ciało jest skupiane na detektorze podczerwonym. Z kolei detektor przesyła informacje o danym promieniowaniu do elektroniki, która przetwarza podany sygnał. Sygnał przetwarzany jest na obraz, który możemy obserwować na standardowym monitorze lub na ekranie LCD. Kamera termowizyjna to potężne narzędzie stosowane w budownictwie do monitorowania i diagnozowania stanu cieplnego budynków, paneli słonecznych, turbin wiatrowych, sprawdzanie temperatur elementów pojazdów samochodowych, jak i również instalacji elektrycznych niskiego, średniego i wysokiego napięcia itp. Za pomocą omawianej kamery można szybko zlokalizować problem, który należy udokumentować i skorygować za nim stanie się bardziej kosztowniejszy do zlikwidowania.

ZASTOSOWANIA POMIARU TERMOWIZYJNEGO

Do najczęstszych zastosowań należy zaliczyć:

1. analiza wad technologicznych w budownictwie

2. lokalizacja rur z ciepłą wodą, nieszczelności itp.

3. wyszukiwanie zwiększonej rezystancji dla rozdzielni wszystkich napięć, transformatorów, szafek elektrycznych, uszkodzonych bezpieczników, linii wysokiego napięcia, złączy elektrycznych

4. analiza stanu przewodów doprowadzających gazy, wanien szklarskich
   i elektrolitycznych, wadliwie pracujących urządzeń mechanicznych

5. wewnętrznych samozapłonów hałd węglowych

6. wyszukiwanie ognisk pożarów leśnych

7. analiza medyczna (np. wykrywanie ognisk zapalnych chorób m.in. wirusa grypy)

8. i wiele innych

EMISYJNOŚĆ to parametr mówiący o zdolności danego ciała do emisji promieniowania podczerwonego. Nie jest wielkością stałą i zależy od różnych czynników, takich jak: rodzaju materiału, stanu powierzchni, kierunku obserwacji, długości fali, a nawet temperatury. Największą zdolność emisyjną w dowolnej temperaturze ma ciało doskonale czarne (wynosi 1), natomiast najmniejszą ciało doskonale białe (wynosi 0). Zdolność emisyjną innych ciał można określić jako stosunek zdolności emisyjnej badanego ciała do ciała doskonale czarnego.

Termowizja (a właściwie termografia) to bezinwazyjna metoda diagnostyczna, polegająca na użyciu elektronicznych narzędzi optycznych (kamer termowizyjnych) do pomiaru promieniowania podczerwonego, które emitowane jest przez każdy obiekt o temperaturze wyższej niż zero absolutne oraz zamianie tego promieniowania na obraz (światło widzialne). Dzięki badaniu termowizyjnemu możemy wykryć i zlokalizować niekorzystne zmiany temperatury, a tym samym zapobiec ich konsekwencjom.

Początki termografii sięgają XVIII wieku, jednak gwałtowny rozwój tej dziedziny nastąpił pod koniec XX w. Rozwój technologii oraz nauki pozwolił na wytwarzanie coraz to dokładniejszych, bardziej kompaktowych urządzeń. Współczesne kamery termowizyjne charakteryzują się bardzo dużą czułością termiczną, wysoką rozdzielczością oraz znaczną dokładnością pomiarów. Wszystkie te czynniki umożliwiają nam wykrycie anomalii rozkładu temperatur badanych obiektów.

Termowizję wykorzystuje się najczęściej w:

• obrocie nieruchomościami, jako narzędzie weryfikacyjne faktycznego stanu technicznego obiektu, co wpływa na jego cenę,

• budownictwie, gdzie szybko i precyzyjnie lokalizuje wady osłony termicznej budynków oraz wady instalacji grzewczych, chłodniczych, wody użytkowej,

• przemyśle, gdzie umożliwia diagnostykę maszyn, urządzeń, instalacji technologicznych bez konieczności ich wyłączania,

• energetyce, gdzie pozwala na przegląd szaf rozdzielczych, sterujących i ich obwodów elektrycznych oraz wszelkich połączeń, w sposób bezdotykowy - czyli bezpieczny oraz bez wyłączania napięcia.

• ciepłownictwie - przy badaniu stanu izolacji termicznej rurociągów, sieci ciepłowniczych, kontroli kotłów energetycznych, szczelności kominów, sieci ciepłowniczej.

• elektronice - badanie jakości układów scalonych, poszukiwanie uszkodzonych elementów w aparaturze elektronicznej, określanie rozpływu ciepła w obwodach drukowanych.

Poza tym termowizja ma także zastosowanie w mechanice, medycynie, hutnictwie, górnictwie, rolnictwie i leśnictwie, ochronie środowiska, badaniu obiektów zabytkowych i dzieł sztuki, medycyna oraz w wielu innych dziedzinach.

Badania termowizyjne obejmują pomiar i zobrazowanie promieniowania podczerwonego pochodzącego z badanego obiektu. Kamera umożliwia cyfrową rejestrację rozkładu temperatur badanego obiektu. Tak powstała "mapa temperatur" jest następnie interpretowana graficznie - każdej temperaturze przypisywana jest inna barwa, dzięki czemu w wizjerze widziany jest termalny obraz obiektu.

Ponadto, możliwa jest analiza termogramów, np. wykreślanie izoterm, określanie rozkładu temperatur wzdłuż dowolnego profilu, tworzenie histogramów, pobieranie danych z termogramu bezpośrednio do wykonywania obliczeń

1. SCHEMAT BLOKOWY EMISJI PROMIENIOWANIA PODCZERWONEGO W KIERUNKU KAMERY TERMOWIZYJNEJ.

Promieniowanie podczerwone wysyłane przez badany obiekt (1) pada na obiektyw (2), gdzie po przejściu przez optykę otrzymuje się obraz zogniskowany na termo czułym detektorze (3) przetwarzającym promieniowanie podczerwone na proporcjonalne sygnały elektryczne. Następnie sygnał podawany jest na przetwornik analogowo-cyfrowy (4) i zostaje zamieniony na postać cyfrową, która jest dalej obrabiana w komputerze nadrzędnym (5) i ostatecznie obraz jest wyświetlany na ekranie monitora (6) w odpowiedniej skali barw: tęczy (kolory widoczne w tęczy-po rozszczepieniu światła białego), żelaza (kolory promieniowania widzialnego rozgrzewanego żelaza), stopniach szarości.

Odwzorowanie obrazu odbywa się w kilku fazach. Należy najpierw dokonać podziału obrazu na poszczególne fragmenty i dopiero potem przeprowadzić jego syntezę, po przetworzeniu sygnału z detektora. W zależności od sposobu realizacji analizy i syntezy obrazu wyróżnia się różne typy omawianych urządzeń.

Przykłady zastosowań zdjęć termowizyjnych:

Energetyka cieplna:

Nieszczelność ogrzewania podłogowego

Uszkodzenia izolacji ciepłociągu

Budownictwo:

Budynek niedocieplony

Budynek docieplony

1. WYNIKI POMIARÓW:

Na ćwiczeniu laboratoryjnym dokonywaliśmy pomiarów temperatury poszczególnych elementów pojazdu marki MAZDA 323F, rok produkcji: 1991.

Badaniu temperatury zostały poddane takie elementy jak: chłodnica, wnętrze kabiny, tarcze hamulcowe, blok silnika.

Blok silnika

Chłodnica pojazdu

Tarcz hamulcowa – przód

Tarcz hamulcowa – tył

1. WNIOSKI

Wnętrze kabiny

Każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest źródłem promieniowania w paśmie podczerwieni a jego intensywność zależy od temperatury i cech powierzchni ciała. Kamery działające w podczerwieni dokonują pomiaru i zobrazowania energii podczerwonej wypromieniowywanej przez obiekt. Fakt, że promieniowanie jest funkcją temperatury powierzchni obiektu pozwala kamerze dokonać obliczenia i wyświetlenia tej temperatury. W ćwiczeniu został ukazany wpływ wartości współczynnika emisyjności, odległości, kąta obrotu odbłyśnika α i β na wartość pomiaru temperatury. W ćwiczeniu został ukazany wpływ wartości współczynnika emisyjności, odległości, kąta obrotu odbłyśnika α i β na wartość pomiaru temperatury.

Wpływ na temperaturę chłodnicy ma z pewnością to że na chłodnicy znajdowała się warstwa błota, która skutecznie zwiększa temperaturę tego elementu pojazdu. Poza tym reszta elementów posiada odpowiednią temperaturę.

Literatura:

http://www.4spec.pl/

http://termatech.pl/oferta/termowizja

http://www.energ-dom.pl/

http://www.kameryir.com.pl/

http://www.termopomorze.pl/

http://www.sonel.pl/

http://www.kameratermowizyjna.com/