دوربین حرارتی نحوه کار آن و پارامترهای مهم در انتخاب آن

دوربین حرارتی یا ترموویژن ابزاری است جهت شناسایی عیوب در نگهداری و تعمیرات مبتنی برپایش وضعیت، در واقع هر عیبی که خود را با اختلاف دما آشکار کند بوسیله دوربین های حرارتی قابل شناسایی می باشد. نحوه کار دوربین های حرارتی یه این صورت است که این سیستم ها از تابشی که از خود اجسام ساطع می گردد برای تصویر برداری استفاده می کنند. همانطور که می دانیم اجسام از خود امواج الکترومغناطیسی ساطع می کنند که طیف پیوسته ای را می پوشاند و طول موج پیک و میزان توان گسیلی آن به دمای جسم بستگی دارد و طبق قانون پلانک هر جسمی که دمایش بالاتر از صفر مطلق باشد ( 273 – درجه سانتیگراد ) ، انرژی از خود ساطع می کند .

نحوه کارکرد دوربین های ترموگرافی

در طبیعت هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق یا ۲۷۳- درجه سلسیوس داشته باشد از خود امواج مادون قرمز منتشر می کند . این امواج بسته به ماهیت ساختاری جسم ، هندسه جسم ، سطح ظاهری جسم و دمای آن با شدت های مختلفی انتشار می یابد که این قدرت انتشار امواج مادون قرمز را با ضریبی به نام Emissivity یا Ɛ مشخص می کنند .
بر خلاف تصور عام که دوربین های ترموگرافی ، دما را اندازه گیری می کنند ، باید گفت این دوربین ها امواج مادون قرمز را با توجه به شدت انتشارشان دریافت کرده و بر اساس تنظیمات اپراتور از قبیل دمای محیط و Ɛ ، فاصله تا هدف و … محاسباتی را انجام داده و نتیجه را به صورت دما ارائه می دهند . پس در اولین گام باید توجه داشته باشیم که اگر گاهی دماهای غیر منطقی در بازرسی ها بدست می آوریم ، صرف نظر از وضعیت کالیبراسیون دوربین ، ممکن است در تنظیمات دوربین اشتباهی را مرتکب شده باشیم .
نکته دیگر اینکه بر خلاف برخی تصورات که دوربین های ترموگرافی می توانند درون اجسام را ببینید باید گفت که با توجه به سطح انرژی امواج مادون قرمز در گستره اسپکترام الکترومغناطیسی ، این امواج سطح انرژی پایین تری نسبت به امواج مرئی داشته و با مثالی ساده اگر توجه کنید نور از شیشه عبور می کند اما از دیوار عبور نمی کند ، حال آنکه امواج مادون قرمز با توجه به سطح انرژی پایینتر از امواج مرئی از هیچ جسم صلبی عبور نمی کنند . تنها تعداد اندکی از مواد هستند که امواج مادون قرمز را از خود عبور می دهند که از جمله آنها میتوان به فلز ژرمانیوم اشاره کرد . در برخی موارد نیاز به مشاهده درون یک باکس یا تابلو برق و … می باشد که در این موارد خاص میتوان از پنجره های مادون قرمز که از فلز ژرمانیوم ساخته می شوند استفاده کرد و با تعبیه کردن این پنجره ها در پوسته جسم مورد نظر درون آن جسم با دوربین ترموگرافی قابل مشاهده می شود .
در نهایت این دوربین ها با توجه به محدوده طیفی امواج مادون قرمز به سه دسته باند کوتاه ( SW ) ، باند متوسط ( MW ) و باند بلند ( LW ) تقسیم بندی میشوند . محدوده ۰ تا ۲ میکرومتر SW ، ۲ تا ۵٫۵ میکرومتر MW و ۷٫۵ تا ۱۵ میکرومتر را LW مینامند . دوربین های معمول ترموگرافی تنها قادر به نمایش گراف حرارتی سطوح جامد و مایع هستند و در حالت طبیعی طیف حرارتی گازها با این دوربین ها قابل مشاهده نیست . برای مشاهده نشتی گازها و طیف حرارتی گازها ، باندهای طیفی دوربین ها را محدود می کنند و بدین منظور می بایست از دوربین های مخصوص شناسایی گاز استفاده شود .

پارامترهای مهم در انتخاب دوربین حرارتی

پارامترهای متمایز کننده دوربین های ترموگرافی تنها چند پارامتر مهم هستند که توانایی های این دوربین ها را جهت کار در فیلدهای مختلف مشخص می کنند . به زبان ساده گران قیمت بودن یک دوربین ترموگرافی هرگز نمی تواند بیانگر کارایی مناسب آن دوربین برای زمینه کاری ما باشد و خیلی مواقع ممکن است یک دوربین بسیار ارزان قیمت تر به سادگی تمام نیازهای ما را پوشش دهد. به این منظور در ادامه به معرفی پارامترهای مهم در انتخاب یک دوربین حرارتی می پردازیم:

1-رزولوشن دتکتور

بالاتر بودن تعداد پیکسل یا به عبارتی رزولوشن حرارتی دوربین بیانگر کیفیت تصویر برداری و دقت دوربین است .
هرچقدر رزولوشن بالاتر باشد کیفیت عکس حرارتی بالاتر بوده و دقت اندازه گیری دما بویژه در فواصل دور بالاتر می رود . بنابراین هر چقدر رزولوشن بالاتر باشد بهتر است.

2-محدوده دمایی

به محدوده اندازه گیری استاندارد دوربین حرارتی گفته می شود که باید با توجه به نیاز کاربر انتخاب شود .

3- میدان دید

میدان دید کم برای فواصل دور و میدان دید باز برای فواصل نزدیک مناسب تر است.

4-حساسیت حرارتی

این عدد ، قدرت تفکیک دما ها را توسط دوربین بیان میکند . به عنوان مثال در یک دوربین با حساسیت ۰٫۰۴ درجه سانتی گراد ، دماها با اختلاف ۰٫۰۴ درجه سانتیگراد قابل تفکیک شدن و نمایش با رنگ متفاوت هستند .

5-فوکوس

حالت های مختلفی برای فوکوس وجود دارد ، فوکوس دستی ، موتورایز ، اتوماتیک ، از طریق کامپیوتر و با ریموت کنترل . انتخاب این پارامتر به کاربرد اپراتور رابطه مستقیم دارد .

6-زوم

داشته باشد بهتر است، اگر چه این نوع زوم چون از نوع دیجیتال است و غالبا کیفیت عکس را پایین می آورد.

7-فاصله بین پیکسلی دتکتور حرارتی

جهت فواصل دور بهتر است کمتر باشد و برای فواصل نزدیک برعکس

8-نقطه (Spot)
تعداد نقاط ، ناحیه ها و خط های قابل قرار دادن در نمایشگر دوربین می باشد که به کاربر این امکان را میدهد تا همزمان چند تحهیز را از نظر دمایی با هم مقایسه نماید .

9-دقت اندازه گیری

هر چقدر این عدد پایینتر باشد ، بیانگر بالاتر بودن دقت دوربین است .

10-ترکیب تصاویر حراتی و طبیعی

قابلیت نمایش بخش معیوب تجهیز بر روی تصویر دیجیتال طبیعی

11-محاسبه شار حرارتی

این قابلیت شار حرارتی انتقال یافته از قسمت مشخص تجهیز را محاسبه میکند .

12-محاسبه مساحت و طول هدف

امکان محاسبه هوشمند مساحت هدف جهت ازریابی میزان خوردگی یا رسوب

13-رسم نمودار رفتار هدف

امکان رسم نمودار جهت بررسی رفتار دمایی هدف در بازه های زمانی مختلف

14-پالت رنگ

رنگ بندی های متفاوت جهت نمایش تصویر ، به آنالیز حرارتی و توانایی عیب یابی کمک شایانی میکند .

15-عکس برداری فوق عریض

امکان عکس برداری فوق عریض در راستاهای طولی و یا عرضی را فراهم می سازد که کمک میکند تا به جای گرفتن چندین عکس از یک جسم طویل ، آن را در یک تصویر پانوراما قرار داد .

16-ضبط صدا

با استفاده از این ویزگی کاربر در حال عکس برداری می تواند صدا را بر روی تصویر ذخیره کند

17-نشانگر لیزری

جهت مشاهده هدفی که در حال تصویر برداری از آن هستیم مناسب می باشد مخصوصا در زمانی که به علت دمای یکسان هدف و محیط قادر به شناسایی هدف در تصویر حرارتی نیستیم .

در مقاله 10 کاربرد ترمویژن ما مفصل درباره کاربردهای دوربین حرارتی توضیح داده ایم اینکه کجا و چگونه استفاده می شود : 10 کاربرد ترمویژن