Ogólne zasady działania kamer termowizyjnych
Zasada działania termowizji opiera się na stwierdzeniu, że każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest źródłem promieniowania w paśmie podczerwieni, a jego intensywność zależy od temperatury i cech powierzchni ciała. Kamera termowizyjna rejestruje promieniowanie emitowane przez obserwowany obiekt i przetwarza w kolorowy obraz. Każdy kolor odpowiada innemu zakresowi temperatur. Intensywność promieniowania cieplnego jest proporcjonalna do temperatury ciała. Czyli można powiedzieć, że kamera termowizyjna jest inteligentnym termometrem.
Wzór obrazujący powiązanie pomiędzy natężeniem promieniowania podczerwonego, a temperaturą dla ciała doskonale czarnego przedstawia się następująco:
gdzie:
E0 - natężenie promieniowania cieplnego [W/m2]
C0 - stała promieniowania ciała doskonale czarnego równa 5,77 [W/(m2/K4)
T - temperatura bezwzględna powierzchni [K]
Zgodnie z prawem Kirchoffa współczynnik promieniowania powierzchni ciała szarego C [W/(m2/K4)] możemy określić następująco:
C=e* C0
gdzie:
e - współczynnik absorpcji -emisyjności
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 e 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*C 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. Zastosowanie emisyjności tynku wapiennego, dla stali ocynkowanej prowadzi do zawyżenia temperatury tego ostatniego o 41.4%. Dla drewna świerkowego błąd wyniósłby 4.2%, co jest już do zaakceptowania. Występowanie różnorodnych materiałów nie uniemożliwia przeprowadzenia badań, lecz wymaga wnikliwszej analizy. Badanie termowizyjne budynku mające na celu sprawdzenie właściwości termoizolacyjnych przegród opiera się na zależności:
Tetae = -k*( te - ti)* Re
gdzie:
Tetae - temperatura zewnętrznej powierzchni przegrody [*C],
te - temperatura powietrza zewnętrznego [*C],
ti - temperatura powietrza wewnętrznego [*C],
k - współczynnik przenikania ciepła przegrody [W/(m2*K)
Powrót do strony Porozmawiajmy...
