Termografia oparta na promieniowaniu podczerwonym (ang. Infrared – IR) stanowi podstawę współczesnego prognozowanego utrzymania ruchu (ang. Predictive Maintenance – PdM) oraz programów monitorujących warunki otoczenia. W jaki jednak sposób można przekonać się, że kamera termowizyjna IR będzie spełniać obecne i przyszłe potrzeby oraz przyniesie maksymalny zwrot poniesionych kosztów nawet w przypadku pojedynczego zdarzenia.
Zakup złej kamery może się okazać stratą pieniędzy, a nawet narazić na szwank rzetelność i bezpieczeństwo przedsiębiorstwa.
Wybór odpowiedniej kamery termowizyjnej wymaga zrozumienia ogółu zmiennych parametrów obiektu, jak wymiary, odległość, charakterystykę promieniowania podczerwonego oraz warunki otoczenia. Niezbędne jest również uwzględnienie tych docelowych parametrów przy wyborze czułości kamery, jej rozdzielczości oraz ogólnej dokładności.
Fot. ThermaCam P65
W jakim celu wykonuje się pomiary temperatury?
Wskaźnik temperatury oraz jej zmian w czasie, w przypadku obiektów elektrycznych i mechanicznych w przedsiębiorstwie służy jako podstawa każdego sprawozdania dotyczącego istniejących warunków oraz zalecanych działań. Może to oznaczać wszystko – od braku jakichkolwiek problemów, przez przegrzewanie się bezpiecznika, aż po zamknięcie zakładu w celu uniknięcia pożaru bądź eksplozji. W sprawozdaniach znajdują się nazwiska osób odpowiedzialnych za pomiary, a wiarygodność danego programu prognozowanego utrzymania ruchu, a czasem bezpieczeństwo urządzeń, zależy od precyzyjności danych.
Jak dokładna powinna być kamera?
Kamera termowizyjna IR musi dostarczać dokładnych danych dotyczących temperatury w różnym otoczeniu. Jeśli wskazania woltomierza byłyby nieprawidłowe na gorących albo zimnych podzespołach, wówczas nie nadawałby się on do niczego i można by go było po prostu wyrzucić.
Fot. ThermaCam E25
Podobnie, jeśli odczyty kamery termowizyjnej w różnych temperaturach otoczenia różnią się od siebie albo jeżeli nie jest ona w stanie mierzyć parametrów specjalistycznych obiektów w naszym zakładzie, wówczas taka kamera nie jest nic warta.
Rozdzielczość to element decydujący o dokładności pomiaru. Określa się ją jako obiekt o najmniejszym dostrzegalnym rozmiarze, którego temperaturę kamera jest w stanie zmierzyć w rzetelny i dokładny sposób. Im bardziej operator oddala się od obiektu, tym mniejszy się on wydaje i tym trudniejsze jest dokonanie dokładnego pomiaru.
Innymi słowy, rozdzielczość oznacza zdolność kamery do dokonania dokładnego pomiaru temperatury obiektu o pewnych wymiarach, dostrzeganego z określonej odległości. Stosunek maksymalnej odległości, przy jakiej kamera jest w stanie dokonać dokładnego pomiaru minimalnej wielkości plamki, do samej wielkości plamki, nazywa się stosunkiem maksymalnej odległości wielkości plamki lub po prostu stosunkiem wielkości plamki. W kamerach posiadających wymienne obiektywy można zmieniać stosunek wielkości plamki dzięki zmianie optyki układu. Dlatego właśnie PUR wymaga kamer z wymiennymi obiektywami.
Układ optyczny kamery przenosi obraz jej pola widzenia na detektor ogniskowej matrycy (ang. Focal Plane Array – FPA). Detektor FPA zamienia ten obraz na sygnał elektryczny, który następnie przekształcany jest w kamerze przez elektroniczne układy analizy i przetwarzania, na obraz termograficzny. W praktyce jest tak, że im większy rzutowany obraz danego obiektu, tym dokładniejszy może być pomiar. Dlatego właśnie niezbędne stało się stosowanie obiektywów o długiej ogniskowej (teleobiektywów) w celu powiększenia odległych obiektów. Natomiast obiektywy szerokokątne stosuje się przy obiektach znajdujących się blisko bądź też w celu szybkiego objęcia większego pola widzenia.
Jeśli ta sama kamera ma być stosowana do kontroli połączeń elektrycznych w urządzeniu oddalonym o 12 m oraz odcinka 16-kablowego przewodu znajdującego się w niewielkiej odległości, który wymaga obecności kamery oddalonej jedynie o 46 cm, wówczas niezbędne jest zastosowanie różnych obiektywów po to, by ustawić ostrość dla obydwu celów. Dlatego właśnie zdolność do zmiany obiektywów staje się niezbędnym wymogiem.
Wypróbuj, zanim kupisz Dane techniczne kamery ustalane są w warunkach laboratoryjnych. Dlatego też, aby przekonać się, czy wydajność systemu kamery spełnia pokładane w nim oczekiwania, należy zrobić próbę w danym zakładzie, na typowych obiektach. Najlepiej byłoby, gdyby przeprowadził ją pracownik tego zakładu. Należy użyć kamery do pomiaru typowych obiektów, co pozwoli na rzeczywistą ocenę jej wydajności. Kamerę powinno się przetestować zarówno na niewielkich, odległych obiektach, jak i obiektach gorących i zimnych. Należy sprawdzić, czy pomiary obszarów gorących i zimnych są dokładne w różnych warunkach otoczenia. Od wyboru właściwej kamery zależy bezpieczeństwo danego zakładu.
Rodzaje obiektywów
Zamieszczone zdjęcia wyłączonego urządzenia zostały wykonane przy użyciu tej samej kamery i z tego samego miejsca. Każdą fotografię zrobiono przy zastosowaniu różnych obiektywów, zgodnie z opisami. W przypadku wszystkich obiektywów można ustawić ostrość na obiekcie od minimalnej odległości pracy do nieskończoności.
Należy upewnić się, czy wybrany system kamer zapewnia możliwość ustawienia ostrości na określonych obiektach przy rzeczywistej odległości pracy. Powinno się porównać minimalne odległości pracy oraz względne powiększenie obiektu przy zastosowaniu różnych obiektywów.
Dlatego konieczny jest taki system kamer, w którym można wymieniać obiektywy, aby filmować obiekty znajdujące się zarówno w niewielkiej odległości, jak i oddalone.
Autor: Leonard A. Phillips, FLIR Systems, USA
