Основные понятия термографии - излучение, отражение, пропускание
Тепловизор регистрирует инфракрасное излучение от всех объектов, расположенных в поле его зрения. Это излучение состоит из трех частей:
– излучаемого объектом;
– отраженного от объекта;
– проходящего через объект.
Что такое коэффициент излучения
Коэффициент излучения (КИ) — это степень способности материала излучать инфракрасное излучение.
КИ изменяется в зависимости от материала, свойств поверхности и для некоторых материалов — от температуры измеряемого объекта.
Максимальное значение коэффициента излучения = 1 (100%), в реальных условиях КИ всегда меньше 1.
У живых тел КИ также меньше 1, т. к. живые тела также отражают и пропускают излучение.
Многие неметаллические материалы, например, органические вещества, бетон, ПВХ, имеют высокую излучательную способность (от 0,8 до 0,95). Коэффициент излучения у таких материалов от температуры не зависит.
Металлы, особенно материалы с блестящей поверхностью, имеют низкую излучательную способность. У таких металлических материалов коэффициент излучения зависит от температуры.
Коэффициент излучения ε можно задать в тепловизоре вручную. О способах определения КИ читайте здесь.
Что такое коэффициент отражения
Коэффициент отражения — это степень способности материала отражать инфракрасное излучение.
Коэффициент отражения зависит от свойств поверхности, температуры и типа материала.
Как правило, гладкие, полированные поверхности имеют большую отражательную способность, чем шероховатые, матовые поверхности, изготовленные из того же материала.
Компенсацию отраженной температуры (КОТ) можно настроить в тепловизоре вручную.
В большинстве случаев отраженная температура равна температуре окружающей среды. Вы можете измерить ее, например, с помощью воздушного термометра Testo 810.
КОТ также можно определить излучателем Ламберта (см. Определение КОТ).
Что такое коэффициент пропускания
Коэффициент пропускания — это степень способности материала пропускать (проводить через себя) инфракрасное излучение.
Коэффициент пропускания зависит от типа материала и его толщины.
Большинство материалов не пропускают инфракрасное излучение.
Закон теплового излучения Кирхгофа
Инфракрасное излучение, регистрируемое тепловизором, состоит из:
– излучаемого объектом (ε),
– отраженного излучения других объектов (ρ),
– проходящего через объект (τ).
Сумма трех видов излучения всегда принимается равной 1 ( 100%):
ε + ρ + τ = 1
Поскольку коэффициент пропускания на практике редко играет значительную роль, τ опускается, и формула упрощается до
ε + ρ = 1
Для термографии это означает:
чем ниже коэффициент излучения,
тем выше уровень отраженного инфракрасного излучения,
тем сложнее осуществить точное измерение температуры и
тем более важным фактором становится правильная настройка компенсации отраженной температуры (КОТ).
Как влияет коэффициент излучения на точность измерений
1. Объекты измерений с высоким коэффициентом излучения (больше 0,8) имеют низкий коэффициент отражения (ρ = 1 - ε). Температуру таких объектов можно очень легко измерить с помощью тепловизора.
2. Объекты измерений со средним коэффициентом излучения (от 0,6 до 0,8) имеют средний коэффициент отражения. Температуру таких объектов можно измерить с помощью тепловизора.
3. Объекты измерений с низким коэффициентом излучения (меньше 0,6) имеют высокий коэффициент отражения. Измерение температуры таких объектов тепловизором возможно, но результаты необходимо тщательно проверять.
очень важна корректная настройка компенсации отраженной температуры (КОТ), поскольку это является одним из основных факторов при расчете температуры.
Измерения при различной температуре объекта и окружающей среды
Корректная настройка коэффициента излучения очень важна при значительной разнице между температурой объекта и температурой окружающей среды.
Когда температура измеряемого объекта выше температуры окружающей среды (радиатор на рисунке):
чрезмерно высокий коэффициент излучения приведет к завышенным показаниям температуры (тепловизор 1);
чрезмерно низкий коэффициент излучения приведет к заниженным показаниям температуры (тепловизор 2).
Когда температура измеряемого объекта ниже температуры окружающей среды (дверь, изображенная на том же рисунке):
чрезмерно высокий коэффициент излучения приведет к заниженным показаниям температуры (тепловизор 1);
чрезмерно низкий коэффициент излучения приведет к завышенным значениям температуры.
Обратите внимание: чем больше разница между температурой измеряемого объекта и температурой окружающей среды и чем ниже коэффициент излучения, тем больше вероятность возникновения ошибок.
Количество ошибок возрастет, если КИ задан неверно.
Резюме
Тепловизор позволяет измерить только поверхностную температуру объекта; с помощью данного прибора Вы не можете «заглянуть внутрь» объекта или увидеть его насквозь.
Несмотря на то, что многие материалы, например, стекло, кажутся прозрачными, они проявляют себя как материалы непропускающего типа, т.е. они устойчивы к длинноволновому инфракрасному излучению.
При необходимости снимите с измеряемого объекта чехол (упаковку), т.к. при наличии последних тепловизор измерит поверхностную температуру чехла (упаковки).
Если компоненты, расположенные внутри объекта, влияют на распределение температуры по его поверхности через проводимость, то на тепловом снимке можно рассмотреть внутреннюю структуру объекта .
Тем не менее, тепловизор может измерять только поверхностную температуру объекта. Точную температуру внутренних элементов с помощью тепловизора определить невозможно.
Следующий материал: Размеры и расстояния
Недорогой тепловизор Testo с цифровой камерой, выпущен взамен модели 875, самый дешевый прибор, который годится для энергоаудита. Подходит для решения большинства стандартных задач термографии, сегодня это наиболее востребованная модель линейки тепловизоров Testo.
- - матрица детектора 160 x 120
- - температура -30°C..+350°C
- - чувствительность 50 mK
- - поле зрения 32° x 23°
- - дисплей 3,5", 320 x 240
- - цифровая камера 640 x 480
