TERMOGRAFIA

Ciepło jest jedną z form energii, która jest zdolna do wykonywania pracy. Może się to dokonywać jedną z trzech dróg – przez przewodzenie, konwekcję lub promieniowanie. Miarą stopnia nagrzania ciał jest temperatura, w związku z czym przepływ ciepła możliwy jest tylko między ciałami o różnej temperaturze.

Prawo zachowania energii mówi, że w układzie zamkniętym suma wszystkich rodzajów energii jest stała. Dotyczy to również promieniowania podczerwonego, w związku z czym cała energia cieplna, która dociera do obiektu jest przez niego przepuszczana, odbijana i pochłaniana (czemu czasami towarzyszy zachodzenie reakcji endotermicznych). To, w jakich stosunkach podzieli się ta energia, zależy odpowiednio od współczynników emisyjności, pochłaniania i odbijania. Suma współczynników zawsze wynosi 1.

 

PRZYRZĄDY

Pirometr

Pirometry są narzędziami, które bezstykowo określają temperaturę obiektu poprzez pomiar natężenia promieniowania podczerwonego emitowanego przez dany przedmiot (każdy element, który ma temperaturę wyższą od zera bezwzględnego – 0°K – promieniuje podczerwienią). W zależności od szerokości pasma pomiaru pirometry dzielą się na szerokopasmowe oraz wąskopasmowe.

Urządzenie to składa się z przyrządu naprowadzającego (wziernik optyczny lub głowica laserowa), polichromatora (czujnik natężenia podczerwieni) na badany obiekt oraz korpusu, w którym znajdują się układy elektroniczne odpowiedzialne za przetwarzanie danych pomiarowych. Oprogramowanie może podawać temperaturę chwilową namierzonego obiektu, temperaturę uśrednioną w przedziale czasu i ewentualnie błąd pomiaru z uwzględnieniem zakłóceń pochodzących od tła punktu pomiarowego.

Kamera termowizyjna

Jeśliby zamiast punktowego czujnika wyposażyć pirometr w ciepłoczułą matrycę CCD, bardziej rozbudowane algorytmy analizy danych oraz ekran, powstanie kamera termowizyjna. Takie urządzenie służy do szerokokątnego (w porównaniu do pirometru) pomiaru i obrazowego przedstawienia temperatury w wybranym kadrze.

 

TERMOGRAFICZNE BADANIA NIENISZCZĄCE

Większość mechanicznych i elektrycznych uszkodzeń urządzeń wiąże się ze wzmożonym i długotrwałym wydzielaniem ciepła przez jeden lub więcej elementów. Dzięki cyklicznemu lub ciągłemu monitorowaniu temperatury w zagrożonych lub podejrzanych miejscach możliwe jest zastosowanie polityki konserwacji prognozowanej (ang. predictive maintenance) i wymiana nadwyrężonych elementów zanim wywołają one poważną usterkę. W powyższy sposób dobrze dobranym sprzętem termowizyjnym można nie tylko monitorować już pracujące urządzenia, ale również wspomagać prace inżynierskie podczas projektowania i testowania prototypów.

Przeprowadzenie termograficznych badań nieniszczących może odbywać się na pracujących obiektach (np. układach elektronicznych lub mechanicznych) lub w trybie statycznym. Ten drugi sposób polega na wzbudzeniu badanego elementu w sposób ciągły (np. drganiami) lub krótkotrwały (np. impulsem świetlnym) i rejestracji nierównomiernych gradientów temperatury. Taka procedura stosowana jest często podczas badań delaminacji kompozytów w przemyśle lotniczym.