دوربین ترمو گرافی

در انتخاب یک دوربین ترموگرافی ، معمولا برند ، قیمت و تعدد امکانات دوربین نمیتواند دلیلی بر مناسب بودن آن دوربین برای کاربرد و نیاز ما باشد . در صنعت ، پزشکی و کاربردهای عمومی ترموگرافی ، این پارامترهای یک دوربین هستند که نقش تعیین کننده ای در انتخاب ما دارند . در این نوشته به تشریح پارامترهای فنی دوربین ترموگرافی و نقش هر یک از این پارامتر ها در پوشش دهی نیاز ما ، پرداخته می شود .

دوربین های ترموگرافی که با نامهای مختلفی چون ترموویژن ، ترموگراف ، گرمانگار مادون قرمز و دوربین های حرارتی نیز شناخته می شوند یکی از پر کاربردترین ابزارهای شناسایی عیوب در نگهداری و تعمیرات مبتنی بر پایش وضعیت به شمار می روند . در کل هر عیبی که خود را با اختلاف حرارت آشکار کند با دوربین های ترموگرافی قابل شناسایی هستند . در ادامه به تشریح موارد متعددی از قبیل دامنه کاربرد این دوربین ها ، پارامترهای کلیدی هر دوربین و … خواهیم پرداخت .

نحوه کارکرد دوربین های ترموگرافی :

در طبیعت هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق یا 273- درجه سلسیوس داشته باشد از خود امواج مادون قرمز منتشر میکند . 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 میکنند .

بر خلاف تصور عام که دوربین های ترموگرافی ، دما را اندازه گیری میکنند ، 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 پایینتری نسبت به امواج مرئی داشته و با مثالی ساده اگر توجه کنید نور از شیشه عبور میکند اما از دیوار عبور نمیکند ، حال آنکه امواج مادون قرمز با توجه به سطح انرژی پایینتر از امواج مرئی از هیچ جسم صلبی عبور نمیکنند . تنها تعداد اندکی از مواد هستند که امواج مادون قرمز را از خود عبور میدهند 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 مشود .

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 0 تا 2 میکرومتر SW ، 2 تا 5.5 میکرومتر MW و 7.5 تا 15 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 میکنند و بدین منظور می بایست از دوربین های مخصوص شناسایی گاز استفاده شود .

چه عیوبی با ترموگرافی قابل شناسایی هستند ؟

همانطور که گفته شد کلیه عیوبی که خود را با اختلاف دما آشکار سازند با دوربین های ترموگرافی قابل شناسایی هستند . به عنوان مثال میتوان به عیوب زیر اشاره کرد :

پارامترهای مهم در انتخاب دوربین ترموگرافی مناسب :

مسلما تا کنون برای خرید یک دوربین ترموگرافی درگیر چالش های متعدد فنی شده اید . جالب است بدانید که پارامترهای متمایز کننده دوربین های ترموگرافی تنها چند پارامتر مهم هستند که توانایی های این دوربین ها را جهت کار در فیلدهای مختلف مشخص میکنند . به زبان ساده گران قیمت بودن یک دوربین ترموگرافی هرگز نمیتواند 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 .

در ادامه به تشریح نقش هر یک از پارامترهای فنی دوربین های ترموگرافی می پردازیم .

تشریح اهمیت رزولوشن در دوربین ترموگرافی :

میدان دیدی که توسط لنز دوربین مشاهده می شود با توجه به رزولوشن آن دوربین به نواحی مختلفی تقسیم میشود . به عنوان مثال در دوربینی که رزولوشن آن 160 x 120 پیکسل است ، ناحیه مشاهده شده توسط دوربین به 160 x 120 قسمت تقسیم شده و به ازای هر ناحیه در تصویر یک سنسور آنالیز دما در دوربین اختصاص داده می شود .

حال تصور کنید که یک هدف داریم که می خواهیم از آن تصویر برداری حرارتی کنیم . فاصله ما با هدف به گونه ای تنظیم شده است که تنها نیمی از یک ناحیه در نظر گرفته شده در میدان دید توسط هدف پر می شود . با فرض اینکه دمای واقعی هدف 70 درجه سانتیگراد باشد و دمای پشت زمینه آن 0 درجه دوربین برآیند دماهای موجود در ناحیه را گرفته و دمای بدست آمده را 35 درجه سانتیگراد اعلام میکند

حال با نزدیک تر شدن به هدف ، میزان فضایی که در ناحیه اشعال می شود افزایش یافته و دمای نشان داده شده به دمای واقعی هدف نزدیک تر میشود .

در مرحله بعد با فرض یک دوربین با رزولوشن 384 x 288 همان میدان دید به 384 x 288 ناحیه تقسیم بندی می شود و در این حالت با فاصله اولیه ای که از هدف در نظر گرفته بودیم ، همان هدف این بار توسط چندین ناحیه پوشش داده می شود و دمای بدست آمده بسیار نزدیکتر به واقعیت می شود .

بنا بر این هر چقدر رزولوشن دستگاه بیشتر باشد دقت اندازه گیری دما نسبت به رزولوشن های پایین تر افزایش می یابد