دوربین حرارتی ( ترموویژن )

ترموگرافی مادون قرمز چیست؟

ترموگرافی مادون قرمز فرایند استفاده از تصویرگر حرارتی برای تشخیص تشعشع (گرما) از جسم ، تبدیل آن به دما و نمایش تصویر توزیع دما است. تصاویری از توزیع دمای شناسایی شده ، ترموگرام نامیده می شوند و امکان مشاهده اجسام تولید کننده گرما را که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند ، میسر می سازد.

از ویدلی در نگهداری و پیش بینی وضعیت و پیش بینی وضعیت استفاده می شود. از آنجا که همه اجسام بالای صفر مطلق (-459.67 درجه فارنهایت) انرژی مادون قرمز حرارتی می دهند ، تصویرگرهای حرارتی می توانند به راحتی طول موج های مادون قرمز را بدون توجه به نور محیط تشخیص داده و نمایش دهند. یک مثال رایج در این مورد استفاده از عینک دید در شب برای تشخیص اجسام در تاریکی است.

صنایع و کاربردهای ترموگرافی مادون قرمز

1. بررسی وضعیت دستگاه
2. بررسی ایرادات ساختمانی 
3. تصویر برداری پزشکی
4. تصویر برداری امنیتی 
5. صنایع شیمیایی
6. مطالعات زمین شناسی
7. بررسی تأسیسات برقی
8. بررسی سیستم سیالات

کاربرد ترموویژن برای نظارت صنعتی

ترموگرافی مادون قرمز مخصوص نگهداری و نظارت بر شرایط موتور، در مواردی مانند:

1. نظارت بر شرایط الکتریکی و مکانیکی موتور
2. بازرسی یاتاقان (اصطکاک غیر طبیعی بلبرینگ)
3. نظارت بر عایق نسوز
4. تعیین محل گاز ، مایعات و سطوح لجن

مزایای از ترموگرافی در صنعت

هدف اولیه ترموگرافی مادون قرمز تأیید عملکرد طبیعی ماشین آلات و تشخیص الگوهای حرارتی غیر طبیعی در دستگاه است که نشان دهنده ناکارآمدی و نقص است. ترموگرافی مادون قرمز یک مزیت بزرگی برای مدیران صنایع است که می خواهند نظارت ایمن و مطمئنی بر وضعیت فرآیند تولید خود داشته باشند. حتی اگر از دوربین های تصویربرداری مادون قرمز باشد، تفسیر و تجزیه داده هایی که تولید می کنند ممکن است کمی سخت باشد به همین خاطر نه تنها داشتن دانش در مورد چگونگی عملکرد دوربین های تصویربرداری مهم است، بلکه داشتن دانش اولیه در مورد رادیومتری و فرآیندهای انتقال حرارت نیز به همان اندازه حائز اهمیت است.

انواع دماسنج مادون قرمز

یک دماسنج مادون قرمز در ابتدایی ترین شکل خود شامل یک لنز است که تابش حرارتی مادون قرمز را بر روی یک آشکارساز متمرکز می کند ، که انرژی تابشی را به یک سیگنال کد رنگی تبدیل می کند. دماسنج های مادون قرمز برای اندازه گیری دما از راه دور طراحی شده اند و از نیاز به تماس با جسم مورد اندازه گیری جلوگیری می کنند. امروزه انواع مختلفی از تنظیمات دماسنج مادون قرمز برای کاربردهای خاص وجود دارد.   

رایج ترین انواع سنسورهای دما

دماسنج مادون قرمز نقطه ای

دماسنج مادون قرمز نقطه ای نیز به عنوان دماسنج مادون قرمز تفنگی شناخته می‌شود. دماسنج های مادون قرمز نقطه ای برای اندازه گیری تشعشع حرارتی در تجهیزاتی که دسترسی به آن ها دشوار است یا تجهیزاتی که در شرایط سخت و دشوار یا دارایی هایی که در شرایط شدید کار می کنند ایده آل هستند. ممکن است تکنسین های تأسیسات و تبرید را مشاهده کرده باشید که با استفاده از دماسنج مادون قرمز نقطه‌ای آن را به سمت دریچه های سقف نشانه رفته و دمای سیستم تهویه را در ساختمان اداری یا خانه خود بررسی می کنند.

کاربرد دماسنج نقطه ای

کاربردها متداول استفاده از دماسنج قرمز نقطه ای برای نگهداری پیشگیرانه عبارتند از:

1. بررسی بلبرینگ و تسمه
2. نظارت بر تأسیسات برقی
3. سیستم های انتقال مایعات
4. بررسی وجود اتلاف انرژی
5. نشت آب 
6. نظارت بر سیستم دیگ بخار

دماسنج های مادون قرمز نقطه ای با استفاده از میدان دید (FOV) و نسبت فاصله به نقطه (D: S) کار می کنند. هنگام اندازه گیری دمای یک تجهیز با دماسنج نقطه ای ، مطمئن شوید که هدف به طور کامل در FOV دماسنج قرار دارد. همچنین نسبت فاصله به نقطه را در نظر بگیرید ، زیرا اگر دمای پس زمینه با دمای مورد نظر متفاوت باشد ممکن است خطایی رخ دهد. نسبت فاصله به نقطه عبارت است از نسبت فاصله به جسم مورد اندازه گیری شما و قطر ناحیه اندازه گیری دما. هر چه عدد نسبت بزرگتر باشد ، وضوح دستگاه بهتر است و مساحت کوچکتر قابل اندازه گیری است. به عنوان مثال ، دماسنج نقطه ای با نسبت 40 به 1 با دقت بیشتری یک جسم کوچکتر را نسبت به جسمی با نسبت 10 به 1 اندازه گیری می کند.

 

سیستم های اسکنر مادون قرمز

این دماسنج های مادون قرمز مناطق بزرگتری را اسکن می کنند و اغلب در کارخانه های تولید کننده و برای محصولاتی که در نوار نقاله قرار دارد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دوربین های تصویربرداری حرارتی مادون قرمز

دوربین تصویربرداری حرارتی یک نوع دماسنج تابشی پیشرفته است که برای اندازه گیری دما در نقاط مختلف در یک منطقۀ بزرگ و ایجاد تصویر دو بعدی استفاده می‌شود. اکثر دوربین ها تصاویر زمان واقعی را نمایش می دهند و می توانند برای ارزیابی عمیق تر، دقت و ایجاد گزارش به نرم افزارهای تخصصی متصل شوند. دوربین های مدرن تصویربرداری حرارتی دستی هستند. دوربین های تصویربرداری حرارتی مادون قرمز به کاربران اجازه می دهد تا بین پالت های رنگی مختلف جابجا شوند تا به تشخیص اختلاف دمای مختلف کمک کنند.

پالت آهن

پالت آهن رایج ترین است. این قسمت سردترین مناطق را به رنگ مشکی ، مناطق کمی گرمتر را به رنگ آبی/بنفش ، دمای متوسط را به رنگ قرمز/نارنجی/زرد و سفید برای گرمترین دما نشان می دهد.

پالت سیاه و سفید

گاهی اوقات مقیاس خاکستری نامیده می شود ، این پالت رنگ تنها با نشان دادن رنگ های سیاه تا سفید که از چندین طیف خاکستری عبور می‌کنند. رایج ترین کاربرد مقیاس خاکستری دید در شب یا دوربین های امنیتی است. این به ندرت در تصویربرداری ماشین آلات استفاده می شود زیرا تشخیص تنوع دما هنگامی که فقط از دو رنگ استفاده می شود دشوارتر است.

پالت رنگین کمان

پالت رنگین کمان با نمایش تفاوت های دما در چند رنگ ، حساسیت حرارتی را به بهترین شکل نشان می دهد. مشابه پالت آهن، پالت رنگین کمان از رنگ بیشتری برای نشان دادن تغییرات بیشتر دما استفاده می کند.

پالت رنگ

سایر ویژگی های دوربین مادون قرمز شامل زنگ هشدار مربوط به یک رنگ خاص، تصویر در تصویر شدن، و ترکیب فیوژن است. زنگ رنگی به شما امکان می دهد دما را انتخاب کنید ، بنابراین دوربین فقط تصویر حرارتی رنگی از یک تجهیز را در پایین یا بالاتر از دمای انتخاب شده نشان می‌دهد. ترکیب فیوژن به شما امکان می دهد حداقل یا حداکثر دمای متوسط یک تصویر حرارتی را با یک تصویر دیجیتال استاندارد ترکیب کنید.

به راحتی می توان با ویژگی های یک دوربین تصویربرداری حرارتی حواس خود را پرت کرد و بسیاری از این ویژگی ها اطلاعات ارزشمندی را ارائه می دهند. بنابراین ، در دوربین عکاسی حرارتی باید به دنبال چه چیزی باشید؟ دو ویژگی مهم که باید در نظر بگیرید وضوح آشکارساز و حساسیت حرارتی است.

وضوح آشکارساز

وضوح آشکارساز تعداد پیکسل های نمایش داده شده در تصاویر را به شما می گوید. دوربین شما باید دارای رایج ترین رزولوشن 160x120 ، 320x240 و 640x480 باشد. تصویربردار 640x480 تصویری از 307200 پیکسل را نمایش می دهد.

حساسیت حرارتی

این اشاره به کوچکترین تفاوت دمایی دارد که دوربین تصویربرداری حرارتی می تواند تشخیص دهد. به عنوان مثال ، دوربینی که حساسیت 0.05 درجه را نشان می دهد به این معنی است که می تواند تفاوت بین دو سطح را با اختلاف درجه حرارت پنج صدم درجه تشخیص دهد. همچنین، محدوده دمایی دوربین عکاسی حرارتی را در نظر بگیرید ، که حداقل و حداکثر دمایی است که دوربین می تواند اندازه گیری کند. محدوده دمای معمولی منهای 4 درجه فارنهایت تا 2200 درجه فارنهایت است.

بدست آوردن بهترین تصویر برای تجزیه و تحلیل

درست مانند استفاده از دوربین دیجیتال رفلکس تک لنز (DSLR) ، برای گرفتن بهترین تصویر حرارتی از دوربین خود ، باید تنظیماتی را انجام دهید. تنظیم فوکوس ، تنظیم نشر ، تنظیم دمای بازتابنده و تنظیم حرارتی را در نظر بگیرید. تابش به میزان تشعشعی که یک جسم در حال انتشار است در مقایسه با دمای یکسان هر دو جسم اشاره دارد. همانطور که از نامش پیداست ، تنظیم دمای بازتابی به شما اجازه می دهد تا دمای اجسام اطراف را که ممکن است بر روی جسم مورد نظر منعکس شود جبران کنید. در نهایت ، تنظیم حرارتی دوربین شما فرآیند تنظیم محدوده دمای آن در حالت دستی است. هنگامی که دوربین را در محدوده دلخواه تنظیم کردید ، همیشه باید آن محدوده را نمایش دهد. هنگام اندازه گیری دما یا هنگام مقایسه دمای دو جسم ، این چهار تنظیم را حتماً تنظیم کنید.

نحوه استفاده از ترموگرافی مادون قرمز

ترموگرافی مادون قرمز یک ابزار ارزشمند برای نظارت بر وضعیت و نگهداری پیشگیرانه است. نه تنها به شما این امکان را می دهد که ناهنجاری های حرارتی ماشین ها را تشخیص دهید ، بلکه به شما امکان می دهد این کار را بدون هرگونه مزاحمت انجام دهید. در حالی که هنوز در زمان واقعی نتیجه می گیرید.

روش های بازرسی حرارتی

گرماشناسان معمولاً هنگام انجام بازرسی های حرارتی از یکی از سه روش استفاده می کنند:

1. مقایسه ای
2.  پایه
3. حرارتی

تعیین اینکه از کدام روش استفاده کنید به نوع تجهیزات مورد آزمایش شما و نوع داده ای که می خواهید مشاهده کنید بستگی دارد.

ترموگرافی مقایسه ای

از ترموگرافی مقایسه ای برای اندازه گیری دمای اجزای مشابه در شرایط مشابه استفاده می شود. با مقایسه نتایج ، به لطف کشف مشکلات پنهان ، اطلاعات مفیدی در مورد وضعیت اجزا به دست می آید. مقایسه ترموگرافی مقایسه ای می تواند کمی یا کیفی باشد. بازرسی های کمی دما و/یا توزیع دما را اندازه گیری می کند و معمولاً توسط یک دماسنج بسیار آموزش دیده انجام می شود. بازرسی های کیفی بر تفاوت دما و نه دمای واقعی تمرکز می کنند. تقریباً (90 درصد) کاربردهای صنعتی و مکانیکی برای ترموگرافی مدرن کیفی هستند ، اما استفاده از اندازه گیری های کمی همزمان با اندازه گیری های کیفی می تواند به تعیین شدت بیماری کمک کند و همچنین خود مشکل.

ترموگرافی پایه

ترموگرافی پایه برای تعیین سابقه یا تعیین نقطۀ مرجع برای یک تجهیز با اندازه گری دما در زمانی که تجهیز در وضعیت مناسب در حال فعالیت است کاربرد دارد. در مقایسه با سایر تصاویر حرارتی برای شناسایی مشکلات احتمالی زود هنگام استفاده می شود. توصیه می شود زمانی که همه تجهیزات حساس و حیاتی جدید بوده یا به تازگی تعمیر شده اند، اندازه گیری های اولیه را انجام دهید.

ترموگرافی گرمایشی

همانطور که روندها در طول زمان تغییراتی را نشان می دهند ، ترموگرافی گرمایشی می دهد که چگونه در طول زمان در یک قسمت از تجهیز یا در کل آن پراکنده می‌شود. تجهیزات مکانیکی با علائم حرارتی و یا حتی زمانی است که علائم نشانه های حرارتی به آرامی توسعه می یابد. یک مثال عالی برای استفاده از روندهای حرارتی ، نظارت بر عایق های حرارتی مقاوم در برابر حرارت بالا در دیگ بخار به منظور کمک به تعیین برنامه ریزی مناسب جهت به حداقل رساندن خرابی سیستم است.

معیارهای ارزیابی ترموویژن

هنگام استفاده از ترموگرافی مادون قرمز به عنوان ابزاری برای نظارت بر وضعیت ، توصیه می شود معیارهای شدت را تعیین کنید. معیارهای شدت را می توان به دو صورت ارائه کرد: دسته بندی های کلی که سطح دما را مشخص می کنند یا دسته های خاصی از ماشین آلات یا قطعات. معیارهای شدت با تجمع داده ها در طول زمان ایجاد می شود. بهترین روش این است که معیارهای شدت مخصوص هر دسته از تجهیزات را بر اساس طراحی ، عملکرد ، نصب ، ویژگی های نگهداری ، بحرانی و خرابی تجهیزات ایجاد کنید. تعیین معیارهای شدت بر روی ماشین ها یا قطعات جداگانه بر اساس عوامل متعددی از جمله افزایش دما در مقابل داده های تاریخی ، تعیین میزان خرابی و زمان خرابی ، میزان اهمیت دستگاه یا قطعه برای فرایند کلی ، ایمنی و غیره است. اجزای مکانیکی ، یاتاقان ، منبع الکتریکی و موارد دیگر کاربردهای متداولی هستند که توسط ترموگراف ها برای طبقه بندی شدت دما یا ناهنجاریهای مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرند.

معیارهای دمای نسبی

معیارهای دمای نسبی مجموعه ای از معیارهای ایمنی بر اساس افزایش دما به دسته ها تقسیم می شوند. به عنوان مثال ، شما ممکن است دسته های مشورتی ، میانی ، جدی و مهم داشته باشید. در بخش مشاوره ، ممکن است یک قانون مشخص داشته باشید که بیان می کند وقتی دستگاه 10 درجه بالاتر از دمای مرجع یا پایه می رود ، دستگاه زیر گروه مشاوره قرار می گیرد. مقوله بحرانی ممکن است بیان کند که وقتی دستگاه بیش از 104 درجه بالاتر از دمای مرجع یا پایه قرار می گیرد ، زیر دسته بحرانی قرار می گیرد.

معیارهای حرارت مطلق

دماسنج ممکن است از مواد یا معیار های طراحی بر اساس حداکثر دما مجاز مطلق که از داده های قبلی منتشر شده است، استفاده کند. معیارهای متریال زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که تمرکز مانیتورینگ روی مواد دستگاه باشد ، در حالی که معیارهای طراحی زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که تمرکز بر طراحی دستگاه است. اگرچه معیارها به این دو دسته تقسیم می شوند ، اما طراحی معمولاً جنبه مادی را در بر می گیرد ، که در مورد نظارت بر قابلیت اطمینان ، معیارهای ترجیحی است. اگر از معیارهای متریال برای اندازه گری گرمایش اجزای متعدد که در مجاورت یکدیگر قرار دارند استفاده می‌کنید، مواد جزء با کمترین مشخصات دما باید به عنوان "معیارهای هشدار" مورد استفاده قرار گیرد.

معیارهای ارزیابی پروفایل

وقتی تفاوت دما و الگوها را در هر سطحی مقایسه می کنید ، در حال تمرین فرآیندی هستید که به عنوان ارزیابی پروفیل شناخته می شود. در مورد ترموگرافی، برای انجام ارزیابی مشخصات ، ابتدا باید یک ارزیابی شدت انجام دهید تا دمای مطلق و دیفرانسیل را تعیین کنید. این وضعیت دستگاه یا قطعه مورد نظر را به دو دسته تقسیم می‌کند:

1. جدید
2. خراب

زمینه های کلید ارزیابی مشخصات عبارتند از:

1. شیب دما 
2. تغییرات دمایی
3. تفاوت های موضعی دمای مطلق یا ناهنجاری ها

ادامه متن در پایین صفحه...