post

Termográfia

A termográfiai vizsgálatok elméleti alapjai

Az elektromágneses sugárzásnak rendkívül széles spektruma van. Az ember számára a látható fény alegfontosabb. A Nap sugarainak kb 50 %-a látható fény, kb 30%-a az infravörös: tartomány.  Állatvilág igen változatos, pl. a csörgőkígyó az infravörös tartományban „lát”. „Amit kispórolt belőlünk a természet, azt a mérnökök lehetővé tették”

A hő terjedésének három formája létezik:

Hővezetés: Hő egy közeg egyik – magasabb hőmérsékletű – részéből annak másik, hidegebb része felé áramlik, a közeget alkotó részecskék elmozdulása nem számottevő. A gázoknál ez a mozgás rendezetlen.

Hőszállítás: A részecskék rendezett mozgása révén jut tovább a hő.

Hősugárzás: Elektromágneses sugárzás útján jut el a hő az egyik helyről a másikra, ennek viselkedése hasonló a fényhez.

Egy test sugárzással szembeni viselkedése

A hőenergia és az infravörös tartomány jellemzése

A hő nem más, mint az anyagi molekulák mozgási energiájának átlagértéke. A gázokban a molekulák rendszertelen mozgást végeznek, egymásnak és a teret határoló falnak ütközve. Ütközéskor a mozgási energiájukból veszítve, hőenergia keletkezik.
A szilárd testekben a rácspontok körüli rezgés formájában nyilvánul meg, ahol a kitéréssel arányos a hőmérséklet. Tovább növelve a hőmérsékletet, az atom kiszakad a rácskötésből, az anyag folyadékfázisba megy át.
A folyadékokban az atomok, molekulák már szabadabban mozognak, megnő a szabad úthossz, de még nem annyira, mint a gázhalmazállapotú fázisban.

Ha zárt térben két különböző hőmérsékletű test van, megindul közöttük a hőcsere. Ha érintkeznek, hővezetéssel, ha nem hősugárzással törekednek a kiegyenlítődésre.
Egyensúlyra való törekvés: a térben minden helyen azonos hőmérséklet alakuljon ki (homogén hőeloszlás).
A hőenergia, amennyiben nincs beavatkozás, mindig a magasabb hőmérsékletű helyről áramlik az alacsonyabb hőmérsékletű hely irányába (hőtan II. főtételének egyik megfogalmazása). Ez a hő kinetikai értelmezése.

Az infravörös tartomány elhelyezkedése az elektromágneses spektrumban:

 

Az infravörös sugárzás két tartományra osztható: Közép –IR (3-8 μm), Távoli –IR (8-15 μm) A mérések során a közeli termográfiában 0,7 μm-től a 12 μm tartományban vizsgálódunk.

 

Lényeges különbség a két tartomány felhasználásában van:

A közép-IR-t használó műszer képes üvegen át is érzékelni a hőmérsékletet, viszont az atmoszféra hatásaira rendkívül érzékeny.
A távoli-IR üvegen át nem érzékeli a hőmérsékletet, viszont az atmoszféra hatásaira alig érzékeny, a gyakorlatban sokkal könnyebben használható.

 

A testek sugárzására vonatkozó törvények

A különböző test különböző sugárzási tulajdonságokkal bírnak. Ideális sugárzó a fekete test:
A fekete test rendelkezik a legnagyobb hősugárzással, az emisszivitása (~100% azaz ε~1) (elnyelő képessége is ennek a legnagyobb).
A fekete testen kívül termodinamikailag megkülönböztetünk még szürke, illetve színes testeket.

A Termográfia elméleti háttere

A termográfia hősugárzás detektálásán alapuló, képi megjelenítéssel dolgozó hőmérséklet mérő eljárás. Termografikus felvételek készítése során egy tárgy által kibocsátott infravörös sugárzást alakítunk át képpé, és azt ún. hamis-szín képpel jelenítünk meg. A tárgy és az általa kibocsátott sugárzás között szoros összefüggés van, a sugárzás függ:

  • a vizsgált tárgy felületi hőmérsékletétől,
  • a felületi tulajdonságaitól és
  • a környezet tulajdonságaitól.

Mérési eredményt befolyásoló legfontosabb tényezők:

  1. a tárgy emissziós tényezője
  2. környezeti hőmérséklet és a környezet tulajdonságai
  3. a vizsgálandó tárgy távolsága a mérőműszertől
  4. relatív páratartalom
  5. egyéb tényezők (hősugárzó tárgy a vizsgálandó tárgy közelében, reflexió, légkör csillapítása)

 

A tárgy emissziós tényezője:

Az egyik legfontosabb paraméter a tárgy emissziós tényezője, röviden a tárgy azon tulajdonsága, amely megmutatja, hogy az abszolút fekete testhez képest milyen mértékű energiát képes kibocsátani. A legtöbb test emissziós tényezője 0,1 és 0,99 közötti értéktartományba esik. A polírozott, fényes
felületek 0,1 , míg a matt oxidált felületeké lényegesen nagyobb, 0,8-0,99.

 

Környezeti hőmérséklet és a környezet tulajdonsága

Ez a paraméter a tárgyban tükröződő környezet, valamint a tárgy és a mérőműszer közötti közeg saját sugárzását küszöböli ki.

 

Távolság és a relatív páratartalom

A sugárzás hatása a távolsággal arányosan csökken az elnyelődés hatására, ezért különösen nagy távolságoknál kell figyelembe venni. Az elnyelődés mértéke szintén függ a relatív páratartalomtól is.

 

Termográfia alkalmazási területei:

Ipari felhasználások:

  • Villamos rendszerek
  • Gépészeti rendszerek
  • Építészeti rendszerek
  • Kohászati rendszerek
  • Minőségi ellenőrző rendszerek

Polgári felhasználások:

  • Gyógyászati rendszerek
  • Mezőgazdaság
  • Hulladék kezelés
  • Geológia
  • Tűzoltóság

Katonai, határvédelmi, rendészeti felhasználások:

  • Éjjel látó készülékek
  • Hőkövető rakéták
  • Infra reflektorok

VILLAMOS RENDSZEREK

  • Kötéshibák
  • Fázis asszimmetriák
  • Túlterhelt rendszerek
  • Melegedések
  • Hibásan működő alkatrészek
  • Gépészeti meghibásodásra utaló jelek

GÉPÉSZETI RENDSZEREK

  • Csapágyhibák (csak durva hibák)
  • Gépbeállítási problémák
  • Kenetlenség, szorulások
  • Rendellenes melegedés
  • Kazánok vizsgálata
  • Szigetelések vizsgálata
  • Villamos motorok túlterheltsége
  • Kondenzátorok, gőzleválasztók
  • Gőzszerelvények működése

ÉPÍTÉSZETI RENDSZEREK

  • Hő hidak kimutatása
  • Hőszigetelés vizsgálat
  • Nyílászárók beépítési hibái
  • Beázások
  • Falban lévő vezetékék dugulása, repedése
  • Egyéb

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..