Инфрачервена термография
Начало > Измервателна техника > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 6, 2005
Основни характеристики на термографска система
През последните години инфрачервената термография все по-успешно се налага във функцията на мощен диагностичен инструмент за прогнозируема поддръжка на съоръжения от различни инженерни области. Чрез откриването на аномалии, често невидими за човешкото око, инфрачервената термография дава възможност да се предприемат коригиращи въздействия, преди работата на съответните електрически, механични съоръжения и производствени линии да излезе извън номиналните експлоатационни параметри. Сред най-често използваните приложни области на метода е откриването на утечки в работещи с флуиди системи, електрически повреди или концентрация на влага в сградните материали на етап, предшестващ появата на сериозни аварии.
Широкото използване на възможностите, които предлага инфрачервената термография, се дължи на достоверната информация за състоянието на техническите съоръжения, която осигурява. Все по-голям брой специалисти определят инвестицията в закупуването на термографска система като оправдана с оглед обема на средствата от скъпоструващи ремонти, които биха могли да се спестят чрез рационалното й използване.
Основни критерии за избор
Осигуряването на точно, надеждно и повторяемо измерване на температурата на контролираните съоръжения е база за успешно използване на термографията като инструмент за диагностика на състоянието им. На практика термовизионните системи генерират динамична термична картина на изследвания обект, улавяйки излъчваната от него инфрачервена енергия. В динамичната термична картина на контролираното съоръжение, генерирана от камерата, цветът на всеки елемент съответства на строго определен диапазон от температурна скала. По изменението в цвета на елементите на контролирания обект се съди за промяната в текущото му експлоатационно състояние. Инфрачервени термографски системи се използват успешно за оптимално планиране на ремонтните работи в редица приложения.
Два са основните фактори за получаване на коректни данни от една термографска система - избор на камера с техническа спецификация, съответстваща на изпълняваните от нея задачи, и добра подготовка на специалиста, работещ със системата. Оценяването на температурата на контролираните с термографски системи обекти се извършва в съответствие с регламентирани от международен стандарт изисквания. Специален IEEE/ANSI стандарт специфицира максималната температура на всички компоненти на базата на процента от номиналното им натоварване във времето на инспекцията.
Специфициране на термографските системи
При вземане на решение за закупуване на термографска система е необходимо предварително да се дефинират техническите задачи, които ще се изпълняват с нея. Оптималното специфициране на термографските системи включва добро познаване на всички изследвани обекти и условията, в които ще работи камерата. Не са редки случаи от практиката, в които инвестицията за закупуване и инсталиране на термографска система, избрана с отчитане на спецификите на приложението, се изплаща от предотвратяването само на един инцидент. Разбира се, познати са и случаи, при които поради недобро специфициране, инсталирането на термографска система не е нищо повече от загуба на време и пари.
Както бе подчертано, първата стъпка при специфицирането на една термографска система се състои в съставянето на списък с обектите в завода, които ще бъдат обследвани със системата. Необходимо е контролираните обекти да се подредят по степен на приоритет в зависимост от важността им от гледна точка на оптималното протичане на производствения процес, безопасността на работа в завода, наличното минимално монтажно разстояние на камерата, работните условия. Важно е също така да се проучи термичният контраст на всеки от обектите и заобикалящите ги предмети. Честотата, с която ще бъде инспектиран всеки обект, е друга характеристика, която следва да бъде отчетена в процеса на специфициране на термографските системи.
От значение за оптималния избор и експлоатация на термографските системи е и доброто познаване на възможностите за бъдещо развитие на материално-техническата база в завода. В случаите, при които инспекцията на определени обекти с термографска система не осигурява необходимата информационна база, е наложително използването и на други допълнителни методи. В редица приложения методът на инфрачервената термография се комбинира с ултразвуков метод, вибрационен анализ и др.
Ако се приеме, че термографистът е висококвалифициран, прецизността в измерването на температурата зависи от техническите характеристики на камерата, включително спецификите на нейната оптична система, детектора на фокусната равнина (FPA) и, разбира се, електронния блок за обработка и визуализация на получения образ на изследвания обект. Най-общо, прецизността на работа и използваемостта на една инфрачервена камера зависят от три фактора:
Чувствителност - дефинира се като способността на камерата да измерва температурата на генерирания от нея образ на обекта. Разделителна способност - определя се от възможността камерата да фокусира равнината на изследвания обект върху достатъчно голям брой пикселни елементи на нейния FPA детектор, за да се разграничи обектът от заобикалящата го среда и точно да се измери температурата му.
Технически характеристики на блока за обработка на сигнала - включват способността на сканиращия и обработващ блок на камерата най-общо казано да обработи генерирания от детектора на фокусната равнина сигнал. Образът на обекта се проектира от оптичната система във фокусната равнина на камерата, в която се намира FPA детекторът. Съвсем естествено е да се предпочитат камери с по-висока скорост на обработка на сигнала, съответстващ на образа на изследвания обект. Например, при честота на сканиране 60 Hz генерираният от камерата динамичен термичен образ на обекта ще бъде много по-прецизен и годен за анализ в сравнение с камера, работеща с честота на сканиране 20 Hz. Използването на камери, характеризиращи се с по-ниска скорост на обработка на сигнала, е особено неефективно в приложения, при които зрителното поле на обекта е ограничено или не е стационарно спрямо камерата.
Чувствителност и разделителна способност на камерата
Сред основните въпроси, които бъдещите потребители на термографски системи следва да решат, е каква е подходящата за конкретните изисквания и условия на работа чувствителност на камерата. Често чувствителността на една инфрачервена камера се изразява като шумов еквивалент на температурната разлика или NETD (Noise Equivalent Temperature Differential), който представлява най-малката температурна разлика, която камерата би могла да засече при статични условия на работа. Коефициентът NETD се определя при лабораторни условия, докато реалната, действителната чувствителност на камерата зависи от условията на конкретното приложение. При работа на инфрачервената камера в ниско- и високотемпературен режим на работа се налага да се избере модел с температурна компенсация.
Друг основен въпрос, който стои пред потребителите на термографски системи, е подбиране на модел с подходя
Вижте още от Измервателна техника
Новият брой 6/2024
