Transcript BEZDOTYKOVÉ MERANIE TEPLOTY

9. BEZDOTYKOVÉ MERANIE
TEPLOTY
V rozsahu od -40°C vyššie vyžaruje každý predmet
infračervené žiarenie o vlnovej dĺžke od 0,8 do 30 m.
Princíp činnosti bezdotykového merania teploty –
využíva sa snímanie vyžarovania tepelného žiarenia v
infračervenej oblasti meraného telesa.
9. Bezdotykové meranie teploty
Výhody oproti dotykovým teplomerom:
• nevzniká chyba vplyvom nedokonalého dotyku sond s
nerovným povrchom,
• nehrozí nebezpečenstvo deštrukcie snímača vplyvom
dotyku s meraným povrchom,
• meraná hodnota teploty je k dispozícií okamžite,
• obsluha aj meracie zariadenia môžu byť vzdialené od
meraného objektu aj niekoľko metrov (t.j. snímanie z
bezpečnej vzdialenosti),
• z jedného meracieho miesta je možné získať prehľad o
rozložení teplôt na veľkej ploche,
• možnosť merania teploty i tam, kde kontaktné metódy
zlyhávajú (veľmi vysoké teploty, agresívne prostredie,
rýchle sa pohybujúce predmety a pod.).
9. Bezdotykové meranie teploty
Bezdotykové prístroje a systémy merania teploty:
• Pyrometre – ručné alebo stacionárne
• Termovízne systémy – prenosné alebo stacionárne
9. Bezdotykové meranie teploty
9.1 Pyrometre:
• prístroje, ktoré určujú teplotu snímaním len jedného optického bodu,
veľkosť tohto bodu je závislá na optických vlastnostiach daného
pyrometra
• nachádzajú uplatnenie hlavne v prevádzkach, kde je treba urobiť
jednoduchú revíziu daného zariadenia za prevádzky (ručné pyrometre)
alebo trvalé sledovanie teplôt spolu so záznamom do externého PC
alebo zapisovača (stacionárne pyrometre).
• sú vybavené laserovým zameriavačom pre jednoduché zacielenie
meraného objektu. Potom stačí len na displeji prístroja alebo monitore
PC prečítať meranú hodnotu.
9. Bezdotykové meranie teploty
Základ pyrometrov tvoria snímače infračerveného
žiarenia:
• kvantové,
• tepelné.
Kvantové snímače využívajú k vyhodnocovaniu
infračervenej oblasti žiarenia fotoelektrického javu v
polovodičoch.
Senzor je tu fotodióda, fotoodpor alebo fotoelektrické
články.
Kvantové snímače majú rôznu citlivosť na jednotlivú
vlnovú dĺžku žiarenia, majú malú časovú konštantu a
vysokú citlivosť.
9. Bezdotykové meranie teploty
Základ pyrometrov tvoria snímače infračerveného
žiarenia:
• kvantové,
• tepelné.
Tepelné snímače zvyšujú svoju teplotu vplyvom
dopadajúceho žiarenia bez ohľadu na jeho vlnovú
dĺžku.
Ako senzory sa používajú termoelektrické články
zapojené obvykle do sériových batérií, termistory,
pyroelektrické senzory apod.
9. Bezdotykové meranie teploty
Pyrometre vyhodnocujú podľa použitého druhu snímača istú časť
žiarenia.
Na základe toho, akú časť spektra vyhodnocujú, rozoznávame
pyrometre:
• radiačné,
• spektrálne,
• farbové.
Radiačné pyrometre využívajú celého spektra. Základ tvoria
tepelné snímače.
Spektrálne pyrometre využívajú žiarenie úzkej časti spektra alebo
jednej vlnovej dĺžky. Ku svojej činnosti využívajú kvantové snímače.
Farbové pyrometre vyhodnocujú zmenu farby meraného telesa s
teplotou. Pracujú s kvantovými snímačmi rôznych typov.
9. Bezdotykové meranie teploty
Pyrometre nachádzajú použitie všade tam, kde je potrebné merať
teplotu bezdotykovo (napr. meranie teploty vodičov, vonkajšie vedenie,
teploty spojov na vedení, teploty plameňa apod.).
Rôzne typy pyrometrov merajú teploty v rozsahu od – 20 do 3000 C
s presnosťou do 1,5 %.
Ručné pyrometre
9. Bezdotykové meranie teploty
Stacionárne pyrometre
Stacionárne bezkontaktné pyrometre nachádzajú najväčšie
uplatnenie pri kontrole kvality výroby.
Hlavne sa používajú pre trvalé sledovanie a následné vy-hodnotenie
zmien teploty meraného objektu.
Pomocou analógového výstupu (mV alebo mA) možno tieto
pyrometre prakticky pripojiť na akékoľvek vyhodnocovacie
zariadenie, medzi ktoré patrí aj sada voliteľných monitorov, ktoré sú
ponúkané výrobcom.
Tiež ich možno s použitím príslušného softvéru nastavovať a merané
dáta snímať do externého počítača.
To umožňuje robiť štatistický rozbor zo skôr nameraných hodnôt.
9. Bezdotykové meranie teploty
Jeden pyrometer nevytvára tepelný obraz, ale určí teplotu v
danej oblasti.
Spojením niekoľkých pyrometrov však už možno vytvoriť
jednoduchý tepelný obraz v pomerne prijateľných
ekonomických reláciách.
9. Bezdotykové meranie teploty
Mikropyrometre
Prístroje tejto skupiny sú určené na bezdotykové meranie
žiarivých polí objektov veľmi malých rozmerov, hlavne na
určenie teplôt výrobkov mikroelektronického priemyslu.
Ako príklad možno uviesť niektoré schémy integrovaných
obvodov, ktorých veľkosť pozorovanej plochy dosahuje 1 mm2
a menej, pričom na týchto blokoch sú zapojené stovky diód,
tranzistorov a odporov.
Prístroje musia mať vysokú rozlišovaciu schopnosť
- rádovo 20 až 100 m - treba použiť optiku, podobnú optike
mikroskopom
Je preto potrebné, aby optika mikropyrometra bola zrkadlová s
konštantnou ohniskovou vzdialenosťou (ako v mikroskopoch).
Pri prezeraní objektu zaostrovanie sa robí zmenou vzdialenosti
medzi objektom a objektívom prístroja.
9. Bezdotykové meranie teploty
9.2 Termovízne systémy
• pre snímanie teplotného poľa
Termovízia prevádza dopadajúce infračervené žiarenie na
obrazový signál.
Ten sa zobrazuje na obrazovke v niekoľkých farbách, z nich
každá vykresľuje zvolený teplotný rozsah.
Použitie rôznych farieb tak umožňuje selektívne rozlíšenie
teplotných polí.
Termovízne kamery umožňujú merať v širokom teplotnom
rozsahu a s pomerne veľkou rozlišovacou
schopnosťou.
9. Bezdotykové meranie teploty
FLIR systems
(Forward Looking InfraRed)
nadnárodná spoločnosť - svetový výrobca infračervenej
techniky
Táto firma má v súčasnej dobe niekoľko výrobných závodov v
USA a jednu vo Švédsku a v súčasnosti zamestnáva viac než
tisíc špecialistov na infračervenú techniku.
Hlavné (svetové) ústredie FLIR Systems Inc. je Portland, Oregon
(USA),
medzinárodné ústredie je v West Mailing, Kent (Veľká Británia)
a pre európske operácie je poverená FLIR Systems AB (skôr
AGEMA Infrared Systems AB), Danderyd (Švédsko),
v Európe potom existujú ešte regionálne zastúpenia, ktoré sú v
súčasnej dobe vo Veľkej Británii, Nemecku, Francúsku a
Taliansku.
Obchodným a servisným zastúpením FLIR Systems AB pre Českú
republiku a Slovenskú republiku je TMV SS s.r.o. FLIR Praha.
9. Bezdotykové meranie teploty
Termovíznu techniku je možné deliť podľa toho v akej oblasti
infračerveného spektra pracuje.
V súčasnosti sú obyčajne ponúkané systémy, ktoré pracujú v
troch pásmach:
 v blízkej oblasti infračerveného spektra – NWIR (near wavelength
infrared region, prípadne NIR – near infrared region), o vlnových
dĺžkach 0,75 m až 3 m,
 v strednej oblasti infračerveného spektra MWR (middle wavelength
infrared region), o vlnových dĺžkach 3 m až 5 m,
 vo vzdialenej oblasti infračerveného spektra LWIR (long wavelength
infrared region), o vlnových dĺžkach 5 m až 15 m.
9. Bezdotykové meranie teploty
Termovízne systémy sa delia ďalej podľa počtu obrazových prvkov
(pixelov):
 160  120 bodov,
 320 240 bodov,
 640  480 bodov.
Podľa detektora sa delia na:
 systémy s nechladenými mozaikovými mikrobolometrickými
detektormi,
 systémy s chladenými mozaikovými detektormi (napr. QWIP - Quantum
Well Infrared Photodetector).
9. Bezdotykové meranie teploty
Aplikácie termovízie
Reálny a tepelný obraz transformátora
(spoj transformátor – priechodka – prípojnica)
Zahrievanie hornej prítlačnej kovovej časti poistky vn
9. Bezdotykové meranie teploty
Aplikácie termovízie
Zistenie nedotiahnutého spoja na vedení vvn
Časť anténových systémov rozhlasového vysielača
9. Bezdotykové meranie teploty
Aplikácie termovízie
Zistenie nedotiahnutého spoja na prípojnici vvn
Zistenie nedotiahnutých spojov na spodkoch poistiek
9. Bezdotykové meranie teploty
Aplikácie termovízie
Ukážka úniku tepla na rodinnom dome a školskej budove