TERMOMETRIA RADIACYJNA i TERMOWIZJA

Prezentacja na temat: "TERMOMETRIA RADIACYJNA i TERMOWIZJA"— Zapis prezentacji:

1 TERMOMETRIA RADIACYJNA i TERMOWIZJA

2 Widmo elektromagnetyczne
Podział widma elektromagnetycznego ze względu na długość fali

3 Rozkład widmowy promieniowania ciała czarnego

4 Prawo przesunięć Wiena
T lmax=2898 [Kmm]

5  = stała Stefana –Boltzmanna = 5,67 x 10-12 W/m2 K4
Prawo Stefana-Boltzmanna E=T4 [W]  = stała Stefana –Boltzmanna = 5,67 x W/m2 K4

6 e = współczynnik emisyjności ciała szarego
Ciało nieczarne (szare) E=e ··T4 [W] e = współczynnik emisyjności ciała szarego

7 Podstawowe elementy składowe termometru radiacyjnego
Czujnik temperatury detektora Optyka lustrzana M U Promieniowanie A/C μP X podczerwone RS 232 S Układ elektroniczny Przesłona wirująca Chłodziarka Peltiera Czujnik radiacyjny

8 Zasada działania współczesnej kamery termowizyjnej

9 Detektory promieniowania
pojedyncze (termometry) matryce detektorów (kamery) bolometryczne termoelektryczne piroelektryczne kwantowe

10 Stos termoelektryczny
Metal A (antymon) Metal B (bismut) Masywny blok krzemu odprowadzajacy ciepło Zimne końce na grubej ramce krzemowej Gorące końce na cienkiej membranie krzemowej Membrana 0.7 – 1 m Izolacja z SiO2 A B Warstwa poczerniona D C Czujnik temperatury zimnych końców

11 Porównanie czułości detektorów promieniowania
Czułość detektorów fotonowych Porównanie czułości detektorów promieniowania

12 Detektorów promieniowania termometru radiacyjnego
Charakterystyki statyczne Detektorów promieniowania termometru radiacyjnego

13 Pojedynczy piksel matrycy
Detektor niechłodzony Pojedynczy piksel matrycy

14 Przetwarzanie sygnału
Schemat blokowy

15 Piksel matrycy QWIP o wymiarach 30 x 30 mm
Detektor kwantowy QWIP Piksel matrycy QWIP o wymiarach 30 x 30 mm

16 Matryca detektorów o rozmiarach 320x240
Wygląd matrycy detektorów - przykład Moduł kamery obserwacyjnej Matryca detektorów o rozmiarach 320x240

17 Termometry radiacyjne
krótkofalowe (3-5 mm) pracujące w pierwszym oknie atmosferycznym długofalowe (8-14 mm) pracujące w drugim oknie atmosferycznym chłodzone sprężonym argonem chłodzone ciekłym azotem chłodzone systemem Stirlinga (hel) nie chłodzone

18 Technika pomiarów wpływ atmosfery
wpływ temperatury otoczenia na wskazania kamery termowizyjnej pomiar kamerą krótkofalową oraz długofalową

19 Przepuszczalność atmosfery
Przepuszczalność promieniowania podczerwonego warstwy atmosfery ziemskiej w funkcji długości fali

20 Niepewność pomiaru niepewności metody Niepewności warunków pracy
Niepewności toru elektronicznego

21 Niepewności metody niepewność oszacowania emisyjności e obiektu
niepewność spowodowana wpływem odbitego przez obiekt promieniowania otoczenia oraz wpływem promieniowania samego otoczenia niepewność spowodowana ograniczoną transmisją atmosfery oraz jej promieniowaniem (emisją) niepewność spowodowana brakiem możliwości uśredniania wyników pomiarów, a tym samym redukcji szumu detektora promieniowania, związana z wymaganiami dotyczącymi szybkości pomiaru w kamerach

22 Niepewności związane z różnicą pomiędzy warunkami wzorcowania i warunkami eksploatacji
Niepewności dotyczące rzeczywistych warunków pomiaru: promieniowanie własne elementów optycznych i filtrów kamery ma inne wartości niż w warunkach wzorcowania i i zależne jest od temperatury oraz emisyjności układów optycznych odległość obiekt – kamera jest inna niż w warunkach wzorcowania w warunkach wzorcowania precyzyjnie określona jest emisyjność obiektu, pomijalny jest natomiast wpływ: promieniowania otoczenia odbitego od ciała doskonale czarnego oraz ograniczonej rozdzielczości temperaturowej termometru ograniczona dokładności wzorca, ograniczonej ilości punktów wzorcowania i błędów interpolacji

23 Niepewności toru elektronicznego
szumy detektora niestabilność układu chłodzenia (dla detektorów nie chłodzonych) wahania wzmocnienia przedwzmacniacza i innych układów elektronicznych kamery ograniczone pasmo przenoszenia detektora i innych układów elektronicznych kamery ograniczona rozdzielczość i nieliniowość przetworników analogowo - cyfrowych

24 Model ThermaCAM PM 695 firmy FLIR
Nie chłodzona, bolometryczna kamera pomiarowa rejestrująca w obu pasmach widzialnym i podczerwieni. Zakres do +1500/2000 ºC. Rejestracja cyfrowa termogramów, zdjęć w paśmie widzialnym (wbudowany, cyfrowy aparat fotograficzny), cyfrowego komentarza głosowego. Pełna obróbka komputerowa danych. Kamera długofalowa (7, mm). Model ThermaCAM SC 500 firmy FLIR Bolometryczna, nie chłodzona jednostka pomiarowa z pełną rejestracją i obróbką danych. Możliwość podłączenia do komputera przez interface PCMCIA. Główne przeznaczenie: medycyna, prace naukowo-badawcze. Kamera długofalowa (7, mm).

25 Seria TVS - 2000 Mk II firmy AGEMA
- kamery chłodzone sprężonym argonem:      TVS Mk II (-40 ~ 950oC) TVS Mk II (-40 ~ 2000oC) - kamery chłodzone systemem Stirlinga:   TVS Mk II ST (-20 ~ 950oC) TVS Mk II ST (-20 ~ 2000oC) - chłodzona systemem Stirlinga, długofalowa: TVS Mk II LW (-40 ~ 300oC lub ~ 1000oC)

26 Wpływ temperatury otoczenia
na wskazania kamery termowizyjnej

27 Pomiary z zastosowaniem kamery
krótkofalowej oraz długofalowej

28 Przykładowe termogramy
budownictwo hutnictwo elektroenergetyka

29

30

31

32

33

34

35 KONIEC