Termokamera.cz

Termokamera, stejně jako každý jiní měřící přístroj, má řadu parametrů, které ovlivňují její použitelnost pro danou aplikaci a samozřejmě i cenu. Základní parametry všech termokamer, které musíte při jejím nákupu zvážit vždy, jsou následující: 1) teplotní rozsah, 2) spektrální rozsah, 3) přesnost stanovení teploty, 4) teplotní citlivost, 5) optické rozlišení, možnosti ostření a vyměnitelné objektivy, 6) měřící a další funkce.

Teplotní rozsah

Teplotní rozsah termokamery udává, jakou nejnižší a jakou nejvyšší teplotu je termokamera schopna změřit. Řada termokamer má několik měřícíh rozsahů, jak je uvedeno dále na příkladě termokamery FLIR T440.

V současné době lze pomocí termokamer bezdotykově měřit teploty v rozsahu hodnot -40 °C až +3000 °C.

Termokamera FLIR T440 má tři teplotní rozsahy, mezi kterými lze přepínat v rámci menu termokamery: -20 °C až +120 °C 0 °C až +650 °C +250 °C až +1200 °C Zvolený rozsah již po pořízení snímku není možné změnit a je tedy třeba snímek pořídit se správným teplotním rozsahem.

Spektrální rozsah

Spektrální rozsah kamery je rozsah vlnových délek, v rámci kterých je termokamera citlivá, tj. rozsah vlnových délek v němž termokamera zaznamenává infračervené záření (tj. měří).

Spektrální rozsah termokamer s tepelným detektorem je téměř výhradně 8 µm až 14 µm, termokamery s fotonovým detektorem mohou měřit v jiném rozsahu vlnových délek a mohou být dokonce širikopásmové, jak ukazuje níže uvedený příklad termokamery InfraTec ImageIR 9320.

Termokamera InfraTec ImageIR 9320 je příklad špičkové termokamery nejvyšší třídy od společnosti InfraTec. Vedle velmi vysokého rozlišení (1,280 x 1,024) a fantastické teplotní citlivosti (25 mk) je tato termokamera zajímavá i spektrálním rozsahem, který je z důvodu typu použitého detektoru InSb 2.0 μm až 5.5 μm.

V praxi jsou spektrální rozsahy vyráběných termokamer omezeny útlumem atmosféry, který se projevuje především při měření na větší vzdálenosti. Zdrojem útlumu jsou především, jak je znázorněno na obrázku, molekuly vody, oxidu uhličitého a kyslíku.

Přesnost stanovení teploty

Přesnost stanovení teploty je u termokamer téměř výhradně ±2 °C nebo ±2 % ze změřeného údaje, přičemž platí údaj, který je horší. Nejpřesnější termokamery jsou schopny měřit s přesností ±1 °C nebo ±1 %. Tuto nejistotu stanovení teploty je třeba vždy uvažovat při interpretacích výsledku měření.

Tedy při naměření teploty 20 °C s termokamerou s přesností stanovení teploty ±2 °C nebo ±2 % je výsledná hodnota 20 °C ± 2 °C. Pokud naměříme stejnou termokamerou teplotu 200 °C, bude výsledek měření 20 °C ± 4 °C (2 % z 200 °C jsou 4 °C, což je více než 2 °C).

Teplotní citlivost

Teplotní citlivost termokamery je vyjádřena pomocí parametru NETD, neboli noise equivalent temperature difference v překladu pak nejmenší rodzíl teplot, který vyvolá signál větší, než je vlastní šum systému. V praxi to znamená známou věc: rozdíl teplot na povrchu objektu musí být dostatečný, aby vytvořil rozdílový signál, který je větší, než vlastní šum systému (termokamery). NETD se udává ve stupních celsia či v Kelvinech a vyjadřuje, jaké nejmenší teplotní rozdíly je na povrchu černého tělesa termokamera schopna zaznamenat. V současné době je u obvyklá hodnota 100 mK u základní modelů až 15 mK u nejcitlivějších (a samozřejmě nejdražších) termokamer.

Teplotní citlivost podstatným způsobem ovlivňuje kvalitu výsledného snímku. Čím menší je hodnota parametru NETD (tj. čím větší je teplotní citlivost), tím více jsou termogramy „zašuměné“. Srovnejte stejné snímky pořízené s různou teplotní citlivosti 80 mk, 50 mK a 30 mK. Na všech třech snímcích jasně rozpoznáváme geometrický tepelný most v místě nosného sloupu, zatímco méně výrazné detaily se na snímcích pořízených s termokamerou s horší teplotní citlivostí ztrácí. Při stanovení požadavku na teplotní citlivost termokamery je tedy zapotřebí rozmyslet si, jaké objekty a jaké detaily je potřeba měřit. Dnes je standardem teplotní citlivost 50 mK, která poskytuje dostatečnou hodnotu pro většinu aplikací. Snímky byly pořízeny termokamerou infratec.

Jak vypadá vlastní šum termokamery by jste se dozvědeli, kdybyste zapnuli termokameru a zabránili jakémukoli záření v rozsahu vlnových délek, v němž je termokamera citlivá (v jejím spektrálním rozsahu), aby dopadalo na detektor. To není jednoduché, ale lze si něco podobného vyzkoušet u digitálního fotoaparátu. Zapněte jej a zakryjte objektiv – výsledkem bude, že na LCD obrazovce uvidíte šum.

Vlastní šum termokamery vypadá podobně, jak ukazuje následující animace. Tento vlastní šum je přičten k „čistému“ obrazu a čím je menší teplotní citlivost termokamery, tj. čím je větší NETD, tím více je výsledný obraz zašuměn.

Tento parametr podstatným způsobem ovlvňuje využitelnost vaší termokamery a samozřejmě i cenu. Před nákupem či zapujčením termokamery proto doporučujeme konzultaci s odborníkem.

Optické rozlišení, možnosti ostření a vyměnitelné objektivy

Optika (čočka) promítá infračervené záření na tzv. detektor. Ten se skládá z mnoha tzv. pixelů, což jsou samostatné detektory, které převádějí dopadající infračervené záření na elektrický signál a následně na teplotu. Počet pixelů výsledného obrazu je pak dán právě počtem pixelů tohoto detektoru.

Na obrázku vlevo je ilustrativní nákres detektoru o rozlišení 6×6, na obrázku vpravo pak snímek z části povrchu skutečného detektoru z elektronového mikroskopu. V současné době se u termokamer setkáme běžně s rozlišením: 60×60, 80×80, 120×120, 160×120, 240×180, 320×240, 640×480 a 1024×768, výjimkou ale nejsou i jiná rozlišení.

Jak velká část prostoru bude na detektor promítnuta ovlivňuje zorné pole objektivu Zorné pole je část prostoru, který je objektiv schopen zachytit a který následně promítne na detektor infračervého záření. Zorné pole se měří ve stupních rovninného úhlu a může být odlišné pro vertikální i horizontální směr. Čím větší je úhel zorného pole, tím větší část prostoru je promítnuta na detektor a tím, zjednodušeně řečeno, menší detaily jsou detektorem zachyceny.

Následující obrázek ukazuje, jaký vliv má zorné pole objektivu na na část prostoru, který je termokamerou zaznamenán. Stejná termokamera snímala ze stejného místa budovu. Při použití objektivu se zorným polem 24° je zabrán celý dům, naproti tomu při použití objektivu s menším zorným polem 12° je zabrán pouze detail domu.

Volba příliš velkého zorného pole při nedostatečném rozlišení detektoru může vést k chybě měření, jak ukazuje další obrázek.

Rozlišení detektoru 320 x 240 je poměrně slušné (můžeme říci, že je dnes standardem), přesto, jak ukazuje obrázek, zde došlo k chybě měření, kdy místo správné hodnoty 6.4 °C je změřena hodnota 3.6 °C. Pro dané rozlišení termokamery byl zvolen zvolen příliš širokoúhlý objektiv, který zabírá příliš velkou oblast. Řešením je buď při stejném objektivu zvolit buď větší rozlišení termokamery (snímek byl pořízen termokamerou VarioCam HD s rozlišením 1024 x 768), nebo zvolit objektiv s menším zorným polem, což je výrazně levnější řešení, ale ze stejné vzdálenosti na jeden snímek zachytíte pouze část scény oproti prvnímu případu. Na dalším obrázku je pak vidět, že fyzické velikosti objektivů mohou být skutečně veliké.

Podrobnější informace o parametrech termokamer se můžete dozvědět na některém ze školení v Centru termografie.

Příklady termokamer

Termokamera FLIR T440 teplotní rozsahy: -20 °C až +120 °C, 0 °C až +650 °C, +250 °C až +1200 °C teplotní citlivost (NETD): 45 mK objektiv: 25° × 19° (vyměnitelný) rozlišení detektoru: 320×240 přenost stanovení teploty: ±2 °C nebo ±2 %

Termokamera FLIR i7 teplotní rozsahy: teplotní citlivost (NETD): 100 mK objektiv: 29° x 29°(fixní) rozlišení detektoru: 140×140 přenost stanovení teploty: ±2 °C nebo ±2 %

Měřící a další funkce termokamery

Využitelnost termokamery v terénu či laboratoři neovlivňují jen její základní parametry, které byly zmíněny výše, ale také další měřící a vyhodnocovací funkce. Jejich podrobnějšímu popisu je věnován další článek.