2011/04: A termográfia elmélete és gyakorlata: termográfiai adatok kiértékelése, a termográfia alkalmazási területei

GyártásTrend 2011/04, Műszaki diagnosztika rovat

“Egy univerzális mérési eljárás” 

A termográfiá, mint képalkotó hőmérséklet-mérési eljárás elsősorban hőmérsékletadatok (pontosabban hősugárzás-intenzítási értékek) gyűjtéséte jelenti. Ezeket az adatokat még a mérés során vagy az után megfelelő módon fel kell dolgozni, majd további feladat jelent a megjelenítésük és (vagy) dokumentálásuk.

 

A konkrét mérési feladattól függően igen különbözőek a hőképek kiértékelésére vonatkozó követelmények. Amíg egyes esetekben egy-egy képpont (mérőpont) konkrét hőmérsékletének számszerű meghatározása elegendő, úgy máskor egész képsorozatok felvétele és kiértékelése szükséges a kívánt hőmérséklet-folyamatok (például hőmérséklet-idő diagram formájában történő) kiértékeléséhez. Alapvetően az adatok kiértékelésének (illetve feldolgozásának) időpontja szerint is különbséget tehetünk: online (élő, akár valós idejű) módon rögtön a mérés során elvégezhetjük ezt a lépést, vagy az eltárolt digitális adatok többnyire PC-n történő offline (utólagos) feldolgozásával.

Ttermográfiai adatfeldolgozás lépései (forrás: Infratec)

Helyszíni (azonnali, élő) kiértékelés

Gyakran már a mérés közben szükséges az adatok kiértékelése és „feldolgozott“ megjelenítése. Az úgynevezett élő kiértékelés gyakorlatilag a hőkamerákban lévő üzemeltetési (kezelői) szoftver részét, illetve „beépített“ bővítését jelenti, így kezelése is integrálódik a hőkamera üzemeltetésének folyamatába. A következő felsorolás összefoglalja a legtöbb modern termékbe integrált élő kiértékelőfunkciókat:

  • hőmérsékletskála
  • képpont-hőmérséklet kijelzése
  • kurzoros hőmérséklet-kijelzés
  • minimum/maximum hőmérséklet-kijelzés
  • többpontos hőmérséklet-kijelzés
  • többfelületes hőmérséklet-kijelzés
  • hőmérséklet-színskálák száma
  • izotermák kijelzése
  • tárolt felvételek kijelzése
  • képgaléria megjelenítése
  • különbségképző képmegjelenítés
  • háttértároló képeinek kijelzése.

E funkciók révén – például ellenőrző (inspekciós) mérések során – már nem szükséges a hőképeket utólagosan egyenként kiértékelni. (Tipikus alkalmazási eset: 50 °C-nál magasabb értékek nem voltak sehol – tehát kimondhatjuk, minden rendben van.) Az említett kiértékelési lehetőségeken túl említjük még a mérések, a képtárolás vagy akár a technológiai folyamat (ha a hőkamera megfelelő kimenetét összekötik a technológiával) triggerelési lehetőségét. Gyakran igen sokat segít, ha például a képtárolás automatikusan akkor történik, amikor egy előre beállított maximum érték túllépése bekövetkezik.

Szoftvereszközök utólagos termográfiai kiértékeléshez

A termográfiai beszámolók, mérési jegyzőkönyvek és egyéb dokumentációk készítése során az ábránkon bemutatott módszer abból indul ki, hogy a speciális termográfiai adatok feldolgozását csak addig kell erre kifejlesztett – különleges képességű, feladatspecifikus – szoftverrel elvégezni, amíg ezekből nem készül olyan adatformátum vagy (kép-)információ, amely a legtöbb felhasználónál úgyis meglévő Windows-programokkal (szöveg- vagy képszerkesztővel) tovább feldolgozható. Ennek legnagyobb előnye, hogy a PC-technológia viharos fejlődésének köszönhető legújabb hard- és szoftvertermékek kényelmi szolgáltatásai rögtön alkalmazhatóvá válnak a dokumentációk készítése során anélkül, hogy a speciális termográfiai kiértékelőszoftvert ehhez frissíteni vagy cserélni kellene.

IRBIS3 professzionális termográfiai kiértékelőszoftver (forrás:PIM)

A termográfiai „kép“-adatok különlegessége

Kezdjük azzal, hogy a termográfiai adatok valójában nem képadatok – az ezeket tartalmazó fájlok tehát semmiképp nem grafikus képfájlok. A termográfiai nyersadatok (megfelelő fájlokba tömörítve) képpontonként a regisztrált sugárzási intenzitást és minden más fontos adatot is tartalmazzák, amely alapján utólagosan minden egyes „kép-“, helyesebben mérőpont hőmérséklete korrekt módon kiszámítható. A termográfiai fájlok tartalma általánosan a következőkből áll:

  • digitalizált sugárzásintenzitás-detektorjel minden egyes mérőpontról
  • az alkalmazott hőkameratípus (például rövid vagy hosszú hullámú) és kalibrálási adatai
  • további információk a hőmérséklet-számításhoz, példáúl:
    • környezeti hőmérséklet
    • mérési útvonal átviteli paraméterei
    • mérési (kalibrálási) tartomány
    • kamerabeállítási paraméterek
    • tárgytávolság
    • nagyítás (ZOOM)
    • a tárgy emissziós tényezője
  • felhasználóspecifikus megjegyzés
  • mérési dátum és időpont

A termográfiai fájlok általában nem jeleníthetők meg az elterjedt grafikai programokkal. A pontonkénti hőmérsékletek pedig csak a megfelelő termográfiai szoftverrel számíthatók, mivel ehhez a hőkamera specifikációjának (fizikai modelljének) megfelelő hőmérséklet-számítási algoritmus szükséges, amely a sugárzási intenzitás és a hőmérséklet közötti összefüggés alapján végzi ezt a számítást. A specifikus algoritmus pedig a hőkameragyártók szellemi tulajdonát képezi, és ezért nem szabadon hozzáférhető. Ez a körülmény és a jelentős számítási igény ahhoz vezetett, hogy a termográfiai adatok kiértékeléséhez különféle speciális szoftvereket (termográfiai kiértékelőszoftver) hoztak forgalomba. Kaphatók „konvertáló“ típusú szoftverek is, amelyek a megfelelő algoritmus alkalmazásával átszámítják a nyers adatokat képpontonkénti hőmérsékletadattá (eredmény: digitális hőmérsékletadatok mátrixa, amely azonban többé nem skálázható vagy korrigálható).

IRBIS3 mosaik hőképmontirozó szoftver (forrás: PIM)

Tipikus alkalmazási területek

Az alábbiakban a termográfia leggyakoribb alkalmazási területeit és tipikus felhasználási példáit tekintjük át.

Épületek, építészet

  • hőszigetelés állapotfelmérése és minősítése lakó- és ipari épületeken
  • szerkezeti elemek inhomogenitásának vizsgálata
  • építmények közvetett állapotfelmérése (például hidak, alagutak gyenge pontjainak lokalizálása, átépítések keresése, illetve minősítése)
  • épületfelújítási vagy -javítási tevékenységek előkészítése, illetve a kivitelezés minőség-ellenőrzése
  • rejtett konstrukciós elemek felfedezése (kötőelemek, fagerendák, áthidalók, üregek, vezetékek)
  • átnedvesedések okainak keresése

Épület- és klímatechnika

  • Szivárgások és tömítési hibák keresése
  • rejtett vezetékek lokalizálása és helyzetük pontos meghatározása
  • klímatechnikai berendezések működésének optimalizálása és minősítése
  • fűtő- és hűtőberendezések (felületek) működési ellenőrzése.

Energiaipar

  • villamos berendezések állapotfelmérése (transzformátorok, szigetelők, kapcsolók, levezetők, kábelek, kötések, elosztóberendezések nagy-, közép- és kisfeszültségű hálózatokban)
  • hőelosztók és hőtávvezetékek állapotának felmérése
  • hőveszteségek feltárása
  • cső- és berendezésszigetelések felmérése.

Ipari alkalmazások a fejlesztés, gyártás és folyamat-ellenőrzés területén

  • termékfejlesztés és -optimalizálás speciális termikus követelményeknek megfelelően
  • gyártási folyamatok optimalizálása különleges folyamat-hőmérsékleti követelmények esetén (például fűtési vagy hűtési ciklusok beállítása, hangolása)
  • roncsolásmentes anyagvizsgálat és minőség-ellenőrzés
  • elektronikus és mikroelektronikai kapcsolások és elemek hibáinak keresése (például rövidzárlat, termikus túlterhelés)
  • villamos berendezések ellenőrzése (fő- és alelosztók, kapcsolószekrények, egyéni bekötések, villamos fogyasztók)
  • állandó vagy időszakos technológiai, illetve tűzvédelmi ellenőrzés (például szeméttároló, széntároló, faszárító, sammotfalazás, szállítószalagok csapágyai)
  • folyadékszint detektálása (hőszigeteletlen tárolótartályok és csővezetékek)

Mezőgazdaság és környezetfigyelés (különösen a levegőből történő termográfia)

  • specifikus adatok gyűjtése növénytermesztés vagy nemesítés célból
  • földben rejtőző anyagok felkutatása (szennyeződések, termálforrások) vagy szeméttelep-felmérések
  • mikroklimatikai vizsgálatok
  • erdőtűzek megelőzése és oltása (izzó helyek felfedezése)
  • folyók, tavak és szennyvízelvezetések termikus terhelésének felkutatása és felmérése.

Gyógyászati alkalmazások

  • humán- és állatgyógyászat
  • daganatok és gyulladások, illetve perifériális keringési zavarok diagnosztizálása

 

Rahne Eric  (PIM Kft.)
pim-kft.hu
gepszakerto.hu

 

Kapcsolatfelvétel

A publikáció tartalmát szerzői jogok védik, ennek (akár csak részben történő) felhasználása, elektronikus vagy nyomtatott tovább-publikálása csak a forrás és a szerző nevének feltüntetése mellett, valamint a szerző előzetes írásos engedélyének megléte esetén megengedett. A szerzői jogok (Copyright) megsértése jogi következményekkel jár.