Hőkamera szakmaspecifikus kiválasztási szempontok

Hőkamera-kiválasztás lépései, szakmákra bontott követelmény-táblázat

Az érintésmentes hőmérsékletméréshez alkalmas termográfiai eszközök (termogrammetriai képességű infrakamerák) ez elmúlt években rohamos fejlődésen keresztül mentek. Ha figyelembe veszünk, hogy ezek az eszközök éppen 50 éve jelentek meg, ma már viszont ez egyik legismertebb és leguniverzálisabb (legsokoldalúbb) vizsgálati eszközévé nőtték ki magukat, akkor ne lepődjünk meg a piaci kínálat sokféleségén (gyártók, típusok) sem. Egy hőkamera-beszerzést tervező ügyfélnek ebből kifolyólag most már nem az igényeinek megfelelő típus hiánya, hanem az óriási választék áttekinthetetlensége okoz gondot. Tehát eljött az ideje, hogy e műszerek fejlődését és típusait szakmai szemmel áttekintsük, valamint a jelenlegi kínálatát rendezzük néhány fontos műszaki paraméter alapján. Ugyanis: A kamerákban megvalósított mérési technológia és a hozzá kapható tartozékok meghatározzák a készülék alkalmazási területét, valamint a várható mérési pontosságot ill. az elérhető hőkép-minőséget.

Hőkamera-kiválasztás lépésről lépésre

A konkrét termográfiai mérési feladatnak megfelelő hőkamerát kiválasztási szempontjai sorrendje a jelenlegi hőkamera-választék figyelembevétele alapján a következő:

0) telepített vagy mobil?
nem alkalmazható telepített hőkamera:
– kézből végzett mérésekhez, mert nem rendelkezik sem akkumulátorral, sem kezelőszervekkel, sem saját kijelzővel (a folyamatosan csatlakoztatott Notebook “cipelése” pedig sehogyan nem praktikus)
nem alkalmazható hordozható hőkamera:
– olyan telepített feladatokhoz, amely során a hőkamera hűtése/fűtése, nedvesség- és pórvédelme szükséges, mivel ilyen védőburkolatok tipikusan csak telepített típusokhoz kaphatók

1) hullámhossz-tartomány
nem alkalmazható a hosszúhullámú tartomány:
– csak középhullámú tartományban magas emissziós tényezővel bíró tárgyak mérése esetén
– ha a tárgy és a hőkamera között üveg (ill. más hosszú hullámokat át nem engedő anyag) van
nem alkalmazható a középhullámú tartomány:
– alacsony hőmérsékletű tárgyak mérése esetén
– nagy (néhányszor 10 m-nél nagyobb) távolságokból történő mérések esetén
– csak hosszúhullámú tartományban elfogadható emisszióval bíró tárgyak mérése esetén
– a tárgy és a hőkamera között lévő, közepes hullámhosszakat át nem engedő anyagok esetén

2) detektortechnológia
szempontok: hullámhossz, képfrissítési frekvencia
bolométer/mikrobolométer érzékelő alkalmazható, ha:
– hosszúhullámú tartományú eszköz kell
és
– max. 50/120 Hz (illetve különleges hőkamerák esetén max. 240 Hz) képfrissítés elegendő
(Megjegyzés: Szabad kezű hőkamera-használat esetén a bemozdulás okozta problémák elkerülése végett a minimálisan szükséges képfrissítési frekvencia 50 Hz)
fotondetektorok alkalmazása szükséges, ha:
– középhullámhosszú tartományban kell mérni (pl. üvegen át)
vagy
– 50/120 Hz (ill. kivételes esetekben 240 Hz) fölötti képfrissítésre van szükség
(Megjegyzés: A fotondetektorok a bolométereknél lényegesen költségesebbek, ezen túl hűtést is igényelnek, ami technológiától függően élettartam-korlátot is jelent.)

3) hőmérséklet (termikus) felbontás
feladatspecifikusan mérlegelendő
– kazánok és kemencék ellenőrzése, gépészeti vagy villamos berendezések állapotfelmérése esetén nem kritikus, mert a hibahelyek / termikus jelenségek nagy hőmérséklet-különbségekkel járnak
– nedvesség/szivárgások keresése; hőszigetelések, tűzálló bélések (kopásának) felmérésénél fontos
– biológiai vagy anyagvizsgálati mérések esetén ez a paraméter általában a leglényegesebb
(Megjegyzés: A termikus felbontás javulásával élesebb, tisztább és felismerhetőbb hőképet kapunk. Épület-termográfia esetén pedig a termikus felbontásán múlik, hány napon /milyen beltér/kültér közötti hőmérséklet-eltérés esetén/ alkalmazható a hőkamera – ez pedig az egyik legfontosabb megtérülési tényező.)

4) hőmérséklet méréstartomány
feladatspecifikusan mérlegelendő
– elsősorban az alacsony hőmérsékletű tárgyak mérése esetén fontos minőségi paraméter

5) képpontok száma
– abszolút minimum: 160 x 120 képpont (kisebb pixelszámmal effektív munkavégzés alig lehetséges)
– ajánlott minimum: 256 x 256 vagy 320 x 240 képpont
– gazdaságos: 384 x 288 képpont
– professzionális: 640 x 480 ill. 640 x 512 képpont
– jelenlegi csúcs: 1024 x 768 képpont
– kedvező megoldás: képpontok négyszerezése microscan-nel (akár 1280 x 960 ill. 2048 x 1536 képpont)
(állvánnyal és állvány nélkül is alkalmazható; nem interpolációs számítás, hanem valódi mérőpontok)
(Megjegyzés: Minél több képponttal rendelkezik a kamera, annál több részlet válik felismerhetővé a képen vagy annál nagyobb tárgyat (berendezést) vizsgálható egyszerre megfelelő (értékelhető) felbontás mellett.)

6) geometriai felbontás
– feladatspecifikusan mérlegelendő
– többféle feladat esetén lehetőleg cserélhető objektívvel rendelkező hőkamerát kell választani, hogy minden esetben a megfelelő geometriai felbontás álljon a rendelkezésünkre
– kedvező megoldás cserélhető objektív nélkül: képpontok négyszerezése microscan-eljárással, mely során a geometriai felbontás az ugyanerre a detektor/optika összeállításra specifikált értékének 2/3-ára javul

7) speciális képességek
– hőképsorozatok gyors belső tárolása PC nélkül
– távvezérelhetőség, élő adatátvitel
– csereobjektívek, speciális szűrők

Termográfiai eszközök feladatspecifikus kiválasztásának szempontjai

szakmai területspektrális tartománytechnológiakalibrálási tartományképpontok számageometriai felbontáshőmérséklet felbontásképfelvételi frekvenciajavasolt funkciók/tartózékok
épület-termográfia
8...12 µm
bolometer  (fotondetektor  is jó, de drága)
min. -20°C ... 100°C  jobb -40°C-tól  (felső határ mintegy)
min. 320x240  jobb 384x288  javasolt 640x480  csúcs 1024x768
min. 1,5 mrad  jobb 1 mrad  + teleobjektív
min. 80 mK  jobb 50 mK  legjobb 30 mK   (30mK: több napon lehet mérni = jobb visszatérülés)
kézi felvétel:  min. 50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - teleobjektív  - nagy látószögű lencse
villamos berendezések mérése
8...12 µm
bolometer  (fotondetektor  is jó, de drága)
min. -0°C ... 150°C  jobb -20°C ... 250°C
min. 160x120  jobb 320x240  javasolt 384x288  vagy 640x480  csúcs 1024x768
min 2 mrad  jobb 1,5 mrad  legjobb 1 mrad
min. 120 mK  jobb 80 mK  legjobb 50 mK
kézi felvétel:  min. 50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - digitális videokamera  - kompozit képalkotás  - digitális hangrögzítés
gépészeti berendezések mérése
8...12 µm
bolometer (fotondetektor  mozgó tárgyak­hoz, gyors folyamatokhoz)
min. -20°C ... 250°C  jobb -40°C ... 400°C
min. 160x120  jobb 320x240  javasolt 384x288  vagy 640x480  csúcs 1024x768
min 2 mrad  jobb 1,5 mrad
min. 120 mK  jobb 80 mK  legjobb 50 mK
kézi felvétel:  min. 50 Hz  mozgó   tárgyak: >>50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - sorozatfelvétel  - különbségfelvétel  - digitális videokamera  - kompozit képalkotás  - digitális hangrögzítés
orvosi (biológiai) mérések
8...12 µm
bolometer  (fotondetektor  is jó, de drága)
min. -20°C ... 50°C  jobb -40°C-tól  (felső határ mintegy)
min. 320x240  jobb 384x288  javasolt 640x480  csúcs 1024x768
min. 1,5 mrad  jobb 1 mrad
min. 50 mK  jobb 30 mK  legjobb 10 mK
kézi felvétel:  min. 50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - sorozatfelvétel  - különbségfelvétel  - nagy képhomogenitás  - kompozit képalkotás
üveggel kapcsolatos mérések
3...5 µm  (8...12 µm  csak üveg­felületre)
fotondetektor
min. 100°C ... 1200°C  jobb 0 ... 2000°C
min. 320x256  javasolt 640x512  csúcs 1280x1024
min 2 mrad  jobb 1,5 mrad
min. 120 mK  jobb 80 mK
folyamatfüggő  (tipikus >>50Hz)
- választható színskála  - autófókusz  - sorozatfelvétel  - különbségfelvétel  - speciális szűrők  - makrólencsék  - mikroszkóplencsék  - védőablakok
mikroelektro­nikai mérések
8...12 µm  (3...5 µm is jó, de drága)
bolometer  (fotondetektor gyors  termikus folyamatokhoz)
min. -0°C ... 150°C  jobb -20°C ... 250°C
min. 320x240  jobb 384x288  javasolt 640x480  csúcs 1024x768
min. 1,5 mrad  ajánlott 1 mrad  jobb 0,7 mrad  +spéci lencsék
120 mK  jobb 80 mK  legjobb 50 mK
> 2 x folyamat­frekvencia  (min. 50 Hz)
- választható színskála  - autófókusz  - sorozatfelvétel  - különbségfelvétel  - makrólencsék  - mikroszkóplencsék  - pixelenkénti emisszió­  korrekció  - gyors hőképelvétel
kohászati mérések
8...12 µm  vagy  3...5 µm
bolometer  vagy  fotondetektor
min. 300°C ... 1200°C  jobb 0 ... 2000°C
min. 160x120  jobb 320x240  javasolt 384x288  vagy 640x480  csúcs 1024x768
min 2 mrad  jobb 1,5 mrad
120 mK  jobb 80 mK
kézi felvétel:  min. 50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - sorozatfelvétel  - különbségfelvétel  - digitális videokamera  - kompozit képalkotás  - teleobjektív  - védőablakok  - kiegészítő hűtés  - speciális szűrők
ipari hőszigetelések mérése
8...12 µm
bolometer  (fotondetektor  is jó, de drága)
min. -20°C ... 300°C  jobb -40°C ... 600°C
min. 320x240  jobb 384x288  javasolt 640x480  csúcs 1024x768
min. 1,5 mrad  jobb 1 mrad
120 mK  jobb 80 mK  legjobb 50 mK
kézi felvétel:  min. 50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - sorozatfelvétel  - különbségfelvétel  - digitális videokamera  - kompozit képalkotás  - digitális hangrögzítés
villamos távvezetékek mérése
8...12 µm
bolometer  (fotondetektor  is jó, de drága)
min. -20°C ... 120°C  jobb -40°C ... 300°C
min. 320x240  jobb 384x288  javasolt 640x480  csúcs 1024x768
min. 0,3 mrad  jav. 0,2 mrad  jobb 0,1 mrad
120 mK  jobb 80 mK  legjobb 50 mK
kézi felvétel:  min. 50 Hz
- választható színskála  - autófókusz  - „nagy” teleobjektív  - digitális videokamera  - kompozit képalkotás  - digitális hangrögzítés  - GPS adatok kezelése