Hőkamerák típusválasztéka – aktuális piaci körkép szakmai szemmel
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.)
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 terület | spektrális tartomány | technológia | kalibrálási tartomány | képpontok száma | geometriai felbontás | hőmérséklet felbontás | képfelvételi frekvencia | javasolt 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. 320×240 jobb 384×288 javasolt 640×480 csúcs 1024×768 | 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. 160×120 jobb 320×240 javasolt 384×288 vagy 640×480 csúcs 1024×768 | 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. 160×120 jobb 320×240 javasolt 384×288 vagy 640×480 csúcs 1024×768 | min 2 mrad jobb 1,5 mrad | min. 120 mK jobb 80 mK legjobb 50 mK | kézi felvétel: min. 50 Hzmozgó 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. 320×240 jobb 384×288 javasolt 640×480 csúcs 1024×768 | 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. 320×256 javasolt 640×512 csúcs 1280×1024 | 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. 320×240 jobb 384×288 javasolt 640×480 csúcs 1024×768 | 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. 160×120 jobb 320×240 javasolt 384×288 vagy 640×480 csúcs 1024×768 | min 2 mrad jobb 1,5 mrad | 120 mK jobb 80 mK | kézi felvétel: <span style=”font-size: |
Záró megjegyzések
Újra és újra felmerül az az igény, hogy kellene egy univerzális hőkamera. Ilyenkor nemcsak csalódottságot érezni, hanem már szinte felháborodást is, ha elhangzik, hogy ilyen NINCS! A tipikus reakció: “De, hát semmi különlegest nem akarok csinálni – csak épületeket, kapcsolószekrényeket és napelemeket mérni. Mint mindenki más is, jó olcsó készülékkel. Nem kell pontosnak sem lennie.” Remélhetőleg a cikknek sikerült eme (szokásos!) kijelentést megelőző 21 oldalán keresztül legalább egy-két olyan szempontra rávilágítania, melyből kiderül, hogy univerzális (sőt: egymagában MINDENRE jó) hőkamera nem létezhet. Minden feladat más-más műszaki követelményeket támaszt a mérőeszközünkkel szemben, s az esetlegesen már meglévő mérőeszközünk is csak bizonyos mérésekhez lehet alkalmas. Tehát, aki még nem tudja pontosan, milyen mérési feladatokat kíván majd hőkamerával ellátni, az ne vásároljon készüléket, csak azért, mert van egy kis megmaradt pénze és hőkamera majd úgyis kell! Ugyanis lehet, hogy pont a beszerzett készülékkel egyáltalán nem lehet a majdani feladatot ellátni és inkább egy másik elvű, kivitelű vagy felszereltségű készülék kellene.
Viszont a termográfiai feladat ezen túl tipikusan nem is a hőkamera képmegjelenítésével ér végett. Korrigálni kell az esetlegesen akár nagyon komplikált sugárzásfizikai mérési körülményeket (a hőkamerába integrált matematikai modelleken túl), el kell készíteni vonal-menti hőmérséklet-ábrákat, időbeni hőmérséklet-diagramokat vagy akár hisztogramokat, talán lejátszható hőkép-videókat és számszerű értékeléseket, a tetszetős (egyértelmű, magukat még egy laikus számára is “feltáró”) jegyzőkönyvekről már nem is beszélve. Ehhez viszont megfelelően “okos” és sokoldalú képességekkel felszerelt PC-szoftverre van szükségünk. Nem árt tehát azt is megnézni, hogy az adott hőkamerához milyen szoftveres háttér létezik.
Maradt a végére már csak egy – de mindent eldöntő kérdés: Mennyit ér a legjobb mérőműszer?
A válasz roppant egyszerű: Annyit, mint amennyit értünk a műszerrel elvégzendő technológiához!
És ez termográfiai eszközök esetén hatványozottan igaz! A hőkamerák mára már olyan elterjedtek, hogy szinte nincs olyan iparág, melyben nem alkalmaznánk ezeket. Kezelésük egy videokameráéval összehasonlítható könnyedségű. S ennek ellenére (vagy pont azért?) a felhasználók majdnem 99%-a még soha sem mert pontos tárgyhőmérsékleteket! Egészen egyszerűen azért, mert tudomást sem vettek arról, hogy a legkorszerűbb hőkamera sem kímél bennünket attól, hogy eme mérési technológiai (elméleti és gyakorlati) hátterét ismernünk kell! Máshogyan a hőmérséklet-számításhoz szükséges paraméterek értelmezése és szükségszerű megadás nem végezhető el! (Nincs hőkamera, mely automatikusan – “magától” – meghatározna a tárgy emissziós tényezőjét!)
De vannak további kérdések is: Miért vannak különböző hullámhossz-tartományú hőkamerák? Miért vannak tárgyak, melyek hőmérséklete nem állapítható meg érintés mentesen? Mi a környezeti hőmérséklet, mi a szerepe és meghatározása? Mitől függ a maximális mérési távolság? Mi a mérhető legkisebb tárgy? Belelátunk-e a mérési tárgyakba? Ha ezek közül bármely kérdés bizonytalanságot ébreszt bennünk, akkor felvetődik a kérdés: Mit ér a legprofesszionálisabb hőkamera, ha alkalmazása közben nem tudjuk biztonsággal megadni a mérési paramétereket, melyek alapján a hőkamera kiszámolja a hőmérséklet-értékeket?
Meg kell tehát tanulnunk, hogyan és milyen feltételek mellett lehet termográfiai méréseket elvégezni, melyek a korrekt hőmérséklet-méréshez megadandó paraméterek, hogyan kell értelmezni a hőkamerák műszaki paramétereit, mik a termográfia lehetőségei és határai. Csak e tudással lesz egyáltalán lehetőségünk hőmérsékletek korrekt mérésére! A PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft. ebben a segítségére lehet – széles tanfolyam-kínálatában biztosan megtalálja az Önnek megfelelőt, az előadó nemzetközileg is elismert szakmai felkészültsége pedig garancia arra, hogy korrekt és gyakorlatban azonnal alkalmazható tudásra tehet szert.
Rahne Eric (PIM Kft.)
pim-kft.hu
termokamera.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.
