Hordozható hőkamerák

Tanácsok a megfelelő hőkamera kiválasztásához

Sok hőkamera kapható, szinte már-már zavaró a kínálat sokfélesége. Ennek dacára nem létezik egy olyan hőkamera sem, mely minden feladatra alkalmas (mivel ennek fizikai korlátai vannak). Sőt, az sem garantálja, hogy az adott feladatainkra jó egy-egy bizonyos hőkamera, mert az egy piacvezető vagy híres cég terméke, esetleg valamelyik nyugati nemzet területéről származik.

Sokkal lényegesebb, hogy értsük mi áll a hőkamerák műszaki specifikációiban szereplő adatok mögött. Ezen felül tisztában kell lennünk azzal, hogy a mérési feladataink során mire van szükségünk. Erre különösen azért kell(ene) képesnek lennünk, mert a nagy túlkínálat miatt ügyfeleink jelzései szerint is egyre inkább teret nyer a forgalmazók és kereskedők részéről az a tisztességtelen gyakorlat, amelyek során olyan termékek megvásárlására beszélik rá az ügyfeleket amelyre valójában nincs szükségük ill. a vevő által elvégezni kívánt mérési feladatra nem alkalmas.

Amikor viszont a beszerzett hőkamera a szükséges műszaki paramétereknek akár csak egyetlen egy pontban nem felel meg, akkor ennek hatására az a megcélzott feladat(ok)ra teljesen használhatatlan! És ami még ennél is rosszabb, hogy a gyanútlan felhasználó a rossz (vagy használhatatlan) eredmények láttán azt hiheti, hogy a termográfia az ilyen – többre és pontosabbra nem képes…
Következzen néhány figyelemfelkeltő gondolat:

1) Hőkép-pixelszám, pixelfelbontás és geometriai felbontás szerepe


Ha szeretnénk egy 2 mm átmérőjű vezetékeket tartalmazó – csupán 45 x 30 cm méretű – kicsi kapcsolószekrényt egy hőképen rögzíteni, akkor ehhez egy 640×480 pixeles hőkamerára van szükségünk. 320×240 pixeles kamerával már csak egy 22 x 15 cm felület mérhető egy hőképpel, 160×120 pixeles eszközzel pedig csupán egy 11 x 7 cm képeslapnyi felület! (A számítás alapja a szükséges geometriai felbontás, ami alól nincs kibúvó!)

Nem pótolható a 640×480 interpolációval (amivel a mért pixelek közé csupán “átlagolt” pixelek lesznek beillesztve a hőkép látványának javítása érdekében; a szükséges geometriai felbontás tehát nem jön létre, helyette 75% “hamisított” adat kerül tárolásra). Szintén nem pótolható a 640×480 pixel kézremegésen alapuló felbontás-növelő eljárásokkal (pl. Superresolution-nal, Maxresolution-nal), mert 50 Hz-nél lassúbb képfrissítésű hőkameráknál garantáltan bemozdult hőképet eredményeznek, vagy (a hiányosságuk eltussolására) interpolációra térnek át (figyelmeztetés nélkül).

Összefoglalva:
Számoljuk ki, hogy a mérendő tárgyunk egy-hőképes felvételére mekkora pixelfelbontás szükséges a részleteinek korrekt mérésére! Mindig a detektor pixelmérete adja meg a mérési képesség valódi korlátját.(Ebből csak a sok millió forint árfekvésű micro-scan képességű hőkamerák képeznek kivételt.)

Jegyezzük meg:
160×120 pixel (interpolálva) valóban egy csupán 80×60 pixeles detektort takar
320×240 pixel (interpolálva) valóban egy éppenséggel 160×120 pixeles detektort takar
320×240 pixel / Superresolution 640×480 valóban egy csak 320×240 pixeles detektort takar

2) Képfrissítési gyakoriság (képismétlési ráta / képfrekvencia) szerepe


Csupán kézből szeretnénk hőképeket készíteni. Tehát kézi kamerával, állvány nélkül – semmi különös! Semmi különös?

Emlékezzünk csak, hogy a mobiltelefonos “fényképezés” kora előtt tudtuk még a megengedhető maximális záridőt, mellyel álló tárgyakról kézből (tehát állvány nélkül) bemozdulás-mentes felvételeket készíthetünk: 1/60 másodperc! Ez tehát egy kézben tartott hőkamera esetén is a maximálisan megengedett integrálási idő! A képfrissítési frekvenciára lefordítva ez 60 Hz lenne. Mivel némi idő kell a hőkamera számára a matematikai műveletekhez és a színskála szerinti képalkotáshoz, az integrálási idő egy 50 Hz képfrissítésű hőkamera esetén éppen 1/60 másodperc körüli. Tehát minden 50 Hz vagy gyorsabb képfrissítésű kézi hőkamera alkalmas arra, hogy kézben tartva bemozdulás-mentes hőképeket készítsünk. Ennél lassabb készülékekhez viszont szükséges egy állvány vagy egyéb rögzítés használata!

Összefoglalva:
Kézből történő felvételekhez olyan hőkamerát kell alkalmaznunk, mely max. 1/60 másodperc integrálási idővel rendelkezik. Ez csak az 50 Hz vagy gyorsabb képfrissítésű hőkamerák esetén biztosított. Ennél lassúbb hőkamerák kézben történő alkalmazása esetén bemozdulás miatt életlen (és ezáltal értékelhetetlen) hőképekre kell számítanunk! Mozgó tárgyak esetén, ill. mozgó járműben tartózkodva az 50 Hz-nél lassabb hőkamerákkal már esélyünk sincs bemozdulás-mentes felvételekre!

Jegyezzük meg:
50 Hz képfrissítés: mindenkori korrekt (bemozdulás-mentes) kézi felvételek minimumfeltétele
33 Hz képfrissítés: 66% esély korrekt felvételekre (álló tárgy és nyugodt kezű kezelő esetén)
25 Hz képfrissítés: 50% esély korrekt felvételekre (álló tárgy és nyugodt kezű kezelő esetén)
15 Hz képfrissítés: 30% esély korrekt felvételekre (álló tárgy és nyugodt kezű kezelő esetén)
9 Hz képfrissítés: már csak 18% esély korrekt felvételekre (álló tárgy és nyugodt kezű kezelő esetén)

3) Termikus felbontás és mérési pontosság szerepe


Eleve el kell döntenünk, hogy szép színes képet kívánunk készíteni (mintha éjjellátóval operálnánk), vagy érintésmentes hőmérsékletmérés a célunk. Az előbbihez nyugodtan vegyünk akármilyen műszerbe, esetleg telefonba beépített vagy hozzájuk csatlakoztatható eszközt, de ezek általában mind hőmérsékletmérésre alkalmatlanok. Miért? Mert nem radiometrikusak, tehát nem kalibráltak, és a gyártó nem is mer megadni hőmérséklet-felbontásra, mérési pontosságra vagy egyáltalán mérési tartományra vonatkozó információkat. Ezekben az eszközökben talán még beállítható egy tárgyemisszió, de az egyéb mérésre szükséges paramétereket (pl. környezeti hőmérsékletet, transzmissziós tényezőt) hiába keressünk a menürendszerben, mert nincsenek ! Tehát mérésre nem alkalmasak – mindegy milyen gyártó terméke, milyen nemzedék professzionálisnak aposztrofált hipermodern csúcsmodellje!

Érintésmentes hőmérsékletméréshez kell a kalibrálás (de nem csak egy pontban, hanem az egész érzékelőfelületen), és a korrekt mérési képesség definíciója. A szakmaspecifikus követelmények eltérőek, de nyilván egy pontosabb és jobb felbontású készülékkel minden kisebb követelményű feladat is sokkal jobb minőségben végezhető el. Sőt, egy jobb képességű hőkamera jobban ki is használható . Például egy 80 mK felbontású hőkamera csak akkor használható lakóingatlanok hőszigetelésének felméréséhez, ha a bel- és a kültér közötti hőmérséklet-különbség tartósan min. 15-18°C értéken mozog, egy 30 mK felbontású hőkamera esetén pedig már 8-12°C eltérés is elegendő. Mivel általában sokkal több olyan nap van a késői ősztől a korai tavaszig, melyen a napi csúcshőmérséklet bőven 5°C fölött van, mint amennyin alatta, a 30 mK-es hőkamera legalább dupla annyi napon alkalmazható, mint az 50 mK-es típus.

Összefoglalva:
Hőmérsékletmérésre csak azok a hőkamerák alkalmasak, melyek radiometrikusak, tehát kalibráltak és megfelelően specifikált termikus felbontással illetve abszolút mérési pontossággal rendelkeznek. Minden más csak éjjellátó!

Jegyezzük meg a következő szakmai példákat:
Épület-termográfiához kell -20°C (-40°C)-120°C méréstartomány, +/-1,5°C (vagy jobb) pontosság, lehetőleg 50 mK (vagy jobb) termikus felbontás
Villamos berendezések méréséhez kell -0°C (-10°C)-200°C méréstartomány, +/-1,5°C (vagy jobb) pontosság, 80 mK (vagy jobb) termikus felbontás
Biológiai mérésekhez kell -20°C-120°C méréstartomány, +/-1°C (vagy jobb) pontosság, 30 mK (vagy jobb) termikus felbontás

4) Képfelbontás- és képminőség-javító eljárások


Itt találkozhatunk a legnagyobb félreértésekkel. Az interpolációról (mint pixelszám-négyszerező eljárásról) már volt szó. Alkalmazása szakmai szempontból nem javasolt, mert eredménye 75% valótlan adat, miközben sem a mérési pontosság, sem a hőkamera geometriai felbontása nem növekszik tőle. Méréstechnikailag ugyanilyen haszontalanok a hőkép+fénykép egymásra vetítő eljárások (pl. kompozit ábrázolás, fúzió, rávetítés) és a fénykép kontrasztvonalainak rávetítése a hőképre (pl. MSX). Egyik sem eredményez pontosabb hőmérsékletmérést, ellenkezőleg, a felhasználónak a szép látvány miatt már fel sem tűnik, hogy a hőképének felbontása nem elegendő, vagy rossz a fókuszálás! És végül a kézremegésen alapuló felbontás-növelő eljárásokról (pl. SuperResolution-ról, UltraMax-ról) is egyértelműen megállapíthatjuk, hogy szinte semmire nem alkalmazhatóak, mert 50 Hz-nél lassúbb képfrissítésű hőkameráknál garantáltan bemozdult hőképet eredményeznek. Miért? Mert 16 hőkép kell hozzá, melyből 4 összeilleszthető kép kerül kiválasztásra. Pl. egy 33 Hz képfrissítésű hőkamera esetén a 16 hőkép felvételi időszükséglete fél másodperc! Addigra garantáltan többet süllyed a felhasználó keze, mint a módszerhez szükséges fél pixel. A kép tehát vagy elmosódik, vagy – a hiányosság elfedésére – interpolációval lesz kipótolva. Megoldásnak maradt tehát csak a mérési igénynek megfelelően kiválasztott pixelszámú érzékelő, vagy a micro-scan eljárás. Az utóbbi sajnos csak súlyos árfekvésű hőkameráknál érhető el.

Összefoglalva:
Interpoláció: nem növeli a geometriai felbontást, nem növeli a mérési pontosságot és valójában nem növeli a pixelfelbontást sem, mert 75% hamis adatot generál (inkább hátrányos, azért nem javasolt)
Kompozit ábrázolás, fúzió, rávetítés: nem növeli a geometriai- vagy pixelfelbontást, nem növeli a mérési pontosságot (kizárólagosan csak dokumentációra, de mérés közbeni alkalmazása nem javasolt)
Fénykép kontrasztvonal bevetítése (pl. MSX): nem növeli a geometriai- vagy pixelfelbontást, nem növeli a mérési pontosságot (kizárólagosan csak dokumentációra, de mérés közbeni alkalmazása nem javasolt)
Kézremegésen alapuló felbontás-növelés (pl. SuperResolution, UltraMax, Dynamic Resolution Enhancement): 50 Hz-nél lassúbb képfrissítésű hőkameráknál bemozdult hőképet eredményez, tehát valójában használhatatlan

Showing all 27 results