Wprowadzenie do termografii. Prawo Stefana - Boltzmana.

Historycznie pierwszymi kamerami były kamery skanujące, zbudowane w oparciu o chłodzony ciekłym azotem detektor jednoelementowy z układem wirujących zwierciadeł lub pryzmatów. Kolejnym krokiem w rozwoju termografii są kamery macierzowe. Dzięki wyeliminowaniu układów skanowania kamery te są mniejsze i lżejsze od swoich poprzedniczek.

Wprowadzenie
Temperatura jest wielkością fizyczną będącą ważnym nośnikiem informacji o otaczającym nas świecie. W warunkach przemysłowych temperatura jest jedną z najczęściej mierzonych wielkości decydujących o przebiegu procesów produkcyjnych i często pierwszym zmieniającym się parametrem w miejscu przyszłej awarii.

 Ze względu na metodę pomiaru urządzenia do pomiaru temperatury klasyfikujemy następująco:

• kontaktowe;
• bezkontaktowe.

Z przynależnością urządzeń do powyższych grup wiążą się wady, zalety i ograniczenia ich stosowania.

Kontaktowa metoda pomiaru temperatury umożliwia pomiar punktowy, wymaga podłączenia czujnika temperatury wraz z okablowaniem i zapewnienia doskonałego styku termicznego czujnika z mierzonym obiektem. Należy bowiem pamiętać, że każdy czujnik mierzy w istocie swoją własną temperaturę, a nie temperaturę obiektu. Kiedy mierzymy temperaturę w określonym miejscu, np. na korpusie maszyny, jest to sposób dogodny, chociaż zazwyczaj niedokładny.

W przypadku utrudnionego dostępu do obiektu lub znacznej ilości mierzonych obiektów, preferujemy metodę bezkontaktową. Metoda ta cechuje się krótkim czasem pomiaru, co w wielu aplikacjach jest krytyczne, np. dla obiektów poruszających się lub w przypadku procesów szybkozmiennych.

Bezkontaktowy pomiar temperatury

Każde ciało, o dowolnej temperaturze, emituje promieniowanie termiczne. W zakresie temperatur powszechnie spotykanych w technice większa część mocy tego promieniowania emitowana jest w podczerwieni.

Zgodnie z prawem Stefana – Boltzmana (które zostało opracowane w 1879 przez Jožefa Stefana i Ludwiga Boltzmanna) gęstość mocy promieniowania ciała doskonale czarnego (emisyjność ε=1) wyrażona jest zależnością:

E=σ·T4

Gdzie:
E – całkowita moc promieniowania emitowanego z jednostki powierzchni ciała doskonale czarnego;

σ - 5,67·10-8[W/m2K4] stała Stefana - Boltzmana;

T – temperatura bezwzględna ciała doskonale czarnego.

Jak widać, gęstość mocy tego promieniowania wykładniczo rośnie wraz z czwartą potęgą temperatury bezwzględnej obiektu.

Emisyjność materiałów spotykanych w praktyce jest zawsze mniejsza od jedności, jednakże z wyjątkiem przypadków szczególnych, dość rzadko spotykanych, zazwyczaj mieści się w przedziale 0,8–0,95. W literaturze można znaleźć dane dotyczące emisyjności różnych materiałów zależnie od stanu ich powierzchni i uwzględniać je podczas bezkontaktowych pomiarów temperatury.

Czytaj więcej na temat termografii oraz kamer termowizyjnych:

Klasyfikacja bezkontaktowych przyrządów pomiarowych

Wpływ czynników zewnętrznych na dokładność pomiaru. Działanie kamery macierzowej.

Dobór kamery termograficznej. Czym się kierować przy wyborze?

Zastosowania kamer termograficznych