Infračervené snímání teploty – zobrazování

Bezkontaktní měření teploty je optické měření vycházející z vlastností všech materiálů, která spočívá ve vysílání elektromagnetického záření (infračervené záření). Nástroje pro infračervené měření (pyrometr nebo termokamera) využívají toto záření k určování teploty.

Termokamery fungují na krátkých, středních a dlouhých vlnových délkách. Při výběru správného měřicího nástroje, který se bude hodit pro různé vlastnosti měřeného objektu v konkrétní aplikaci, je potřeba pamatovat na aspekty, jako jsou teplota, vlnová délka, materiál a povrch.

Elektromagnetické záření

Energie se šíří vesmírem ve formě elektromagnetického záření rychlostí světla. Podle úrovně energie se toto záření klasifikuje jako gama záření, rentgenové záření, ultrafialové záření, viditelné záření, infračervené záření, mikrovlny a vysokofrekvenční vlny. Všechna tato záření dohromady vytvářejí jedno spojité spektrum, které se nazývá „elektromagnetické spektrum“.

Úroveň energie elektromagnetického záření se měří z hlediska vlnové délky, kterou označujeme písmenem (λ). Někdy se segmenty elektromagnetického záření popisují z hlediska frekvence (f). Vztah mezi vlnovou délkou a frekvencí lze vyjádřit následovně:
f = 1/ λ

Infračervené záření

Dosahuje-li energie na elektromagnetickém spektru úrovně v rozmezí od 0,75 µm do 14 µm, hovoříme o infračerveném záření. Veškeré objekty nad 0 °K vydávají záření (energii) ze svého povrchu ve formě elektromagnetických vln. Je to kvůli vibraci atomů. Množství emitované energie závisí na teplotě povrchu a jeho vlastnostech.

Rozsah teplot

Naše termokamery měří teploty v rozsahu hodnot od -40 do 3000 °C. Nástroje jsou k dostání v různých teplotních rozsazích. Výběr teplotního rozsahu je podřízen konkrétnímu použití.

Emisivita

Emisivita z velké části závisí na materiálu a jeho složení. Abychom přesně změřili teplotu cílového objektu, musíme znát:

  • typ materiálu použitého v zaměřovaném objektu (např. litina, hliník, ocel apod.)
  • složení materiálu (např. slitina 20 NI, 24 Cr, 55 Fe nebo mosaz 73% Cr, 27% Zn apod.)

Vedle materiálu a jeho složení je nutné též znát stav povrchu cílového objektu. Stav povrchu může být:

  • Hladký nebo drsný
  • Povrch se světlou anebo tmavou barvou
  • Oxidovaný nebo neoxidovaný
  • Leštěný nebo matný
  • Zrezivělý nebo potažený či natřený
  • Porézní nebo nepropustný
  • Pozinkovaný či nikoli

Známe-li stav povrchu a uvážíme-li ho při stanovování emisivity, snížíme míru nejistoty při měření.

Tabulku s hodnotami emisivity pro různé kovy si můžete stáhnout. (314 KB)

Vlnová délka

Emisivita materiálu se může měnit v závislosti na vlnové délce. To platí především pro kovy. Schopnost kovu emitovat tepelné záření se zvyšuje u kratších vlnových délek. Pro použití s kovy je proto lepší vybrat teploměr, jenž měří krátké vlnové délky. Transparentní objekty, jako je sklo, plastové fólie nebo plyny, se vyznačují rozdílnými rozsahy vlnových délek, v nichž jsou radiační vlastnosti dobré. Abychom přesně změřili teplotu těchto objektů, musíme vybrat radiační teploměry se zvláštním senzorem nebo filtry, které jsou citlivé na danou vlnovou délku.

Material Wavelength (µm)
Glass 4.8
Plastic films made of PE, PP, PS 3.43
Plastic films made of PET, PA , PUR 7.9
Cold flue gases 4.27
Hot flue gases 4.5