Spektrální termografie

Při bezkontaktním měření pomocí termokamery je v praxi často třeba provádět přesná měření povrchové teploty také u materiálů s vysokou transmitancí nebo odrazivostí v infračerveném spektrálním rozsahu. Často je účelné termografii využívat také pro získání teplotních dat objektů za sklem, plamenem, plynem apod.

Pro provádění termografických měření v takových podmínkách má zvlášť velký význam spektrální charakteristika.

Spektrální distribuce energie podle Planckova radiačního zákona existuje pouze teoreticky. Měřené objekty nebo materiály existují v praxi jako tzv. “šedá tělesa” nebo mají emisivitu v závislosti na vlnová délce proměnlivou. Spektrální termografie detekuje infračervené záření ve vybraných oblastech vlnových délek. Tyto rozsahy mají definovanou optimální emisivitu zejména v tzv. absorpčních pásmech.

• Spektrální termografie poskytuje přesné měření materiálu
• Umožňuje měření v oblastech s vysokou emisivitou nebo propustností
• Umožňuje měření plynů a plamenů, jakož i na skle a přes sklo se spektrálními filtry

Měření objektů s vysokou emisivitou

Hodnoty emisivity materiálů se v infračerveném spektru značně liší. Někdy může být měření rušeno zářením na pozadí, pocházejícím z prostředí s nízkou emisivitou. Za účelem eliminace tohoto záření se mohou v infračervených systémech nacházet tzv. spektrální filtry, které umožňují dopadnout na detektor pouze takovému záření, které má vysokou emisivitou.

Měření „skrze sklo“ nebo „za sklem“

Volba spektrálních rozsahů termokamer, při nichž je propustnost určitého materiálu obzvláště vysoká, umožňuje provádět termografická měření objektů za přídavným materiálem (například za sklem). Vlákno lampy lze tak například měřit, aniž by bylo měření ovlivněno okolním, chladnějším sklem.

Příklad měření – výroba výbojek

Pro následné ukázky měření výbojek byla použita fotonová kamera X6580 se sadou speciálních filtrů. Nejdříve se měřila výbojka bez filtru, tedy v plném spektru 1,5 až 5 μm, respektive zúženém spektru 3 až 5 μm (omezení objektivu). Dále byl použit tzv. On Glass filtr, který umožňuje měřit na povrchu skla, k tomuto účelu byl do otočného filtračního mechanismu kamery vložen filtr typu horní propust na vlnové délce 4,9 μm. Dále byl použit tzv. Through Glass filtr, což je úzkopásmový filtr na vlnové délce 2,35 μm. (Nutnou podmínkou je, aby byl k dispozici také Broadband objektiv, který pokrývá plné spektrum detektoru od 1,5 μm). Filtr typu úzkopásmová propust propouští na detektor pouze signál o dané vlnové délce a blokuje ostatní. Šíře propustného pásma je definována v rozmezí vlnových délek. Filtr typu pásmová propust lze rovněž vyrobit vhodnou kombinací filtrů horní a dolní propusti.

Konkrétně měření podléhaly elektrody a plazma mezi nimi, společně s krycím sklem výbojky.

Obrázky 2 až 5 ukazují na možnosti bezkontaktního měření teploty výbojky, jejího vlákna a teploty na skle, s využitím spektrální termografie. Obrázek 1 je referenční snímek, který v daném případě poukazuje na nedostatky klasické termografie bez použití spektrálních filtrů.

Spektrální termografie rozšiřuje možnosti klasické termografie. Umožňuje bezkontaktní měření povrchové teploty také v případech, kdy klasický přístup detekce infračerveného záření s pomocí termokamery neumožňuje získání dostatečně přesných a kvalitních výsledků. Otevírá se tak možnost měření povrchové teploty objektů na skle a za sklem, ale také například detekce IR-detekovatelných plynů a mnoho dalších.