Close

17.10.2012

Измерительные тепловизоры

В статье про классификацию тепловизоров по наличию измерительных функций мы разделили наблюдательные тепловизоры и измерительные тепловизоры. В этой статье поговорим об основных характеристиках и задачах измерительных тепловизоров.

[quote align=»center» color=»#999999″]Измерительные тепловизоры визуализируют инфракрасное излучение объектов и позволяют бесконтактно измерять температуру их поверхности.[/quote]

Тепловое излучение испускается всеми окружающими нас объектами. Это излучение регистрирует тепловизор. Мощность и спектральный состав теплового излучения объекта контроля определяются законами излучения и зависят от температуры поверхности объекта, характеристик его поверхности и окружения. Чем выше температура объекта, тем мощнее его собственное тепловое излучение. Пересчет мощности излучения в температуру поверхности объекта тепловизор выполняет на основе заводской калибровки и указанных оператором условий тепловизионной съемки. Таким образом происходит не только визуализация инфракрасного излучения объекта, но и измерение температуры в каждой точке его поверхности.

Настройки измерительных тепловизоров

Как я уже сказал выше, для пересчета мощности ИК-ихлучения в температуру измерительный тепловизор использует определенные настройки, за которые отвечает оператор. Правильность этих настроек во многом определяет точность измерения температуры тепловизором. Важно правильно настраивать тепловизор при решении количественных задач диагностики, т.е. когда решение о состоянии объекта принимается на основе измеренных значений температуры.

Во всех измерительных тепловизорах мы встретим настройку параметров, отвечающих за учет отражений в наблюдаемой поверхности. К этим настройкам относятся:

[list type=»check»]

  • коэффициент излучения (КИ) поверхности объекта контроля,
  • отраженная кажущаяся (радиационная) температура.

[/list]

 

Во многих измерительных тепловизорах, исключая самые дешевые модели с маленькой матрицей, дополнительно вводится поправка на влияние атмосферы. К этим настройкам относятся:

[list type=»check»]

  • дистанция от тепловизора до поверхности объекта,
  • температура воздуха, находящегося межу тепловизором и объектом,
  • относительная влажность воздуха, находящегося межу тепловизором и объектом.

[/list]

Применение измерительных тепловизоров

Сферы применения наблюдательных тепловизоров и измерительных тепловизоров практически не пересекаются. Большинство статей, литературы и информации на сайте teplonadzor.ru посвящено технической диагностике и тепловизионным обследованиям с применением измерительных тепловизоров. Поэтому в дальнейшем под термином «тепловизор» мы будем иметь ввиду именно измерительный тепловизор.
Измерительные тепловизоры можно разделить по сфере применения на следующие основные категории:

[list type=»check»]

  • тепловизоры для технической диагностики
  • тепловизоры для медицинской термографии
  • тепловизоры для научных исследований
  • тепловизоры для поиска утечек газа
  • тепловизоры для автоматизации
  • тепловизоры для аэросъемки

[/list]

 

В каждой из перечисленных областей к тепловизионной системе существуют свои специфические требования. Например, для аэросъемки нужно высокое пространственное разрешение, для научных исследований требуется высокая скорость съемки, для автоматизации применяются стационарные тепловизоры с определенными интерфейсами связи, в полевой технической диагностике нужны портативные тепловизоры. Вместе с тем, существуют модели тепловизоров, которые могут быть применены сразу в нескольких отраслях. В большей степени это относится к профессиональным моделям тепловизоров с высокими характеристиками, но и с высокой стоимостью.

Результаты измерений тепловизором

Все современные тепловизоры сохраняют результаты измерений в виде файлов — радиометрических термограмм. Файл с радиометрической термограммой содержит результаты измерения мощности ИК-излучения от каждой точки объекта, а также условия съемки и параметры объекта (указываются оператором). Этой информации достаточно для визуализации температурного поля объекта и измерения температуры в каждой его точке. Некоторые модели тепловизоров могут записывать тепловые видеоролики, в том числе и радиометрическое видео.

Программное обеспечение (ПО) тепловизора или специальное ПО компьютера пересчитывают эти данные в температурные измерения. Для визуализации температурных полей ПО раскрашивает термограмму — присваивает разным температурам разные цвета в соответствии с выбранной цветовой палитрой. Пользователь имеет возможность выбрать отображаемый на термограмме диапазон температур и снять данные о температуре поверхности с помощью элементов анализа (точка, линия, область и др.). Вы можете сами попробовать функции обработки термограмм в онлайн редакторе FLIR WebViewer.

Следует отметить, что у разных производителей тепловизоров форматы файлов термограмм отличаются, а программное обеспечение несовместимо. Например, вы не сможете открыть термограмму с тепловизора TESTO в программном обеспечении FLIR.

Метрологические характеристики

В технических характеристиках измерительных тепловизоров (в отличие от наблюдательных) обязательно указывается предел допустимой основной погрешности измерения температуры. Этот параметр часто называют «точность» или «погрешность». Типичное значение этого параметра у современных тепловизоров составляет ±2°С или ±2%.

Поверка тепловизора

Измерительные тепловизоры являются средствами измерения. Следует помнить, что при выполнении работ в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора потребуется обязательная поверка тепловизора. Тепловизор должен быть внесен в Госреестр средств измерений. Поверку тепловизора нельзя выполнить самостоятельно. Для поверки тепловизора надо обратиться в центр стандартизации и метрологии или другую организацию, имеющую право поверки инфракрасных тепловизоров.

28 Comments on “Измерительные тепловизоры

Антон
24.12.2012 в 17:38

Первые отмеченные вами параметры настройки самые важные, но и самые трудные. Особенно возникают проблемы с отраженной температурой, так я до сих пор и не услышал ни от одного специалиста вразумительного ответа. Многие высчитывают ее с помощью фольги и коэфф. изл=1. Но насколько это точно?!
P.S. Интересный и профессиональный блог.

Ответить
Денис Лездин
24.12.2012 в 20:27

Антон, вы правы. Ошибки в настройке тепловизора зачастую могут дать погрешность, которая значительно превосходит паспортный предел погрешности тепловизора ±2°С. Настройка в тепловизоре наиболее точного значения коэффициента излучения (КИ) и отраженной температуры — две довольно сложные задачи количественного анализа.

По вопросу о точности и методе измерения отраженной температуры у меня следующие соображения. Чтобы понять, какова погрешность измерения отраженной радиационной температуры с помощью фольги, надо сравнить результат её оценки со значением, полученным другим более точным способом. Я такого не знаю (ну кроме расчетного определения, что жутко сложно и через это также неточно).

Тут рекомендация такая может быть: при решении задачи, где значение температуры играет важную роль, стараться указывать КИ и отраженную температуру с максимально достижимой точностью в условиях съемки + не пытаться вытянуть истинную температуру поверхностей с низким КИ. Чем выше КИ исследуемой поверхности, тем меньше влияние на результат наших ошибок в указании отраженной температуры.

Похоже, надо написать заметку про измерение отраженной радиационной температуры, рассмотреть основные способы и ситуации из практики.

Антон, ваш комментарий первый на сайте! Спасибо.

Ответить
Динара Баимова
25.04.2016 в 18:42

Здравствуйте! Могли бы вы меня осветить в след-их вопросах : погодные условия влияющие на работу тепловизора, тонкости измерения высотного здания, измерения линий электропередачи , как влияет размер матрицы на точность измерений, условия правильности измерений,поправка на степень черноты тела ?

Ответить
Денис Лездин
25.12.2012 в 02:02

Ну вот, пру часов и написал про фольгу Отраженная радиационная температура. Картинок пока нет, позно уже, спать пора. Теперь, правда, никто не поверит, что это не я за Антона писал, чтобы вот так статейку подготовленную выложить.

Идея мне пришла, сделаю сервис «статья по заявке». Коллеги, вы пишите мне, о чем хотите статью, я ее пишу (если смогу). Заявки скоро на главной. Все, спать…

Ответить
Антон
25.12.2012 в 12:08

Денис, спасибо за статью, все понятно и ясно. У меня еще один небольшой вопрос. Если обследование проводится для предъявления в суд или строительную организацию — может ли параметр отраженной температуры стать в этом случае критичным. Поскольку строительная организация или УК могут указать, что отраженная температуры определяется опытным путем (на примере фольги например) и что данные депловизора могут быть ошибочными.

Ответить
Денис Лездин
25.12.2012 в 14:28

Антон, ни строители, ни УК не знают ничего про отраженную температуру, способы ее измерения, вообще об ик-термографии имеют поверхностные представления. Ну не указывайте её в отчете, к этому никто не придерется, ибо не знает об этом.

Вы пишите, что «отраженная температуры определяется опытным путем». Мне кажется, что все измерения так получают: термограммы, температуру и влажность воздуха, воздухопроницаемость, всё опытным путем.

Ответить
Aleksander
14.02.2013 в 10:11

Здравствуйте!
Какова средняя стоимость тепловизора? И где его можно приобрести?
С Уважением, Александер.

Ответить
Денис Лездин
14.02.2013 в 23:32

Купить тепловизор теперь можно даже в магазине, у нас в Питере на витрине в «Чип и Дип» лежат. Если серьезно, вы легко найдете массу предложений в Интернете.

Вы хотите узнать среднюю стоимость всех тепловизоров в мире или каких-то конкретных? Стоимость тепловизоров в зависимости от модели и комплектации меняется на порядок (т.е. в десять и более раз):

FLIR i3 = 50 000 руб.
FLIR P660 = 1 600 000 руб.

Ответить
Владимир
20.10.2014 в 09:43

Здравствуйте. Нужна ли лицензия для проведения измерительных работ. Нужно ли иметь спец навыки и спец образование.хочу создать контору в своем городе для проверки тепловых контуров. Спасибо

Ответить
Денис Лездин
26.10.2014 в 23:19

Лицензия — нет, не нужна.
В отдельных случаях может понадобится аккредитация лаборатории.

Спец. подготовка — да, нужна.
Обращайтесь: http://teplonadzor.ru/training/

Ответить
Алекс
13.03.2015 в 07:35

Скажите возможна ли корректировка термограммы? Если да, то какой программой и как?

Ответить
Денис Лездин
13.03.2015 в 10:52

Обработка термограмм FLIR — софт FLIR Tools
Обработка термограмм TESTO — софт Testo IRSoft
Обработка термограмм FLUKE — софт Fluke SmartView
Обработка термограмм NEC — софт MicroView и MikroSpec
Обработка термограмм ИРТИС — софт IRPreview
Обработка термограмм БАЛТЕХ — софт IRSee

Ответить
Алекс
13.03.2015 в 07:38

Какая разница температур при измерении внутренней поверхности стены считается нормальной(допустимой)?Какие факторы на это влияют(влажность, наружняя температура, ит.д.) Каким нормативным документом это регламентируется? Заранее спасибо.

Ответить
Денис
05.05.2016 в 08:08

Добрый день Денис!
Подскажите пожалуйста FLIR SC 660 данная модель тепловизора подходит ли для научного применения и количественного анализа?

Ответить
Денис Лездин
05.05.2016 в 10:17

Модель FLIR SC660 снята с производства. Если вы приобретаете новую камеру, обратите внимание на модели тепловизоров FLIR T650sc (640х480) и FLIR T1020 (1024×768). Все диагностические и научные тепловизоры подходят для количественного анализа. Надо уточнить, какое именно научное применение требуется, от этого зависит выбор объектива и пространственного разрешения, температурного диапазона, температурной чувствительности, частоты кадров, возможности работы с программой FLIR ResearchIR Max и других параметров.

Ответить
Денис
05.05.2016 в 10:55

Понял спасибо.
Дело в том что мы приобрели эту модель тепловизора. И работаем с ним.
Научное применение:
1 Натурное наблюдение за распределением температурных полей в развале взорванной горной массы многолетнемерзлых горных пород в периоде наблюдений весна — осень. И наблюдение в процессе экскавации.
2 Наблюдение в лабораторных условиях (стенд) процесса бурения горной породы.
И вот указанная производителем погрешность составляет +-2%, Это допустимый предел?
Хотелось бы еще спросить — не подскажите возможно ли обучение в вашем центре частному лицу, или же необходимо направление и подача заявки от предприятия?
Спасибо.

Ответить
Денис Лездин
05.05.2016 в 11:09

Совершенно верно, эти ±2% правильно называются «предел основной допустимой относительной погрешности измерения температуры». Реальная ошибка измерения может быть как меньше этой величины, так и значительно больше при неправильной настройке тепловизора.

Можно принять участие в регулярных курсах в СПб и как частное лицо, и по заявке от организации. Можно провести тренинг прямо на вашем предприятии с учетом специфики задач и софта, если такой интерес будет.

Ответить
Денис
05.05.2016 в 11:17

Спасибо.

Ответить
Сергей
11.01.2017 в 11:26

Денис, добрый день. Подскажите, матрицы какого разрешения существуют для тепловизоров? Можно ли с помощью тепловизора определить расстояние до объекта? Спасибо.

Ответить
Денис Лездин
11.01.2017 в 12:01

Сергей, здравствуйте!

Матрицы бывают самые разные по размеру. От 80х60 (например FLIR C2 или FLIR ONE) до 1024х768 (например FLIR T1020 или Fluke TiX1000). Есть и больше, но это уже научные камеры.

По любой термограмме можно примерно оценить расстояние D до объекта видимым размером L по такой упрощенной формуле: D[м] = L[мм] / IFOV[мрад] / N[пикселей], где N — размер изображения объекта на термограмме.

Ответить
Сергей
11.01.2017 в 12:50

А ещё подскажите, пожалуйста, какая точность у тепловизора на расстоянии 20 метров, объект измерения 5-10 миллиметров, будет ли он виден и до какой температуры его необходимо нагреть?

Денис Лездин
12.01.2017 в 10:49

Надо знать характеристики тепловизора: размер матрицы, поле зрения объектива, температурная чувствительность, допустимая погрешность. Состояние атмосферы также влияет. Надо разделять понятия «виден» и «измерен». Пусть объект будет 10мм и идеальное состояние атмосферы на дистанции 20 метров.

1) Измерить температуру можно тепловизором с IFOV≤0,17 мрад. При парильной настройке камеры результат измерения получен с паспортной погрешностью тепловизора (см. тех. характеристики модели).

2) Обнаружить можно тепловизором с IFOV≤0,50 мрад при отличии радиационной температуры объекта от фона больше температурной чувствительности (лучше в два – три раза).

3) При работе тепловизором с IFOV>0,50 мрад изображение объекта на матрице менее пикселя (детектора), для обнаружения потребуется большее отличие от температуры от фона.

Сергей
12.01.2017 в 11:44

Спасибо большое за ответы. Ещё подскажите, о формуле расчёта расстояния, которую Вы приводили выше, есть написанная научная статья или работа? Или может есть какая-нибудь литература?

Ответить
Altynbek
26.01.2017 в 12:16

Доброго времени суток! Отличная статья! про относительную влажность и атмосферную температуры что скажете? как их определить? Спасибо

Ответить
Денис Лездин
26.01.2017 в 12:56

Большинство тепловизоров не измеряют эти параметры. Мы используем совместно с тепловизором термогигрометр — прибор для измерения температуры и относительной влажности воздуха. Эти данные нужны как для настройки тепловизора, так и для внесения в протокол тепловизионного обследования. Вы можете выбрать подходящий компактный термогргрометр, только не используйте бытовые. Есть подходящие для работы совместно с тепловизором модели от ТехноАС, TESTO, CENTER.

Ответить
Павел
03.09.2017 в 00:01

Здравствуйте.
Работаю с Fluke Ti32 очень давно — лет 7, но для разовой работы необходим еще один недорогой тепловизор.
Присмотрелся к Flir E4, но когда попросил пример термограмм и начал обрабатывать их в flir tools, это совсем не то, что Fluke Smart View.
От термограммы мне надо получить термоизображение, фото. На термоизображении выделить области (маркеры) для последующего анализа. Из области должна быть понятна макс. температура, возможность изменить имя области, ну и различные типы области — в зависимости от задачи.
Или я не понимаю или в flir tools не дает таких возможностей — программа — весёлые картинки. Есть другие программы для Flir, где все это можно делать?

Ответить
Денис Лездин
05.09.2017 в 10:27

Павел, здравствуйте!

Если Вы привыкли к Smart View, зачем тепловизор другого производителя? Выбирайте из линейки Fluke, там много разных моделей. Пожалуй, Tools лучше софта всех остальных производителей, включая Smart View.

В программе FLIR Tools есть:
— термоизображение + фото
— маркеры (точки, линии, прямоугольные и круглые области) для последующего анализа
— в линиях и областях можно вкл/выкл измерение мин., макс., средн. температуры
— в линиях и областях можно вкл/выкл указатели точки с на мин. и макс. температурой
— расчет dT между добавленными на термограмму маркерами
— данные измерений выводятся в таблицу (и в текст отчета MS Word в платной версии)

В программе FLIR Tools нет:
— переименование точек, линий, областей
— результат измерения рядом с маркером на термограмме

Ответить
Владимир
03.12.2018 в 13:37

Денис, здравствуйте!
Подразумевается, что все нагретые тела излучают, и по характеру из излучения можно определить их температуру либо пирометром, либо тепловизором. Возможно ли применение тепловизора при определении температуры расплавов металлов или их соединений в струе при сливе из ковша или печи? Какие то дополнительные требования по быстродействию обработки данных нужны, поскольку температура может довольно быстро колебаться около номинального значения?

Ответить

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *