عیب یابی سیستم ها به وسیله ی ترموگرافی
ترموگرافی چیست؟
در حالی که حیوانات خاصی مانند برخی از مارهای زنگی یا برخی ماهی ها وجود دارند که قادر به مشاهده طول موج مادون قرمز هستند ، انسان ها فقط در محدوده نور مرئی قادر به دیدن هستند. این امر باعث می شود تا افراد بتوانند از دوربین های تصویربرداری حرارتی استفاده کنند تا بتوانند تصاویر بدست آمده در طول موج مادون قرمز را ببینند. ترموگرافی تکنیکی است که با استفاده از آن می توان دمای هر جسم یا موجود زنده را تعیین کرد.
در این روش از دوربین های گرماسنجی برای تشخیص تابش در طیف مادون قرمز موج الکترومغناطیسی (حدود 9000 تا 14000 نانومتر یا 9-14 میکرومتر) استفاده می شود و تصاویری از این تابش حرارتی ، معروف به ترموگرام ، تولید می شود..قانون تشعشعات جسم سیاه بیان می کند که تمام اجسام با دمای بالاتر از صفر مطلق از خود اشعه مادون قرمز ساطع می کنند ، به این معنی که ترموگرافی این تغییرات دما را می تواند نشان دهد. با افزایش دمای یک جسم ، میزان تشعشع ساطع شده نیز افزایش می یابد ، و ترموگرافی می تواند تغییرات دامنه دما را بخواند.
کاربرد ترموگرافی
- تعیین دمای بالا
- تشخیص نقطه داغ
- تشخیص نفوذ
- خراب شدن مقره ها
- تشخیص درجه حرارت بدن
کاربرد ترموگرافی در مهندسی برق
برای ترانسفورماتورها: تصویربرداری مادون قرمز ترانسفورماتور اغلب می تواند سطح روغن و مشکلات خنک کننده همرفت رادیاتور را تشخیص دهد.
برای باتری ها: می تواند سلولهای معیوب فرد را با اندازه گیری دما بدون تماس تشخیص دهد ،
در تابلوهای برق: از ترموگرافی مادون قرمز برای انجام بازرسی های نگهداری پیشگیرانه استفاده می شود.
به طور کلی موارد زیر را می توان از کاربردهای ترموگرافی در مهندسی برق نام برد:
- اتصالات شل
- اضافه بار در مدار
- اکسیداسیون در نقاط انتهایی کابل
- رسوب گرد و غبار
- مدارهای معیوب
- سوئیچ آسیب دیده
- فیوزهای معیوب و سایر شرایط خطرناک الکتریکی
مزایای گرماسنجی یا ترموگرافی
- هنگام گرفتن تصاویر ، تماس لازم نیست .
- بر خلاف سایر روش های اندازه گیری ، گرماسنجی به تعامل فیزیکی با ماده نیاز ندارد و می توان بدون آسیب رساندن به آن ، نتایج را بدست آورد.
- می توان دائماً آن را کنترل کرد ، نتایج آنی بدست آورد و نقایص موجود در تولید را برطرف کرد.
- از آنجا که از یک دوربین تشکیل شده است ، می توان آن را در تعداد زیادی از فرایندهای تولید بدون نیاز به اصلاح آنها نصب کرد.
- با به دست آوردن اطلاعات در یک طول موج که برای چشم انسان قابل مشاهده نیست ، بازرسی کیفیت بهبود می یابد.
- از همه قطعات و از همه مناطق قابل مشاهده آنها ، توانایی مشاهده نقص یا ناهمگنی ممکن می باشد.
انرژی گرمایی
برای اینکه بدانیم ترموگرافی چیست و چگونه از آن استفاده می شود،لازم است اطلاعاتی درباره ساز و کار انرژی گرمایی اجسام داشته باشیم.تصاویر حرارتی در واقع نمایشی از میزان انرژی گرمایی ساطع شده، انتقال یافته و یا بازتاب شده توسط یک جسم هستند.از آنجا که همیشه چندین منبع انرژی مادون قرمز در فضا وجود دارد،تشخیص دمای دقیق یک جسم با استفاده از این روش دشوار است.
یک دوربین تصویربرداری حرارتی الگوریتم هایی برای تفسیر داده ها دارد تابه کمک آن ها یک تصویر را نمایش دهد.اگرچه تصویر تقریب دمایی را که در آن شی کار می کند را به بیننده نشان می دهد امادوربین در واقع برای تشخیص دمای یک جسم، محیط اطراف جسم را آنالیز کرده تا دمای جسم را تعیین کند.
این پدیده با در نظر گرفتن فرمول زیر ممکن است واضح تر شود:
توان تابشی کل = توان تابش شده + توان منتقل شده + توان منعکس شده
توان کل : در حقیقت تابشی است که از طریق دوربین تصویربرداری حرارتی مشاهده می شود.
توان تابش شده: آن چیزی است که باید اندازه گیری شود.
توان منتقل شده: تابشی است که از یک منبع حرارتی دور از جسم عبور می کند.
توان منعکس شده: مقدار توان تابشی است که از سطح یک جسم ازیک منبع حرارتی دور منعکس شده است.
نحوه ی عملکرد دوربین های ترموگرافی
در طبیعت هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق داشته باشد از خود امواج مادون قرمز ساطع می کند . این امواج بسته به ماهیت ساختاری جسم ، هندسه جسم ، سطح ظاهری جسم و دمای آن با شدت های مختلفی انتشار می یابد که این قدرت انتشار امواج مادون قرمز را با ضریبی به نام Emissivity یا Ɛ مشخص می کنند . بر خلاف تصور عام که دوربین های ترموگرافی ، دما را اندازه گیری می کنند ، باید گفت این دوربین ها امواج مادون قرمز را با توجه به شدت انتشارشان دریافت کرده و بر اساس تنظیمات اپراتور از قبیل دمای محیط و Ɛ ، فاصله تا هدف و … محاسباتی را انجام داده و نتیجه را به صورت دما ارائه می دهند.
پارامترهای مهم در انتخاب دوربین حرارتی
- فوکس
- حساسیت حرارتی
- میدان دید
- رزولوشن
- محدوده دمایی
- دقت اندازه گیری
- اندازه شار حرارتی
دوربین های حرارتی تا چه فاصله ای را می توانند ببینند؟
هرچه اختلاف دما بیشتر باشد ، مشاهده آن آسان تر است. با این حال ، اگر به دنبال خواندن دقیق تر دما هستید ، نباید بیش از 5 تا 10 فوت (1.5 تا 3 متر) از هدف خود فاصله داشته باشید.
آیا تصویربرداری حرارتی مضر است؟
نه. در حقیقت ، سیستم تصویربرداری حرارتی یک سیستم تصویربرداری غیر تماسی ، غیرتهاجمی و غیرفعال است که گرمای ساطع شده توسط جسم را اندازه گیری می کند.
نظر خود را بنویسید