3 Melléklet 3.1 Termográfia szójegyzék A Abszolút nulla fok Az abszolút null fok -273.15 C (0 Kelvin = -459.69 F) hőmérsékleten van. Az abszolút nulla fokon lévő hőmérsékletű testek nem sugároznak infra tartományban. Abszorpció Amennyiben egy tárgyat elektromágneses infra sugárzás ér, a tárgy elnyeli ezen energia egy részét. Az infra sugárzás abszorpciója (elnyelés) a tárgy felmelegedését jelenti. A melegebb tárgyak több infra sugarat bocsátanak ki, mint a hidegebbek. Az abszorbeált (elnyelt) infra sugárzás tehát átalakul emittált (a tárgyból kisugárzott) infra sugárzássá. Az abszorpció foka megfelel az emisszió fokának. A tárgyra irányuló, el nem nyelt infra sugárzás visszaverődik és/vagy transzmittálódik (áteresztődik). B Beállási idő Az az idő, melyre a kamerának szüksége van a mérőhely környezeti hőmérsékletéhez történő alkalmazkodáshoz. A hőmérséklet-stabilizált detektorok - mint a Testo hőkameráiban lévők - rövid beállási időt igényelnek. 38
C Celsius [ C] A hőmérséklet mértékegysége. Normál nyomáson a Celsius skála nullpontja (0 C) a víz fagyáspontján van. További fix pont a Celsius skála tekintetében a víz forráspontja 100 C. C = ( F -32)/1.8 vagy C = K - 273.15. Coldspot és hotspot "Coldspot"-ként jelöljük egy terület leghidegebb pontját a hőképen, míg "hotspot"-nak a legforróbb pontot nevezzük. Az automatikus Hot/Cold Spot felismerés funkcióval a hőkép ezen mindkét pontját közvetlenül megjelenítheti a kamera kijelzőjén. Ezt a funkciót az elemző szoftver is tartalmazza, pl. a Testo IRSoft. Ott ez a két pont a hőkép szabadon definiált területére is megjeleníthető. D Detektor A detektor érzékeli az infra sugarakat és azokat elektromos jelekké alakítja át. A detektor felbontását pixelben adjuk meg. E Emisszió (ε) Az anyag azon képessége, hogy mennyire képes az infra sugárzást magából emittálni (kisugározni). Az emissziós tényező függ a felület struktúrájától, anyagtól és - néhány anyag esetében - az anyag hőmérsékletétől is. 39
F Fahrenheit [ F] A hőmérséklet mértékegysége, ami főként Észak-Amerikában használatos. F = ( C x 1.8) + 32. Például: 20 C F-ben megadva: (20 C x 1.8) + 32 = 68 F. Fekete test sugárzó Olyan tárgy, mely az őt ért infra sugárzás minden energiáját elnyeli, saját infra sugárzásává alakítja át és 100 %-ban emittálja azt. Fekete test sugárzók esetében az emissziós tényező 1. Tehát sem a sugárzás visszaverődése sem pedig átengedése nem következik be. A gyakorlatban ilyen tulajdonságú tárgyak nem léteznek. A hőkamerák kalibrálásához szükséges eszközöket fekete test sugárzóknak hívják. Emissziójuk azonban csak megközelítőleg 1. FOV (field of view) A hőkamera látómezeje. Szögmértékben (pl. 32 x 23 ) adják meg és a hőkamera által látható felületet jelöli. A látómező függ a hőkamera detektorától és a használt objektívtől is. A széles látószögű objektívek - ugyanazon detektor esetében - nagy, a teleobjektívek (pl. testo 9 -os teleobjektív) kis látómezejűek. 40
H Harmatpont / harmatponti hőmérséklet Az a hőmérséklet, melyen a víz kondenzálódik/kicsapódik a levegőből. A levegő a harmatponti hőmérsékleten 100 % feletti vízgőztartalommal telített. Amint a levegő már nem képes a vízgőzt felvenni, kondenzátum képződik. Hotspot Ld. a Coldspot és hotspot, 39. oldal. Hőmérséklet Egy testben lakozó energia állapotának mércéje. Hőkép Az a kép, ami a tárgy felületének hőmérséklet eloszlását a különböző hőmérsékletek különböző színnel történő megjelenítésével teszi láthatóvá. A hőképek felvétele hőkamerával történik. Hőkamera Olyan kamera, ami az infra sugárzást érzékeli, rávetíti egy detektorra, és egy színes hőkép formájában jeleníti meg. A hőkamera segítségével ábrázolhatók a különböző felületek olyan hőmérsékleti eloszlásai, melyek az emberi szem számára nem láthatók. Tipikus felhasználási területei például az épülettermográfia valamint az elektromos és ipari termográfia. 41
I Ideális sugárzó Ld. a Fekete test sugárzó, 40. oldal. Infra sugárzás Az infra tartományú sugárzás elektromágneses sugárzás. Minden, az abszolút nulla fok (0 Kelvin = -273.15 C) feletti hőmérsékletű tárgyak infra sugarakat bocsátanak ki. Az infra sugárzás a 0.75 µm-től 1,000 µm-ig (= 1 mm) terjedő hullámhossz tartomány és határos a látható fény hullámhossz tartományával (0.38... 0.75 µm). A hőkamerák általában a 8 µm... 14 µm tartományban mérik a hosszúhullámú infra sugárzást, mivel az atmoszféra ezen hosszúhullámú tartományában legkisebb a jelveszteség az infra sugárzás szempontjából. IFOVgeo (Instantaneous Field of View) Geometrikus felbontás (térbeli felbontás, legkisebb felismerhető felület). A detektor egy pixelének látómezeje, függ a detektor méretétől a használt objektívtől és a mérési távolságtól. A geometrikus felbontás mértékegysége a mrad (milliradian), ami a legkisebb látható felület nagysága amit a hőkamera a távolság függvényében érzékelni tud. A hőkameráknál ez az érték egy pixel méretével egyezik meg. Tehát 1 mrad jelentése, hogy 1 m-ről 1 pixel mérete 1x1 mm. 42
IFOVmért (Measurement Instantaneous Field of View) A legkisebb mérhető felület, ahol még a hőmérsékletek maximális pontossággal mérhetők. Ez a szám általában háromszor nagyobb, mint a legkisebb felismerhető felület nagysága. (IFOVgeo). A következő szabály érvényes: IFOVmért 3 x IFOVgeo. IFOVmért-t nevezik mérőfoltnak is. Izoterma Azonos hőmérséklettartományok kiemelése. A hőkamerán vagy az elemző szoftveren (pl.testo IRSoft) jeleníthetők meg izotermák. Ennek során mindazon pontok a hőképen, melyeknek a hőmérséklete egy előre meghatározott tartományban fekszik, egy adott színnel jelennek meg. K Kalibrálás Egy eljárás, ahol egy műszer mérési adatait (tényleges értékek) és egy referencia műszer mérési adatait (célértékek) hasonlítják össze laboratóriumi körülmények között. Az eredményből lehet következtetni arra, hogy a mérőműszer tényleges mérési értékei még a megengedett határ-/ tűréstartományban helyezkednek-e el. A jusztírozással (beállítással) ellentétben a kalibrálás során a tényleges érték megállapított eltérését csak dokumentálják, és nem állítják be a célértékre. Az, hogy milyen időszakonként szükséges kalibrálni, függ a mindenkori mérési feladatoktól és elvárásoktól. 43
Kelvin [K] A hőmérséklet mértékegysége. 0 K az abszolút nulla foknak felel meg (-273.15 C). Ennek megfelelően érvényes továbbá: 273.15 K = 0 C = 32 F. K = C + 273.15. Például: 20 C K-ben megadva: 20 C + 273.15 = 293.15 K. Képismétlési frekvencia Annak megadása Hertz-ben, hogy a hőkamera másodpercenként hányszor frissíti a megjelenített hőképet (pl. 9 Hz/33 Hz/60 Hz). 9 Hz képismétlési frekvencia esetén a hőkamera a hőképet másodpercenként kilenc alkalommal frissíti a kijelzőn. Kétpontos mérés A kétpontos mérés a hőkamera kijelzőjén két szálkeresztet jelenít meg, melyekkel a megadott pontok hőmérsékletei jeleníthetők meg. Kondenzáció Halmazállapot változás, amikor egy anyag gáz állapotból folyékony állapotba kerül. A páratartalom kondenzálódhat (kicsapódhat) a felületeken, ha a felületi hőmérséklet - és ezzel együtt a levegő hőmérséklete a felületen - alacsonyabb a harmatponti hőmérsékletnél. 44
Kondukció Hővezetés. Szomszédos részecskék közti hőenergia áramlás. Ennek során a hőenergia mindig a melegebb részecskékről a hidegebb részecskékre. A konvekcióval ellentétben a kondukció során nem következik be az anyagrészecskék átvitele. Konvekció Hőáramlás, mely során a hőenergia vándorol át a részecskék, folyadékok vagy gázok részecskeáramlással egy másik folyadékba vagy gázba. L Lambert sugárzás A Lambert sugárzó egy olyan tárgy, ami az őt ért sugárzást ideálisan diffúz módon veri vissza, azaz, a fellépő sugárzást minden irányban egyenlő erősséggel veri vissza. Lambert sugárzón hőkamerával mérhető a visszaverődő/reflektált hőmérséklet. Lézerjelölés A lézer segíti a mérőfolt tájolását (vörös pontot jelenít meg a mérés tárgyán). A lézerjelölés és a mérési felület középpontja nem mindig egyezik pontosan, mivel különböző optikai tengelyeken helyezkednek el. Ezért a lézerpont nem alkalmas azon hely pontos kijelölésére, melyet a kijelzőn a szálkereszttel betájoltunk. Léteznek olyan hőkamerák (testo 885/890) ahol ez a parallaxis hiba kiküszöbölésre került, ezeknél a típusoknál a lézerjelölés és a kijelzőn látható keresztjelölés megegyezik. 45
Figyelem: 2. lézerosztály: Soha ne irányítsa a lézert személyekre és állatokra, valamint sose nézzen bele a lézerfénybe! Ez szemkárosodáshoz vezethet! M Mérőfolt Ld. az IFOVmért, 42. oldal. N NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) Az a legkisebb hőmérsékletkülönbség, amit a hőkamera meg tud jeleníteni. Minél kisebb ez az érték, annál jobb a hőkamera termikus mérési felbontása. O Objektív A használt objektív függvényében változik a hőkamera látómezejének mérete és ezzel együtt a mérőfolt mérete is. Egy széles látószögű objektív (pl. 32 -os sztenderd objektív) különösen alkalmas egy nagyobb felület hőmérséklet eloszlásának megjelenítésére. A teleobjektívet (pl. a Testo 9 -os teleobjektívet) pedig akkor célszerű használni, ha nagyobb távolságból akarunk részletes hőképet kapni. 46
R Reflexió (ρ) Egy anyag azon képessége, mennyire képes az infra sugárzás visszaverésére. A reflexió foka függ a felület minőségétől, a hőmérséklettől és az anyag fajtájától. Relatív páratartalom (%RH) Annak százalékos megadása, hogy mennyi vízgőzzel telített a levegő. Például 33%RH esetén a levegőnek csak kb. 1/3-a olyan vízgőztartalom, amelyet változatlan hőmérsékleten és változatlan légnyomáson maximálisan fel tud venni a levegő. 100 % feletti levegő páratartalom esetén kondenzátum képződik, mivel a levegő teljesen telített és nem tud már több nedvességet felvenni. A levegőben lévő gáz halmazállapotú vízgőz tehát folyékonnyá válik. Minél melegebb a levegő, annál több vízgőzt képes megkötni kondenzáció nélkül. Ezért van páralecsapódás először a hidegebb felületeken. RTC (Reflected Temperature Compensation) A valós testek esetében a hősugárzás egy része visszaverődik. Ezt a reflektált/visszavert hőmérsékletet figyelembe kell venni a alacsony emissziójú testek mérése során. A hőkamerában vagy a szoftverben beállítható korrekciós tényezővel kompenzálható a reflexió, ezáltal növelhető a hőmérséklet mérésének pontossága. A legtöbb esetben a reflektált hőmérséklet megegyezik a környezeti hőmérséklettel. Amennyiben a zavarforrások infra 47
sugárzása visszaverődnek a mért felületen, meg kell határozni a reflektált sugárzás hőmérsékletét (pl. glóbusz hőmérővel vagy Lambert sugárzóval). A reflexió nagyon magas emissziójú tárgyakra csak kismértékben hat. SZ Színes test sugárzó Azon tárgy, melyek emissziós tényezője kisebb 1-nél és hőmérsékletváltozás hatására ingadozik. A legtöbb fém színes test sugárzó pl. az alumínium emissziós tényezője hevítéskor (ε = 0.02-25 C, ε = 0.03-100 C). Színpaletta A hőképen megjelenő színek összessége (pl. szivárvány, vas, szürke ). A mérési feladattól függően a hőképek kontrasztja a színpaletták változtatásával nő vagy csökken ezért mindig érdemes az adott feladatnak megfelelően megválasztani azt. A színpaletták a hőkamerán és utólag az IRSoft szoftveren keresztül is változtathatók. Általában a vas színpalettával a piros/sárga és kék/fekete tehát a meleg és hideg könnyen értelmezhető, míg a szivárvány színpalettánál a több szín nagyobb kontrasztot biztosít. Szürke test sugárzó Majd minden, a természetben előforduló tárgyat "szürke sugárzó" vagy "valós sugárzó" megnevezéssel jelölünk. A szürke sugárzók sosem nyelik el 100 %-ban az őket ért infra sugárzást, ellentétben a fekete test sugárzókkal. A szürke test sugárzó 48
esetében a fellépő sugárzás egy részét visszaveri a felület és sok esetben transzmittálja is azt (átengedi). Ezért a szürke sugárzó emissziós tényezője kisebb 1-nél. A szürke test sugárzó emissziós tényezője mindig függ annak hőmérsékletétől. SuperResolution A Testo szabadalmaztatott eljárása, ami valós adatok alapján egy szoftveres képminőség javítás, a felbontás egy osztállyal javul és a geometrikus felbontás 40 % jobb lesz. (pl.: 320 x 240 pixel felbontásból 640 x 480 pixel felbontás lesz.) T Termográfia Egy képalkotó méréstechnikai eljárás, ami a tárgyak felületének hősugárzását, illetve hőmérséklet eloszlását hőkamerával jeleníti meg. Termogram Ld. a Hőkép, 41. oldal. Transzmisszió (T) Egy anyag infra sugárzással szembeni áteresztő képessége. Függ az anyag vastagságától és fajtájától egyaránt. A legtöbb anyag nem ereszti át a hosszú hullámú infra sugárzást. V Valós testek Ld. a Szürke test sugárzó, 48. oldal. 49
3.2 Emissziós tényező táblázat Az alábbi táblázat iránymutatóként szolgál az infra mérések során az emissziós tényező beállításához. Néhány gyakran előforduló anyag emissziós tényezőjét (ε) tartalmazza. Minthogy az emissziós tényező függ a hőmérséklettől és a felület struktúrájától, így az itt felsorolt értékek csak irányértékek lehetnek a hőmérsékleti viszonyok vagy - különbségek mérése során. A hőmérséklet abszolút értékének méréséhez az anyag emissziós tényezőjét pontosan meg kell határozni. Anyagfajta (az anyag hőmérséklete) Emissziós tényező Alumínium, hengerelt sima (170 C) 0.04 Alumínium, nem oxidált (25 C) 0.02 Alumínium, nem oxidált (100 C) 0.03 Alumínium, erősen oxidált (93 C) 0.20 Alumínium, erősen polírozott (100 C) 0.09 Pamut (20 C) 0.77 Beton (25 C) 0.93 Ólom, durva (40 C) 0.43 Ólom, oxidált (40 C) 0.43 Ólom, szürkén oxidált (40 C) 0.28 Króm (40 C) 0.08 Króm, polírozott (150 C) 0.06 Jég, sima (0 C) 0.97 Vas, lecsiszolt (20 C) 0.24 Vas, öntött kéreggel (100 C) 0.80 Vas, hengerelt réteggel (20 C) 0.77 Gipsz (20 C) 0.90 Üveg (90 C) 0.94 Gránit (20 C) 0.45 50
Anyagfajta (az anyag hőmérséklete) Emissziós tényező Gumi, kemény (23 C) 0.94 Gumi, lágy, szürke (23 C) 0.89 Öntöttvas, oxidált (200 C) 0.64 Fa (70 C) 0.94 Parafa (20 C) 0.70 Hűtőtest, fekete, eloxált (50 C) 0.98 Vörösréz, enyhén elszíneződött (20 C) 0.04 Vörösréz, oxidált (130 C) 0.76 Vörösréz, polírozott (40 C) 0.03 Vörösréz, hengerelt (40 C) 0.64 Műanyagok: PE, PP, PVC (20 C) 0.94 Lakk, kék, alumínium fólián (40 C) 0.78 Lakk, fekete, matt (80 C) 0.97 Lakk, sárga 2 rétegben, Alumínium fólián (40 C) 0.79 Lakk, fehér (90 C) 0.95 Márvány, fehér (40 C) 0.95 Falazat (40 C) 0.93 Sárgaréz, oxidált (200 C) 0.61 Olajfesték (minden színben) (90 C) 0.92... 0.96 Papír (20 C) 0.97 Porcelán (20 C) 0.92 Homokkő (40 C) 0.67 Acél, hőkezelt felülettel (200 C) 0.52 Acél, oxidált (200 C) 0.79 Acél, hidegen hengerelt (93 C) 0.75... 0.85 Agyag, égetett (70 C) 0.91 Transzformátor-lakk (70 C) 0.94 Tégla, habarcs, vakolat (20 C) 0.93 Cink, oxidált 0.1 51