Měření termokamerou

Nabízíme měření termokamerou za účelem bezdotykového měření teploty (cílem je prosté vyhodnocení povrchové teploty) a nebo technické diagnostiky (teplota je měřena pro vyhodnocení technického stavu zařízení) v oborech jako je energetika, stavebnictví, teplárenství, zemědělství a lesnictví a věda a výzkum. Při měření vycházíme z technické normy ISO 18434-1, vojenského standardu MIL-STD-2194, případně dalších norem, které se vztahují na daný typ diagnostikovaného zařízení.

Nabízíme: letecké práce za využití dronu. Mezi naše obory patří energetika, teplárenství, stavebnictví, věda a výzkum, precizní lesnictví i zemědělství a samozřejmě i klasické služby v oblasti leteckého filmu a videa. Kontaktujte nás pro cenovou nabídku nebo další informace o naší činnosti.

Fyzikální princip měření termokamerou

Měření termokamerou je realizováno za účelem bezdotykového stanovení povrchové teploty diagnostikovaných objektů. Termokamera je měřicí přístroj, který zaznamenává tepelné záření z povrchu těchto předmětů a na základě měřením stanovené intenzity tepelného záření a tzv. parametrů měření (emisivita a odražená zdánlivá teplota) je pak termokamera schopna stanovit povrchovou teplotu. Snímek, který je termokamerou pořízen, pak nazýváme termogram. V současné době má termokamera vždy i fotoaparát, proto je zároveň v jeden okamžik pořizován termogram i fotografie (či RGB snímek).

Podstatnými parametry termokamery je její přesnost měření (obvykle +-2°C), rozlišení (dnes je standardem a zároveň nejvyšším běžně dostupným rozlišením 640x512px), teplotní citlivost (tj. informace o nejmenších teplotních rozdílech které je schopna termokamera zaznamenat, obvyklá hodnota je 0,05 °C a lepší). Dalším podstatným parametrem je rozsah vlnových délek, v nichž daná termokamera pracuje, obvykle je to rozsah vlnových délek 7-14 μm, přičemž je použit mikrobolometrický senzor.

Z právě řečeného vyplývá, že termokamera neměří teplotu přímo, ale teplota je termokamerou stanovena na základě naměřené intenzity tepelného záření ze snímaného povrchu a dvou zadaných parametrů měření, tj. 1) emisivity a 2) odražené zdánlivé teploty (vedle toho existují ještě parametry, které modelují vliv atmosféry, tyto se však pro běžné měření obvykle zanedbávají, neboť jejich vliv je pro standardní podmínky malý. Jedná se o 3) vzdálenost, 4) atmosférickou vlhkost a 5) atmosférickou teplotu).

Měření termokamerou – princip a postup

Termokameru využíváme v technické diagnostice všude tam, kde je teplota důležitým kritériem pro posouzení technického stavu daného zařízení. Měření rozdělujeme na kvantitativní a kvalitativní. Při kvantitativním měření stanovuje termokamera skutečnou povrchovou teplotu (obvykle s požadavkem na co nejvyšší přesnost a tedy s požadavkem na co nejpřesnější nastavení parametrů měření), při kvalitativním měření pracujeme pouze ze zdánlivou teplotou (změnami barev v termogramu). Typickou aplikací kvantitativního přístupu je měření teploty na rozvodech vysokého napětí, typickou aplikací pro kvalitativní měření je pak např. lokalizace úniků média z teplovodů. Oba přístupy mají své ukotvení v technické normě ČSN ISO 18434-1.

Pro dané měření zvolíme vhodný přístup a postup měření dle mezinárodních standardů či uznávaných postupů měření. V oboru technické diagnostiky působí naši pracovníci již 13 let. Součástí našeho měření je také protokol o měření v předem domluveném rozsahu. Celkový postup realizace zakázky se skládá z následujících pěti kroků:

1. Konzultace se zákazníkem, případná návštěva místa měření
2. Stanovení postupu měření, volba vhodné měřicí techniky, nastavení parametrů měření dle dané situace
3. Provedení měření, sběr dat na dané lokalitě či v daných lokalitách
4. Vyhodnocení, stanovení jednotlivých problémů, diagnostika zařízení z naměřených dat
5. Vypracování protokolu o měření, vyznačení a diskutování každého problému zvlášť

Námi vypracovaný protokol o měření pak vychází z požadavků dle technické normy ISO 18434-1 a stanoveného rozsahu se zákazníkem. Jeho obsahem je pak: 1) tabulka s přehledem diagnostikovaných zařízení s vyznačenými diagnostikovanými závadami, 2) podrobné snímky diagnostikovaných zařízení spolu s 3) termogramem, RGB snímkem a zvolenými parametry měření, 4) podrobností o lokalitě, čase a povětrnostních podmínkách a 5) s informacemi o termodiagnostikovi a jeho kvalifikaci.

Typickým příkladem měření termokamerou je lokalizace úniků vody z podzemního teplovodu. Měření vychází z úvahy, že v místě, kde z teplovodu voda uniká, dochází k nárůstu teploty na povrchu zeminy. Teplotní změny jsou ale obvykle poměrně malé a problém je viditelný obvykle z 10 a více metrů, nezbytné je tak použití dronu s termokamerou.

Přístup k údržbě technologií a jejích částí můžeme rozdělit na reaktivní, preventivní a prediktivní. Podrobněji se rozdílům v jednotlivých přístupech věnujeme v samostatném článku: Tři přístupy k údržbě technologických celků a jejich součástí. Termokamera nachází uplatnění při všech těchto typech údržby, její využití je však obvykle nejefektivnější u prediktivní údržby. Nezastupitelná je ale i u reaktivní údržby, tj. za situace, kdy například došlo k porušení podzemního teplovodu, podlahového topení nebo snížení výkonu fotovoltaické elektrárny.

Aplikační využití měření termokamerou

Typické aplikace, kde měření termokamerou používáme, často pak v kombinaci s dronem, jsou zejména:

• diagnostika fotovoltaických elektráren,
• inspekce zatékání do plochých střech,
• kontrola prvků distribuční a přenosové soustavy,
• inspekce, mapování a pasportizace budov,
• inspekce produktovodů a tepláren,
• termovizní diagnostika,
• kontrola mostních konstrukcí.

Přenáška: Fyzikální souvislosti bezdotykového měření teploty

Ing. Jan Sova, jeden z našich pracovníku v oblasti technické diagnostiky, přednášel o problematice bezdotykového měření termokamerou na ČVUT. Záznam z přednášky je k dispozici online na YouTube na kanálu ČVUT. Přednáška je věnována zejména teoretickým základům bezdotykového měření teploty, vysvětlení rovnice termografie a základním fyzikálním vztahům. V rámci přednášky je kladen také důraz na problematiku nastavení emisivity a odražené zdánlivé teploty.

Literatura

1. MIL-STD-2194 – MILITARY STANDARD: INFRARED THERMAL IMAGING SURVEY PROCEDURE FOR ELECTRICAL EQUIPMENT (12 FEB 1988)
2. ISO 18434-1 – Condition monitoring and diagnostics of machines — Thermography — Part 1: General procedure
3. Fyzikální souvislosti bezdotykového měření teploty, Ing. Jan Sova, přednáška v rámci fyzikálních čtvrtků
4. ČSN EN 13187 – Tepelné chování budov – Kvalitativní určení tepelných nepravidelností v pláštích budov – Infračervená metoda
5. Dron s termovizí – článek o problematice dronu s termovizí

Výzkumné zprávy a certifikované metodiky z oboru

Naši pracovníci se podíleli na vývoji následujících certifikovaných metodik a výzkumných zpráv v impaktovaných periodikách:

Metodika detekce vodního stresu polních plodin termokamerovým systémem, Lukáš Jan, Haberle Jan; Chrpová Jana; Kroulík Milan; Brant Václav; Sova Jan, certifikovaná metodika, publikaci bylo Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským uděleno osvědčení č. 62067/2019-MZE-18144

Metodika pro detekci zrn napadených patogeny z rodu Fusarium u pšenice (pomocí termokamery), Jana Chrpová, Jana Palicová, Martina Trávníčková, Jan Lukáš, Ondřej Veškrna, Kamil Horák, Jan Sova, certifikovaná metodika, publikaci bylo Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským uděleno osvědčení č. 158625/2018

Use of aerial thermography to reduce mortality of roe deer fawns before harvest, Cukor, J., Bartoška, J., Rohla, J., Sova, J., Machálek, A. PeerJ, 2019

The topography change of electrode tips at resistance welding of deep drawn steel DC05+ZE, Kolaříková, M., Kolařík, L., Králík, V., Sova, J., METAL 2020 – 29th International Conference on Metallurgy and Materials, Conference Proceedings, 2020

Non-destructive inspection by infrared thermography of resistance spot welds used in automotive industry, Forejtová, L., Zavadil, T., Kolařík, L., Sova, J., Vávra, P. Acta Polytechnica, 2019, 59(3), pp. 238–247

The correction of the influence of wind on thermographic measurement, Kyncl, J., Vetoschkin, L., Musalek, L., Bryscejn, J., Sova, J., Proceedings – 2016 17th International Scientific Conference on Electric Power Engineering, EPE 2016, 2016, 7521772