Spektrálna termografia

V praxi si bezkontaktné meranie pomocou termokamery často vyžaduje presné meranie povrchovej teploty aj v prípade materiálov s vysokou priepustnosťou alebo odrazivosťou v infračervenom spektrálnom rozsahu. Termografiu je často užitočné použiť aj na získanie údajov o teplote objektov za sklom, plameňom, plynom atď.

Pri termografických meraniach za takýchto podmienok je mimoriadne dôležitá spektrálna charakteristika.

Spektrálne rozdelenie energie podľa Planckovho zákona žiarenia existuje len teoreticky. Merané objekty alebo materiály existujú v praxi ako tzv. "sivé telesá" alebo majú emisivitu, ktorá sa mení v závislosti od vlnovej dĺžky. Spektrálna termografia detekuje infračervené žiarenie vo vybraných oblastiach vlnovej dĺžky. Tieto rozsahy majú definovanú optimálnu emisivitu, najmä v tzv. absorpčné pásy.

• Spektrálna termografia poskytuje presné meranie materiálu
• Umožňuje merania v oblastiach s vysokou emisivitou alebo transmisivitou
• Umožňuje meranie plynov a plameňov, ako aj na skle a cez sklo so spektrálnymi filtrami

Meranie objektov s vysokou emisivitou

Hodnoty emisivity materiálov sa v infračervenom spektre značne líšia. Niekedy môžu byť merania rušené žiarením pozadia z prostredia s nízkou emisivitou. Na elimináciu tohto žiarenia môžu infračervené systémy obsahovať tzv. spektrálne filtre, ktoré prepúšťajú do detektora len žiarenie s vysokou emisivitou.

Meranie "cez sklo" alebo "za sklom"

Výber spektrálnych rozsahov termokamier, v ktorých je priepustnosť určitého materiálu obzvlášť vysoká, umožňuje termografické merania objektov za ďalším materiálom (napr. sklom). Napríklad vlákno lampy sa dá merať bez toho, aby bolo meranie ovplyvnené okolitým chladnejším sklom.

Príklad merania - výroba výbojok

Na následné demonštrácie meraní výbojov sa použila fotónová kamera X6580 so sadou špeciálnych filtrov. Najprv sa merala lampa bez filtra, t. j. v plnom spektre 1,5 až 5 μm alebo v zúženom spektre 3 až 5 μm (obmedzenie šošoviek). Okrem toho sa v rámci tzv. Na sklenenom filtri, ktorý umožňuje merať na povrchu skla, bol na tento účel do otočného filtračného mechanizmu kamery vložený horný priepustný filter s vlnovou dĺžkou 4,9 μm. Okrem toho sa v rámci tzv. Cez sklenený filter, ktorý je úzkopásmovým filtrom s vlnovou dĺžkou 2,35 μm. (Predpokladom je, že je k dispozícii aj širokopásmový objektív pokrývajúci celé spektrum detektora od 1,5 μm). Úzkopásmový filter prepúšťa do detektora len signál danej vlnovej dĺžky a blokuje ostatné. Šírka pásma je definovaná v rozsahu vlnových dĺžok. Pásmový filter možno vytvoriť aj vhodnou kombináciou horných a dolných pásmových filtrov.

Konkrétne sa merali elektródy a plazma medzi nimi spolu s krycím sklom výbojky.

Na obrázkoch 2 až 5 sú znázornené možnosti bezkontaktného merania teploty žiarovky, jej vlákna a teploty na skle pomocou spektrálnej termografie. Na obrázku 1 je referenčný obrázok, ktorý v tomto prípade ukazuje nedostatky konvenčnej termografie bez spektrálnych filtrov.

Spektrálna termografia rozširuje možnosti klasickej termografie. Umožňuje bezkontaktné meranie povrchovej teploty aj v prípadoch, keď klasický prístup infračervenej detekcie pomocou termovíznej kamery neposkytuje dostatočne presné a kvalitné výsledky. To otvára možnosť merania povrchovej teploty objektov na skle a za sklom, ako aj napríklad detekcie plynov detegovateľných infračerveným žiarením a mnoho ďalšieho.