Jak správně nastavit termokameru – a proč na tom záleží
Termokamera je zajímavý a velmi užitečný nástroj. Umožňuje nám vidět teplo , tedy něco, co lidské oko nevidí. Ať už ji používáme pro technickou diagnostiku, inspekci budov, elektro rozvody nebo hledání úniků tepla, platí jedno zásadní pravidlo:
Bez správného nastavení a porozumění podmínkám může termokamera lhát.
A co je horší – může to vypadat jako pravda, které nemáme problém uvěřit a udělat tím velkou chybu, která nás může stát peníze a nebo zdraví. V tomto článku se podíváme na to, jak a proč může být obraz z termokamery zkreslený , i když zařízení technicky funguje správně.
Termokamera není fotoaparát
Termokamera nesnímá teplotu přímo – snímá infračervené záření , které povrchy vyzařují . výsledný je pak přepočítáním intenzity signálu záření na teplotu pomocí zadaných parametrů. Aby tedy kamera ukazovala teplotu správně, musí být známé a správně nastavené minimálně jako:
- Emisivita povrchu (vlastnost materiálu vyzařovat IR záření),
- Okolní teplota, která se může od pozorovaného materiálu odrazit ,
- Vzdálenost objektu a atmosférické podmínky ,
Bez toho může i sebelepší termokamera ukázat naprosto nesmysly. A nebude to chyba termokamery, bude to chyba nastavení a podmínek měření.
Jeden matoucí příklad z praxe: Jak je možné, že mi termokamera ukáže - 40 °C na střeše v létě?
Během jasného letního dne zamíříte termokameru na střechu s lesklým kovovým plechem (třeba rámů oken světlíků) a ukáže kamera –40 °C . Zdá se vám to jako nesmysl? Je kamera vadná?
Z pohledu fyziky je to naprosto správný výsledek – kamera zachytila odraz studeného nebe (vysoké vrstvy atmosféry mají efektivní zářivou teplotu okolo –40 až 50 °C). Kovové materiály s nízkou emisivitou (např. hliník, nerez, pozinkovaný plech) totiž téměř nevyzařují své teplo, ale perfektně odrážejí okolí.
je, že kamera nezměřila teplotu kovového rámu, ale teplota toho, co se shoduje v ní zrcadlí . A to může být obloha, mraky nebo třeba i pozorovatel sám.
Existují i další běžné "logické nesmysly", které dávají fyzikální smysl
- Fasáda je nerovnoměrně tepelně „flekatá“, ačkoli na ni celý den svítilo slunce
Slunce sice celý den hřálo, ale jistě není rovnoměrně a možná ještě nyní svítí na nějakou část fasády. Nebo jako v předchozím případě je část fasády ovlivněna odrazem otevřené oblohy. Pokud navíc měříme se špatně nastavenou emisí, může kamera ukázat úplně jinou teplotu, než by člověk čekal. Můžeme nabýt dojmu, že dům má špatně nainstalované zateplovací prvky nebo že jsou někde úniky tepla, ale pravda to nemusí být. Proto měříme domy ve chvíli, kdy slunce ne a dům je v svítím stavu, ideálně brzy ráno před východem slunce.
- Teplé okno jako místo úniku tepla
Skleněné plochy sice mají vysokou emisivitu, ale vykazují i vysokou odrazivost . Termokamera pak místo reálné teploty skla ukáže odražené teplo z interiéru nebo samotného operátora , pokud se do skla dívá pod určitým úhlem. Můžete tak díky termokameře „vidět ve skle ducha“, ale teplotu skla bez jeho povrchové úpravy nezměříte.
- Chladná část solárních panelů
Předpokládáme, že rovnoměrně osvícené fotovoltaické panely budou i na termokameře vykazovat stejnou teplotu a přitom panely, které jsou od pozorovatele vzdálenější jsou studenější. Můžeme to považovat za chybu panelů, ale ono to tak není. Jde o to, že emisevita (schopnost vyzařovat) má i úhlovou závislost az čím většího úhlu (od kolmice) se díváme, tím nižší je intenzita detekovaného záření. V pořádku je pozorování pod úhlem max. 40° od kolmice, větší úhel už může způsobit právě tuto chybu.
- "Vadné" podlahové topení, které někde hřeje a někde nehřeje
Když je podlahové topení překryté kobercem a jiná část je pod dlažbou, může se některá část jevit na snímku jako chladnější než druhá. Každý povrch vyzařuje tepelné záření jinak, s jinou intenzitou. Topení topí všude stejně, ale schopnost toto teplo vyzařovat, závisí na povrchu (na emisivitě) a to nám umožňuje měření termokamery.
Co všechno tedy znamená přesnost měření?
Pokud se má termokamera používat pro kvantitativní měření (měření teploty ve stupních Celsia) , je nutné vždy nastavit:
- Emisivitu : např. 0,95 pro matné materiály, 0,10–0,30 pro lesklé kovy
- Odraženou teplotou (odražená teplota): nastavuje se podle toho, co se od povrchu odrazu
- Vzdálenost : větší vzdálenost = více absorpce ve vzduchu
- Relativní vlhkost a okolní teplota : kvůli korekci absorpce IR záření
A dodržet podmínky měření, které jsou specifické vždy pro konkrétní aplikaci. Špatně o konkrétní tyto parametry mohou změnit výsledek desítky stupňů .
5. Tipy pro správné použití
- Měřte vždy téměř k povrchu – odraz odraz i rozptyl záření; měření zcela kolmo může způsobit nežádoucí odraz operátora/drona/kamery
- Pokud je povrch lesklý (např. kov), překryjte ho izolační páskou s vysokou emisí (např. elektrikářská černá páska)
- Neprovádějte měření na přímém slunci – povrchy se ohřívají nerovnoměrně, a odrazy mohou zmást interpretaci
- Zkontrolujte, co se odraží v zorném poli kamery – to, co vidí kamera, není vždy to, co si myslíte
- Nezaměňujte vizuální podobu snímku (barevnou paletu) s přesností – barva není teplota, ale vizualizace
Závěr: Termokamera je skvělý sluha – a velmi špatný pán
Pokud termokamer použijete bez základních znalostí a správného nastavení, můžete vás velmi rychle a snadno oklamat – a to i ve věcech, které se zdají „logické“. Naopak s dobře provedeným nastavením a pochopením fyzikálních principů se z ní stává mimořádně přesný nástroj nejen pro detekci závad, ale i pro hlubší porozumění tepelným procesům kolem nás. nelze očekávat, že termokamerou pouze vezmete do ruky a měříte – tak to nefunguje. A mohli měření termokamerou věřit a byla pro Vás dobrým partnerem, je tedy vhodné a důležité mít kameru kalibrovanou (vědět, jako má sama o sobě odchylku od přesných hodnot laboratoří) a také být poučeným technikem. Nabídka školení najdete na našich stránkách www.w-technika.cz a nabídka možností kalibrace na webu www.w-kalibrace.cz .
