Čeština
Slovenčina
Termografie je obecně chápána jako metoda bezkontaktního měření teploty povrchů pomocí infračerveného záření. V této podobě se jedná o tzv. pasivní termografii, kdy kamera pouze zaznamenává tepelné záření, které objekt sám vyzařuje v důsledku své teploty. Existuje však i jiný přístup – aktivní termografie, která se nespoléhá pouze na přirozené teplotní rozdíly, ale využívá řízené tepelné buzení objektu.
Podstatou aktivní termografie není samotná absolutní teplota, ale časová odezva objektu na dodané teplo. Právě tato odezva nese informaci o vnitřní struktuře materiálu a umožňuje detekovat vady, které nejsou na povrchu viditelné.
Základní princip aktivní termografie
Aktivní termografie vychází z obecného fyzikálního faktu: šíření tepla v materiálu závisí na jeho vlastnostech a vnitřní struktuře. Pokud je materiál homogenní, teplo se v něm šíří předvídatelným způsobem. Jakákoli vnitřní nehomogenita – například dutina, trhlina, jiný materiál nebo špatně spojené rozhraní – tento proces naruší.
V praxi aktivní termografie spočívá v tom, že je sledovaný objekt záměrně tepelně buzen, typicky mírným ohřevem. Tento ohřev nemusí být výrazný – často se jedná o změny teploty v řádu jednotek stupňů. Následně se pomocí termokamery sleduje, jak se teplota povrchu mění v čase.
Rozdíly v rychlosti ohřevu nebo chladnutí nejsou náhodné. Jsou důsledkem toho, že teplo je ve vnitřní struktuře objektu vedeno, akumulováno nebo blokováno různě. Aktivní termografie se tedy nesnaží „vidět dovnitř“ přímo, ale nepřímo z povrchové odezvy usuzuje na děje probíhající pod povrchem.
Proč je nutné tepelné buzení
U pasivní termografie je pozorovatelný kontrast dán okolními podmínkami – slunečním zářením, prouděním vzduchu, vnitřním vytápěním nebo provozním zahříváním zařízení. Pokud tyto vlivy nejsou dostatečné nebo jsou nekontrolovatelné, vnitřní vady se nemusí projevit vůbec.
Aktivní termografie tento problém řeší tím, že teplotní podmínky vytváří cíleně a kontrolovaně. Díky tomu lze:
-
vyvolat měřitelnou tepelnou odezvu i u jinak teplotně homogenních objektů,
-
opakovat měření za srovnatelných podmínek,
-
analyzovat nejen prostorové, ale i časové chování teploty.
Důležité je, že nejde o „silné zahřívání“, ale o řízený podnět, jehož intenzita je volena tak, aby neovlivnila samotný objekt ani jeho vlastnosti.
Jak vnitřní vady ovlivňují teplotní odezvu
Vnitřní vady se z hlediska aktivní termografie projevují tím, že mění lokální tepelný tok. Typickým případem je vzduchová dutina nebo delaminace. Vzduch má výrazně nižší tepelnou vodivost než většina pevných materiálů, a proto představuje tepelnou bariéru.
Při ohřevu povrchu se teplo v místě takové vady šíří pomaleji do hloubky. Povrch nad vadou se proto může ohřívat rychleji nebo naopak chladnout pomaleji než okolí. U jiných typů vad, například vměstků materiálu s vyšší tepelnou vodivostí, může být efekt opačný.
Klíčové je, že rozdíly nejsou dány samotnou teplotou, ale jejím časovým vývojem. Aktivní termografie proto často pracuje s časovými sekvencemi snímků a jejich následnou analýzou.
Co lze aktivní termografií reálně detekovat
Aktivní termografie je citlivá na vady, které mají tepelný kontrast vůči okolnímu materiálu. Typicky se jedná o:
-
dutiny a póry,
-
praskliny a trhliny,
-
odlepení nebo delaminace vrstev,
-
vměstky jiného materiálu,
-
korozi pod povrchem,
-
nehomogenity v kompozitních materiálech.
Je důležité zdůraznit, že hloubka detekce je omezená. Tepelné vedení je difuzní proces a informace o hlubokých strukturách se na povrchu rychle rozmazává. Aktivní termografie je proto nejúčinnější pro vady ležící relativně blízko povrchu, typicky v řádu milimetrů až jednotek centimetrů – v závislosti na materiálu a způsobu buzení.
Interpretace výsledků a její úskalí
Na rozdíl od běžného „termálního snímku“ vyžaduje aktivní termografie pečlivou interpretaci. Povrchový teplotní kontrast nemusí vždy znamenat vadu – může být způsoben například nerovnoměrným ohřevem, rozdílnou emisivitou povrchu nebo prouděním vzduchu.
Správné použití aktivní termografie proto stojí na:
-
vhodné volbě buzení,
-
znalosti materiálových vlastností objektu,
-
časové analýze teplotního pole,
-
kritickém vyhodnocení výsledků.
Metoda sama o sobě „nedává odpověď“, ale poskytuje data, ze kterých lze při správném postupu vyvozovat závěry o vnitřní struktuře.
Závěr
Aktivní termografie je fyzikálně dobře podložená metoda, která využívá řízené tepelné buzení a následnou analýzu teplotní odezvy povrchu. Její síla spočívá v tom, že umožňuje nepřímo odhalovat vnitřní vady materiálů bez jejich porušení.
Nejde o univerzální nástroj, ale o metodu, která při správném použití dokáže poskytnout informace, jež jsou jinými nedestruktivními technikami obtížně dostupné. Základní princip je přitom jednoduchý a obecně platný:
materiál s vnitřní vadou reaguje na tepelné buzení jinak než materiál homogenní.
