Warmtebeeldcamera's

Warmtebeeldcamera's kunnen infraroodstraling detecteren en meten. Infrarode straling is energie die door voorwerpen wordt uitgezonden, en warmtebeeldcamera's maken hiervan gebruik om beelden te maken die de temperatuur van die voorwerpen weergeven. De technologie van de thermische camera werd aanvankelijk ontwikkeld voor het leger en later overgenomen in diverse industriële sectoren. Industriële toepassingen zijn onder meer het opsporen van de oxidatie van hoogspanningsschakelaars, het controleren op gebreken in de isolatie, het opsporen van oververhitte verbindingen, het scannen op gas- of andere lekken in industrieën, enz.

Inhoudsopgave

• Wat is een warmtebeeldcamera?
• De geschiedenis van warmtebeeldcamera's
• Hoe werken warmtebeeldcamera's?
• Selectiecriteria
• Toepassingsvoorbeelden
• FAQs

Wat is een warmtebeeldcamera?

Een warmtebeeldcamera is een optisch instrument dat wordt gebruikt om voorwerpen te detecteren en weer te geven op basis van hun temperatuur. De infrarode straling die zij uitzenden, kan worden gedetecteerd door een warmtebeeldcamera, die deze informatie omzet in een beeld dat de operator van de camera kan bekijken, afhankelijk van de resolutiemogelijkheden van de camera.

Warmtebeeldcamera's werden gewoonlijk gebruikt voor militaire bewaking om warmte van vijanden in totale duisternis te detecteren. Later werden zij echter voor diverse industriële toepassingen gebruikt. Warmtebeeldcamera's worden bijvoorbeeld gebruikt in de elektrotechnische industrie om verkeerd beveiligde verbindingen op te sporen. Ze worden ook gebruikt om door rook en andere deeltjes heen te kijken die anders iemands zicht zouden blokkeren.

Een warmtebeeldcamera (TIC), ook wel thermische camera genoemd, detecteert de warmtesignatuur van een voorwerp en geeft deze weer op een monitor of op een uitvoerapparaat zoals een afdruk, grafiek, enz. Een voorbeeld van zo'n camera is de UNI-T UTi120P thermische camera.

De geschiedenis van warmtebeeldcamera's

Het woord "thermisch" komt van het Griekse woord therma, dat warmte betekent. Warmtebeeldcamera's bestaan al meer dan een eeuw. Het eerste patent op thermische beeldvorming werd in 1859 aangevraagd door Leopoldo Nobili.

Het principe van warmtebeeldcamera's is gebaseerd op het concept dat elk voorwerp warmte afgeeft met een bepaalde snelheid. Met andere woorden, verschillende dingen zullen verschillende hoeveelheden warmte afgeven wanneer ze tot een bepaalde temperatuur worden verhit. Voorwerpen van dezelfde temperatuur met verschillende samenstelling en structuur zenden verschillende warmtestraling uit, waardoor een specifieke vingerafdruk voor identificatiedoeleinden kan worden verkregen. Het thermische emissiespectrum hangt af van de straling en niet van de samenstelling. Het is een deel van het lichtspectrum, onderverdeeld in golflengten. Zichtbaar licht is wat wij met onze ogen zien, en infrarood is voor thermische beeldvorming. Dus, thermische camera's vergroten wat we kunnen zien.

Hoe werken warmtebeeldcamera's?

Thermische beeldcamera's werken met twee sensoren: de thermische infraroodstralingssensor (die thermische straling detecteert bij golflengten van meer dan 2500 nm). Zij werken op soortgelijke wijze als een beeldsensor (die in traditionele digitale camera's wordt gebruikt om beelden in zichtbaar licht vast te leggen), maar deze wordt vervangen door een thermische sensor om thermische straling bij langere golflengten te detecteren.

Thermische camera's detecteren infraroodstraling met behulp van een array van sensoren die gewoonlijk worden aangeduid als een focal plane array. De warmte van een persoon, plaats of ding wordt geabsorbeerd door infraroodstraling en vervolgens gedetecteerd door de camerasensor. Door infrarode warmte-emissies van het oppervlak van een voorwerp te detecteren, worden deze weergegeven op een monitor of een uitvoerapparaat, zoals een afdrukgrafiek enz.

Een thermische camera produceert een high-definition beeld van alle voorwerpen op basis van hun temperatuur. Hoe heter een voorwerp wordt, hoe helderder het lijkt op het warmtebeeld, maar hoe koeler een voorwerp wordt, hoe donkerder het lijkt, waarbij rood heet is, blauw koud, en al het andere daartussenin wordt weergegeven als oranje, geel en groen, zoals te zien is in figuur 2

Gebruik van thermische camera's overdag en 's nachts

Warmtebeeldcamera's produceren warmtebeelden in volledige duisternis door de warmtestraling te registreren die door voorwerpen wordt uitgezonden. Thermische beeldvorming detecteert de warmte die door een waargenomen voorwerp wordt afgegeven. Het wordt ook wel infraroodthermografie genoemd. Elk voorwerp met een temperatuur zendt warmte uit, onzichtbaar voor het blote oog. Deze thermische energie kan worden waargenomen door een thermische camera die ze in verschillende kleuren detecteert en weergeeft, voorheen zwart en wit. Dankzij deze technologie kunnen thermische camera's op verschillende manieren worden gebruikt, onder meer om 's nachts te zien. Warmtebeeldcamera's worden gebruikt voor toepassingen overdag en 's nachts, afhankelijk van de instellingen van het warmtebeeld.

Door muren, glas, onder water, of andere objecten?

Eerst en vooral: een warmtebeeld toont temperatuurverschillen in plaats van temperatuur. Als de binnenmuren van uw huis bijvoorbeeld warm zijn (zeg 50 graden Celsius) en de buitenmuren koud (bij ongeveer -10 graden Celsius), zou het warmtebeeld één dikke lijn (als de muur) laten zien, wat aangeeft dat er veel warmte door de muren wordt geperst. Een thermische camera kan niet door glas of water kijken omdat deze materialen infrarode straling blokkeren.

Selectiecriteria

• Resolutie: De kwaliteit van het beeld dat door de warmtebeeldsensor wordt geproduceerd, hangt af van de resolutie van de detectorsensor. Dankzij de hoge sensorresolutie is een enkel punt op een beeld scherper en preciezer, zodat een operator preciezere metingen kan uitvoeren en betere beslissingen kan nemen. Sensorresolutie is niet hetzelfde als schermresolutie. Detectorresolutie bepaalt de kwaliteit van displays met hoge resolutie.
• Temperatuurbereik:Het zal niet altijd nodig zijn om zeer hoge warmteniveaus te meten in alle toepassingen. Om een groter temperatuurbereik te kunnen bieden, zullen beeldvormende toestellen duurdere sensoren gebruiken, en dit zal in de prijs van het instrument tot uiting komen. Warmtebeeldcamera's zijn verkrijgbaar voor temperaturen van -20°C (-4°F) tot 1.700°C (3.100°F), afhankelijk van de specificaties en instellingen van de camera.
• Gevoeligheid: De gevoeligheid van een infraroodsensor beschrijft het kleinste temperatuurverschil dat hij kan detecteren. Een toestel met een hoge thermische gevoeligheid kan kleinere temperatuurverschillen detecteren en daardoor een nauwkeuriger beeld geven. Hoe lager het milliKelvin (mK) nummer van een camera, hoe gevoeliger hij zal zijn. Als gevolg van het lagere mK-getal zal de camera meer kleuren op zijn scherm weergeven en een breder scala van temperatuurverschillen detecteren.
• Optische vergroting: x1 of x5. Dus voor elke millimeter van de hoogte van het object dat wordt afgebeeld, zal het 5 millimeter hoog zijn in de warmtebeeldgegevens die door een thermische camera worden gegenereerd.
• Nauwkeurigheid: warmtebeeldcamera's bieden een thermische radiometrische nauwkeurigheid van ±2°C (3,6°F) of beter.
• Emissiviteit: Emissiviteit van een materiaal is de effectiviteit van het uitstralen van energie als thermische straling. Met warmtebeeldcamera's kunnen gebruikers verschillende emissiviteitswaarden selecteren. Hoofdzakelijk afhankelijk van het objecttype en de gewenste thermische gegevens die nodig zijn voor thermische analyse. De meeste thermische camera's stellen de standaard emissiviteitswaarde in op 0,95, die kan worden aangepast van 0,10-1,00 voor verschillende toepassingen.
• Scherpstellen: Warmtebeeldcamera's hebben een instelbare focus, waardoor de thermische emissiebron die wordt afgebeeld, op verschillende afstanden van dichterbij kan worden bekeken.
• Video-output: warmtebeeldcamera's kunnen livebeelden in real-time produceren. Thermische beeldvormingstechnologie detecteert thermische energie in plaats van zichtbaar licht, wat de basis is van traditionele camera's.

Toepassingsvoorbeelden

Warmtebeeldcamera's worden voor diverse toepassingen gebruikt, onder meer bij brandbestrijding, reddingsoperaties, nachtzicht, bewaking, enz.

• Reddingsoperaties: Zij zijn ook een doeltreffend instrument op het gebied van wetenschap en techniek voor de thermische analyse van voorwerpen die worden geïnspecteerd. Warmtebeeldcamera's voor brandbestrijding kunnen worden gebruikt om mensen die in een brandend gebouw vastzitten te lokaliseren zonder te dichtbij te komen, waardoor de kans op verwondingen en dodelijke slachtoffers onder brandweerlieden tijdens reddingsoperaties tot een minimum wordt beperkt.
• Brandbestrijding:Thermische gegevens van thermische camera's kunnen worden gebruikt om hotspots op daken of andere gebieden met een hoog risico te detecteren voordat het grote branden worden, waardoor zowel tijd/geld als verlies van infrastructuur wordt bespaard.
• Industriële toepassingen: Veel warmtebeeldsystemen zijn apparatuur voor algemeen gebruik en zijn zeer geschikt voor industriële omgevingen. Ze zijn gebouwd om lang mee te gaan en zijn zeer goed bestand tegen industriële situaties met veel schokken.
• leidingen en pijpen: Met behulp van een thermische camera kan men een beeld opnemen en bestuderen hoe de warmte in een leidingstelsel wordt verdeeld om onregelmatige warmtepatronen op te sporen die in de toekomst storingen kunnen veroorzaken.
• Geneeskunde: Thermische camera's worden ook gebruikt in de geneeskunde voor de diagnose en behandeling van medische aandoeningen zoals borstkanker, huidaandoeningen en onvruchtbaarheid. Ze worden ook aangetroffen in commerciële ruimten zoals magazijnen om oververhitte machines of isolatielekken op te sporen.
• Militaire en civiele vluchttoepassingen: Een van de interessantere thermische beeldvormingssystemen is het FLIR of Forward-Looking Infrared systeem. FLIR maakt gebruik van infraroodcamera's die aan een vliegtuig, helikopter of boot zijn bevestigd om aan de hand van de hoeveelheid warmte die zij afgeven te detecteren waar dieren zich onder de vegetatie kunnen verstoppen of of waar iemand zich 's nachts in het bos bevindt.

FAQs

Hoe verhouden warmtebeeldcamera's zich tot het blote oog?

Mensen nemen alleen zichtbaar licht waar met hun ogen en kunnen geen warmtestraling zien. Wanneer een voorwerp wordt verwarmd, komt er infrarode straling vrij, die door warmtebeeldcamera's wordt gedetecteerd.

Hoe verhouden warmtebeeldcamera's zich tot andere beeldvormingstechnologieën?

Warmtebeeldcamera's maken gebruik van een technologie die infrarode energiestraling detecteert, terwijl visuele beelden zichtbaar licht detecteren.