Selv om der er mange former for varmeoverførsel, er stråling den vigtigste type i forhold til termografi. Stråling er den måde, hvorved energi overføres fra måloverfladen til et infrarødt kamera (også kendt som termisk kamera). Indholdet, der kan ses i et termisk billede, er næsten udelukkende baseret på den mængde stråling, der udsendes fra eller reflekteres af overfladen. Uanset anvendelsesområde – fra bygninger til luftfart og medicin og industri – udgør de alle sammen infrarød termografi emissivitet og reflektivitet.
Disse termiske billeder er taget fra to forskellige vinkler af en skulptur i rustfrit stål, placeret udenfor på en gade i byen. Hvis vi ser på den med vores blotte øje, vil vi sandsynligvis antage, at objektet overalt har den samme temperatur – den samme eller tæt på den omgivende lufttemperatur. De termiske billeder fortæller imidlertid en anden historie.
Reflekterende overflader er ineffektive strålekilder
Tilstedeværelsen af refleksioner er indlysende, men når vi flytter vores position, vil de objekter, der reflekterer, typisk ændre sig. Og, som vist på billederne ovenfor, så ændrer skulpturens temperatur sig. I disse billeder kan vi måske genkende de kolde områder som refleksioner af den klare himmel og de varmere områder som de omkringliggende bygninger eller måske os selv. Refleksionerne er faktisk "termiske løgne", fordi sandheden om reflekterende overflader er, at de er ineffektive strålekilder.
Sådan måler du den rigtige temperatur
Det meste af tiden er det ganske let at skelne reflekteret stråling fra udsendt stråling, fordi reflekteret stråling bevæger sig som et spejl, når vi bevæger os i forhold til overfladen.
Når vi måler radiometriske temperaturer, kvantificerer vi kun den stråling, der frembringer det termiske billede. Så hvordan kommer vi fra kvantificering af strålingen til måling af den faktiske temperatur på det objekt, vi inspicerer?
Termiske kameraer er kalibreret til at korrelere en temperatur med et bestemt niveau af strålingsintensitet. Hvis en overflade afgiver perfekt udstråling, så kan vi nemt finde frem til dens temperatur baseret på, hvor meget stråling den udsender. Jo varmere det er, jo mere udstråler det. Desværre afgiver ingen overflade perfekt udståling.
Overfladeudstråling kontra reflektivitet
Uigennemsigtige (ikke-transparente) overflader afgiver en kombination af udsendt og reflekteret stråling. Da den reflekterede stråling ikke er relateret til overfladetemperaturen, skal vi fortælle kameraet, at det skal se bort fra den del af hvad det ser. For at gøre dette, korrigerer vi for udstråling (E). Refleksion (R) er lig med 1 minus E. Vi skal også korrigere for den temperatur, der reflekteres. Med disse to korrektioner kan kameraets processor give os en nøjagtig radiometrisk temperatur.
Der er to situationer, hvor denne korrektion ikke er så nøjagtig som ønsket, f.eks. når:
- Den overflade, der måles, har en udstråling på mindre end 0,6.
- Den reflekterede temperatur er meget forskellig fra overfladetemperaturen
Denne begrænsning gælder for alle termiske imaging systemer. Det betyder, at du ikke nøjagtigt kan måle temperaturen på de fleste nøgne metaller. Men der er en løsning.
Øget termografinøjagtighed på reflekterende overflader
Når du har brug for stor nøjagtighed ved måling af temperatur på overflader med lav udstråling (meget reflekterende), kan du sætte et lille stykke elektrikertape fast på overfladen (i overensstemmelse med de korrekte sikkerhedsprocedurer). Indstil udstrålingen på det termiske kamera til 0,95, og baggrundskorrektion til temperaturen på det, der ville blive reflekteret, hvis tapen var et spejl. Efter denne proces kan du opnå en målenøjagtighed på +/– 2 °C eller 2 % af målingen.
Hvis du vil øve dig lidt og føle dig mere sikker, kan du prøve nogle enkle eksperimenter på dit kontor eller køkken, indtil du føler dig tryg ved at foretage korrektionerne. Fortæl os, hvordan det går, eller send os dine spørgsmål i kommentarfeltet.
Hvis der sættes et stykke elektrikertape på enten et koldt vinduesglas (venstre) eller en varm stålplade (højre) med variabel oxidering, kan en termograf konsekvent foretage nøjagtige radiometriske temperaturmålinger. Bemærk, at begge materialer er ret reflekterende. I begge tilfælde indstilles udstrålingen i forhold til værdien for tapen (0,95) med en passende reflekteret baggrundskorrektionsværdi.