Norsk

Infrarødt-utfordinger ved termografering av reflekterende overflater, og hvordan de kan avbøtes

24. Jun 2021 | Termografi

Selv om det finnes mange typer varmeoverføring, er stråling den viktigste typen når det gjelder termografi. Stråling er den måten energi overføres fra måloverflaten til et termokamera på. Det du ser på et termografi er nesten bare basert på hvor mye stråling overflaten avgir eller reflekterer. Ved all slags termografering – av bygninger eller innen romfart, medisin eller industri – skaper emissivitet og reflektivitet infrarødt-utfordringer.

infrarødt-forvrengninger i termografi på grunn av reflekterende overflater

Disse termografiene er tatt fra to forskjellige vinkler, av en skulptur av rustfritt stål, plassert utendørs i en travel gate. Når vi ser på den med det blotte øye, ville vi sannsynligvis anta at hele gjenstanden har samme temperatur – helt eller nesten lik lufttemperaturen. Termografiene forteller imidlertid noe annet.

Reflekterende overflater – ineffektive emittere

Tilstedeværelsen av refleksjon er åpenbar, men når vi flytter oss, vil det som reflekteres, vanligvis endres. Som du kan se i bildene ovenfor, endres den tilsynelatende temperaturen vi ser på skulpturen. I disse bildene kjenner vi kanskje igjen de kalde områdene som refleksjon av den klare himmelen, og de varmere områdene som refleksjoner av bygninger rundt oss eller oss selv. Refleksjonene er faktisk «termiske løgner», for sannheten om reflekterende overflater er at de er ineffektive emittere.

Den faktiske temperaturen

Det er for det meste ganske enkelt å skille mellom reflektert og emittert stråling, for reflektert stråling beveger seg når vi beveger oss relativt til overflaten, akkurat som i et speil.

Når vi måler radiometriske temperaturer, kvantifiserer vi kun strålingen som skaper det termiske bildet. Hvordan kommer vi oss da fra kvantifisering av strålingen til måling av den faktiske temperaturen på gjenstanden vi undersøker?

Termokameraer er kalibrert for å korrelere en temperatur med et visst nivå av strålingsintensitet. Hvis en overflate emitterte perfekt, ville det vært enkelt å vite temperaturen basert på hvor mye stråling den emitterte. Høyere temperatur gir mer stråling. Dessverre emitterer ingen overflater perfekt.

Overflaters emissivitet kontra reflektivitet

Ugjennomsiktige overflater avgir en kombinasjon av emittert og reflektert stråling. Fordi den reflekterte strålingen ikke er relatert til overflatetemperaturen, må vi be kameraet overse denne delen av det det ser. For å gjøre det korrigerer vi for emissivitet (E). Refleksjon (R) er lik 1 minus E. Vi må også korrigere for temperaturen som reflekteres. Med disse to korrigeringene kan kameraets prosessor gi en nøyaktig radiometrisk temperatur.

Det finnes to situasjoner der denne korrigeringen ikke er så nøyaktig som vi skulle ønske:

  1. Overflaten som måles har en emissivitet på mindre enn 0,6.
  2. Den reflekterte temperaturen er ekstremt forskjellig fra overflatetemperaturen.

Denne begrensningen gjelder alle termografieringssystemer. Det betyr at du ikke kan få nøyaktige temperaturmålinger av de fleste bare metaller. Men det finnes en løsning.

Forbedring av termograferingsnøyaktigheten for reflekterende overflater

Når du trenger stor nøyaktighet ved måling av temperaturer på overflater med lav emissivitet (svært reflektive), kan du sette en liten bit med elektrikertape godt fast på overflaten (husk å følge relevante trygg jobb-rutiner). Angi emissiviteten på termokameraet til 0,95, og bakgrunnskorrigeringen til temperaturen som ville blitt reflektert hvis tapen var et speil. Hvis du følger denne fremgangsmåten, skal du kunne få en målenøyaktighet på ± 2 °C eller 2 % av målingen.

For at du skal bli komfortabel med å foreta korrigeringene, kan du først prøve noen enkle eksperimenter på kontoret eller kjøkkenet. Fortell oss hvordan det går eller send oss spørsmål i kommentarfeltet.

Større nøyaktighet ved termografering av reflekterende overflater, med elektrikertape

Setter de en bit elektrikertape på et kaldt vindu (venstre) eller en varm stålplate (høyre) med variabel oksidering, kan termografører få konsekvent nøyaktige radiometriske temperaturmålinger. Merk at begge materialene er ganske reflekterende. I begge tilfellene er emissiviteten angitt for tapens verdi (0,95), med en egnet korreksjonsverdi for bakgrunnsrefleksjon.