Norsk

Forskjellen mellom telefoto, makro og vidvinkel infrarødt-linser

4. Okt 2021 | Termografi

Med et termokamera kan du utføre inspeksjoner på trygg avstand. Det betyr at du kanskje ikke må stoppe driften eller ha på deg fullt verneutstyr. De sparer produksjonstid og bidrar til å forhindre eksponering for farlige omgivelser. For noen bruksområder må du imidlertid ta bilder av objekter som ville vært vanskelig å komme nær nok uten å gå inn i et farlig område, klatre i stige eller kanskje bruke kran eller helikopter. Derfor trenger du en tilleggslinse til kameraet ditt. Tele- og makrolinser av høy kvalitet blir ofte kalt smartlinser fordi de ikke krever kalibrering for å brukes på et spesifikt kamera. Du kan også bruke dem på andre, kompatible termokameraer.

4x og 2x telefoto infrarødt-linser forstørrer bildet så du kan se flere detaljer fra bakken eller på trygg avstand. Alternativt kan du bruke 25 µm makrolinser med et termografisk detaljnivå som hjelper deg med å identifisere problemer du ikke ville sett med en standardlinse. Et slikt detaljnivå er viktig for å sikre designintegritet og produksjonskvalitet for stadig mindre kretskort og mikroelektronikk-komponenter..

Telelinser av høy kvalitet gjør mye mer enn bare å zoome inn bildet. De kan gi deg bedre bilder av detaljer og øke romoppløsningen så du kan se og potensielt måle uregelmessigheter som du kanskje ikke ville ha sett med standardlinsen. Det kan hjelpe deg med å vurdere eventuelle problemer mens du befinner deg på stedet. Disse telelinsene er tilpasset mange forskjellige bruksområder, som generering, forsyning og distribusjon av kraft; prosesskjemi og olje- og gassproduksjon; metallraffinering; bygningsinspeksjon samt alle store industri- og næringsvirksomheter.

Når er det nyttig å bruke en vidvinkellinse?

Vidvinkellinser egner seg best for store motiv på relativ kort hold. De er nyttige når du trenger å besiktige et stort område eller jobber på et trang sted, spesielt for elektro-, vedlikeholds- og prosessteknikere. Bygningsinspektører kan bruke disse linsene til å inspisere tak og industribygg, da de kan se et større område om gangen.

termografi av Seattles Space Needle tatt med en 2x telelinse fra Fluke
Dette bildet ble tatt med et TiX560 termokamera med en Fluke 2x telefoto infrarødt-linse.
termografi av Seattles Space Needle tatt med en 4x telelinse fra Fluke
Dette bildet ble tatt fra samme sted med et TiX560 termokamera med en 4x telefoto infrarødt-linse fra Fluke.

Når er det nyttig å bruke en 2x telelinse?

2x telelinser er et godt valg for små til middels store motiver når du ikke kommer nært nok til å se nødvendige detaljer med en standardlinse. Hvis termokameraet for eksempel har en standardlinse med et D : S-forhold på 764 : 1, kan du stå 764 cm (7,6 m) fra et objekt og se en 1 cm stor prikk. Bruker du samme kamera med en 2x telelinse, øker D : S-forholdet til ca. 1530 : 1 (du kan se en 1 cm stor prikk på 15,3 m hold). Dette gir deg muligheten til å se den samme prikken på nesten dobbelt så langt hold, eller en prikk på omtrent 0,5 cm2 fra samme avstand.

2x-linsen gir et mye mer detaljert bilde enn standardlinsen. Det betyr at den kan redusere behovet for å gå inn i bedriftens risikosone eller for å klatre i lange stiger for å innhente kritisk feilsøkings- og vedlikeholdsinformasjon. Det gjør den svært nyttig ved inspeksjon av elektrisk og elektromekanisk utstyr, og prosessutstyr. Den er også et godt valg når du skal skanne ventiler, kanaler eller kabling i høyden, eller kanskje skanne under gulvnivå for å se detaljer i et hvelv eller en liten sump.

bilde av kraftledning ved en transformatorstasjon, tatt med standardlinse
Et eksteriørbilde av utendørsutstyr i en transformatorstasjon, tatt med et TiX560 termokamera med standardlinse, fanget opp en unormal tilstand på en av fasebryterne.
kraftledning ved transformatorstasjon, tatt med 2x telelinse fra Fluke
Dette bildet, tatt med en 2x telelinse fra Fluke, viser en tydelig heteflekk på bryteren.
kraftledning ved transformatorstasjon, tatt med 4x telelinse fra Fluke
Dette tredje bildet av kraftledningen ved transformatorstasjonenen, tatt med en 4x telelinse fra Fluke, viser helt tydelig en heteflekk eller høy resistans på en knivbryter.

Når er det nyttig å bruke en 4x telelinse?

4x telelinser er utmerket til å avbilde termoprofiler for små objekter på mye større avstand. Dersom, for eksempel, D : S-forholdet for termokameraet er 764 : 1 med standardlinsen, blir det omtrent 4 ganger større – ~ 3056 : 1, med en 4x telelinse (30,6 m fra en prikk på 1 cm). Så hvis du står 7,6 meter unna objektet, kan du se en prikk på omtrent 0,25 cm2. En 4x telelinse er et utmerket valg for mange bruksområder, for eksempel

  • kraftledninger
  • transformatorstasjoner
  • flammetårn i petrokjemiske anlegg
  • metallraffinerier
  • andre områder som er vanskelig å nå, strømførende eller utrygge

Med en 4x telelinse kan du se kritiske detaljer på avstander det ellers ville være vanskelig å se dem fra, så du kan identifisere potensielle problemer på en kraftlinjeskjøt eller skade på ildfast materiale, som kan skape problemer med produktkvalitet og/eller tapte inntekter.

termografi av høyspentmast
Høyspentmast avbildet med et TiX560-kamera med standardlinse
høyspentmast, med 2x telelinse fra Fluke
Den samme høyspentmasten, tatt fra samme avstand som forrige bilde, men med en 2x telelinse fra Fluke
høyspentmast, med 4x telelinse fra Fluke
Forbindelsespunktet til høyre avbildet fra samme avstand som på første bilde, men med en 4x telelinse fra Fluke. 4x-telelinsen gir deg detaljene du trenger for å finne ut om det er et problem, eller om det bare er en refleksjon, som i dette tilfellet.

Slik bruker du makrolinser

Enten du designer nytt utstyr, tar kvalitetskontrolltester på komponenter eller ferdigmonterte kretskort, eller feilsøker ferdigstilte enheter, kan evnen til å se de minste forskjeller i termoprofiler på mikroelektroniske komponenter, hjelpe deg med å diagnostisere problempunkter, eller gjøre det raskere å godkjenne kretskort og komponenter.

resistansbrikke, tatt med standardlinse
Presisjonsresistansbrikke avbildet med Fluke TiX560 med standardlinse
resistansbrikke, tatt med 25 µm makrolinse
Nærbilde av mønsterdetalj i presisjonsresistansbrikken, tatt med et TiX560 med 25 µm makrolinse

Vi skannet et kretskort og fant en heteflekk ved hjelp av et termokamera med standardlinse. Med Flukes 25 µm makrolinse kunne vi se at heteflekken faktisk var to separate kretser i én, integrert krets, og begge fungerte som normalt. Dersom en av kretsene hadde kortsluttet, ville vi ha sett det helt tydelig på makrobildet. I så fall ville kun ett rektangel ha vært hett, og det andre ville vært mørkt. Bildet tatt med standardlinsen er ikke detaljert nok til å vise at det er to kretser. Så om én av dem var varmere enn den andre, eller kald (kortslutning), ville vi ikke ha sett den forskjellen, men ville ha fortsatt å kontrollere andre deler av kretskortet.

Diagnostisering og løsing av produksjonsproblemer er kritisk for å maksimere høy produktavkastning, som vi fant ut med en av våre egne produksjonsprosesser hos Fluke. Plutselig fant vi mange flere defekter enn vanlig, ved testing av de keramikkbaserte pyroelektriske deterktorene våre. Et produkttap på 50 % tydet på et produksjonsproblem. Med en enkel strømtest fant vi ut at detektoren trakk for mye strøm, det tydet på kortslutning. Problemet var hvordan vi skulle finne denne kortslutningen.

Vi bestemte oss for å kjøre en infrarødt-skanning av detektoren mens den var i drift, ved hjelp av et høytytende termokamera. Da vi tok et bilde med en standardlinse, fant vi ikke noe unormalt. Men da vi brukte 25 µm makrolinsen, viste bildet et helt tydelig en heteflekk på den ellers ensartede overflaten.

Med en gang vi visste hvor problemet var, fjernet vi det keramiske materialet fra detektoren og skannet silisium-utlesingsbrikken igjen med makrolinsen. Denne skanningen viste helt tydelig en heteflekk på omtrent 100 µm i diameter.

Da vi hadde funnet rett sted, utforsket vi problemområdet på silisiumbrikken med et skanne-elektronmikroskop (SEM). Denne undersøkelsen viste fordypninger i silisiummaterialet, som hadde dannet en sprekk og forårsaket kortslutning mellom de positive og negative strømforsyningssporene. Vi gikk gjennom hvert trinn av produksjonsprosessen og fant ut at i ett av trinnene kom siktplaten borti silisiumbrikken, og at det var det som laget fordypningen.

Vi justerte siktplaten så den ikke kom i kontakt med brikken, og problemet var løst. Produksjonen gikk tilbake til normalt nivå. Hvis vi ikke hadde kunnet avgrense problemområdet med makrolinsen, ville det tatt mye lenger å finne problemet. Vi ville ha måttet kjøre SEM-testing over hele brikken for å finne problemet, det ville ha tatt flere timer i stedet for noen minutter med en 25 µm makrolinse.

Verdien av makrovisning gjennom hele produktsyklusen

Fordi en 25 µm makro infrarødt-linse kan fokusere så presist på så små punkter, er den utrolig verdifull ved analyse:

  1. Materialintegritet/-kvalitet
    En 25 µm makro infrarødt-linse viser varmemønstre som kan bety manglende forbindelse, ikke-matchende gitter eller andre uregelmessigheter. Konsistente termiske avvik på flere produkter kan tyde på feil i produksjonen.
  2. Materialytelseparametre
    Alle materialer og komponenter har driftsspesifikasjoner som temperaturområde og luftfuktighet. Varmemønstre kan indikere hvorvidt en komponent eller et materiale har forventet adferd ved disse spesifiserte forholdene. Evnen til å finne varmeforskjeller mellom elementer så små som 25 µm kan hjelpe deg med å finne potensiell svikt i nesten mikroskopiske komponenter.
  3. Materialers livssyklus og pålitelighet
    Avbildning av materialers varmemønstre med en makrolinse i en lengre testperiode kan hjelpe FoU-ingeniører med å fastslå en komponents forventede levetid og identifisere problemområder som kan føre til at den svikter for tidlig.