Google+

FLUKE - Nie można mierzyć napięcia bez przewodów pomiarowych

Kamery termowizyjne bardzo często stanowią wiodące narzędzia przy diagnostyce maszyn i urządzeń elektrycznych. Niektóre z nich to urządzenia, które wielkością są zbliżone do smartfonów. Niewielkie wymiary nie wpływają jednak na utratę funkcjonalności kamer.

kamera_termowizyjna Fot. 1. Zaletą nowoczesnych kamer termowizyjnych są kompaktowe wymiary. Fot.: SONEL

Nowoczesne technologie zapewniają coraz to większe rozdzielczości kamer termowizyjnych. Oprócz tego warto zwrócić uwagę na oprogramowanie wewnętrzne urządzenia wykorzystujące obrazy, które powstają w kamerze w efekcie naturalnych ruchów ręki podtrzymującej kamerę. Urządzenie przez 0,5 s rejestruje równocześnie 5 zdjęć ze standardową rozdzielczością, wykorzystując przy tym odpowiedni logarytm zdjęcia i zapis w podwyższonej rozdzielczości.
Specjalne funkcje pozwalają na ocenę wad konstrukcyjnych budynków oraz mostków termicznych. Urządzenie jest w stanie samoczynnie ustawić odpowiednią skalę dla obrazu termowizyjnego uwzględniając warunki panujące zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz budynku. W przypadku wystąpienia skrajnych wartości temperatur w postaci tła, kamera je fi ltruje i usuwa z obrazu termowizyjnego. Wartości te mogą być widoczne tylko gdy faktycznie wystąpią w danym obiekcie. Tym sposobem można porównać obrazy przy zmianie warunków otoczenia, co jest szczególnie przydatne przy analizowaniu obrazów z różnych stanów.
W nowoczesnych kamerach chcąc ustawić emisyjność mierzonego materiału i temperatury odbitej wystarczy nakleić na obiekcie pomiarowym dostarczony z kamerą jeden z markerów. Wykorzystując zintegrowany aparat cyfrowy kamera rozpozna naklejony marker i samoczynnie ustawi określoną emisyjność i temperaturę odbitą. Niektóre modele kamer są w stanie bezprzewodowo współpracować z innymi przyrządami pomiarowymi wykorzystując technologię Bluetooth.

kamera_termowizyjna Fot. 2. Diagnostyka rozdzielni. Fot.: TESTO

Typowe funkcje kamer termowizyjnych

Podczas prac związanych z oceną procesów termicznych z pewnością przyda się technologia poprawy jakości obrazu o jedną klasę. Z kolei dzięki wysokiej rozdzielczości zyska się uwidocznienie nawet najdrobniejszych różnic temperatury. Nie mniej ważne jest szerokie pole widzenia, które pozwala na rejestrowanie sekcji obrazu o większych rozmiarach. Kluczową rolę odgrywa przy tym szybkie rejestrowanie dużych sekcji obrazu oraz błyskawiczne rozpoznawanie temperatury obiektu pomiarowego. W niektórych wersjach kamer przewiduje się tzw. asystenta obrazu panoramicznego. Tym sposobem w przypadku dużych obiektów pomiarowych asystent ujęcia panoramicznego zapewnia analizę i dokumentację całkowitego obrazu, skompilowanego z szeregu obrazów indywidualnych. Nie ma więc potrzeby zarządzania, podglądania i porównywania kilku obrazów. Oczywiście przydatny jest szeroki zakres badanych temperatur. W czasie prac obejmujących ocenę procesów termicznych warto zadbać o kamery o wysokim stopniu IP, a co za tym idzie, dużej odporności na działanie wody i kurzu. W efekcie zyskuje się możliwość pracy niemal w każdych warunkach pogodowych. Przydatne rozwiązanie stanowi funkcja stabilizacji pracy kamery w temperaturze mieszczącej się pomiędzy -40°C a 50°C.

kamera_termowizyjna Fot. 3. Przykład termogramu. Fot.: TESTO Fot. 4. Kamera termowizyjna z detektorem
wycieków gazu. Fot.: FLUKE Fot. 4. Kamera termowizyjna z detektorem wycieków gazu

Przebieg badania termowizyjnego

Czynności diagnostyczne wykonywane z użyciem kamer termowizyjnych, należy dobrze zaplanować. Odpowiednio trzeba dobrać zespół prowadzący badanie. Bardzo często w skład takiego zespołu wchodzą osoby prowadzące badanie oraz znające budowę urządzenia lub maszyny. Podczas badania uwzględnia się analizę komparatystyczną, stąd też jest porównywana praca przynajmniej dwóch urządzeń, które pracują w zbliżonych warunkach i podobnej wartości obciążenia. Na termografi e są zaznaczane miejsca o podwyższonej temperaturze. Tym sposobem zyskuje się dane wejściowe do oceny stanu technicznego maszyny, a co najważniejsze, do podjęcia działań korygujących lub zapobiegawczych. Podwyższone temperatury elementów powinny być odpowiednio sklasyfi kowane z uwzględnieniem rangi ważności. Kluczową rolę odgrywają również badania powykonawcze.

Kamery miniaturowe

Na rynku oferowane są kamery o wielkości telefonu komórkowego, które zazwyczaj znajdują zastosowanie w diagnostyce mobilnej, zwłaszcza w branży budowlanej.
Jako ogólne cechy kamer tego typu należy wymienić przede wszystkim lekką i płaską obudowę. Oprócz tego trzeba wspomnieć o szeregu funkcji ułatwiających diagnostykę – np. odczytywanie liczb, etykiet i innych elementów. Pomimo niewielkich wymiarów urządzenia zapewniono wysoki poziom czułości i szerokie pole widzenia.
Budowa typowej kamery tego typu wykorzystuje detektor podczerwieni o rozdzielczości 80 x 60 pikseli, dając 4800 pikseli pomiarowych. Z kolei wyświetlacz ma przekątną 3” i rozdzielczość 320 x 240 pikseli. Urządzenia zazwyczaj są obsługiwane za pomocą ekranu pojemnościowego. Czułość termiczna wynosi <0,1°C przy minimalnej odległości ostrego obrazu wynoszącej 0,15 m (odległość termiczna) oraz 1m (MSX). Ważna jest również częstotliwość obrazowania 9 Hz, stała ostrość i zakres widmowy 7,5 – 14 μm. Orientacja odbywa się w sposób automatyczny. Obraz najczęściej może być prezentowany w paśmie podczerwieni, w świetle widzialnym oraz w trybie MSX i w formie galerii.
„Kieszonkowe” kamery termowizyjne w wykonaniu standardowym mierzą temperatury mieszczące się pomiędzy -10°C a 150°C z dokładnością ±2°C (w temperaturze nominalnej 25°C) lub 2°C odczytu (w zależności od tego, która wartość jest większa).

Fot. 5 Diagnostyka z kamerą Ti450 SF6 Fot. 5 Diagnostyka z kamerą Ti450 SF6. Fot.: FLUKE

Podczas analizy termogramu jest możliwe włączenie/ wyłączenie punktu pomiarowego. Z kolei korekcja emisyjności może być matowa, półmatowa lub błyszcząca łącznie z możliwością wprowadzenia indywidualnych ustawień użytkownika. Nie mniej ważna jest korekcja pomiaru w zakresie pozornej temperatury odbitej oraz emisyjności. Obrazy są zapisywane w standardowym formacie JPEG z 14-bitowymi danymi pomiarowymi. Oczywiście skorzystać można z funkcji aparatu cyfrowego o stałej ostrości z rozdzielczością 640 x 480 pikseli.
Do dyspozycji użytkownika jest szereg ustawień w zakresie palety kolorów obejmujących skalę szarości, żelazo, tęczę oraz tęczę wysoki kontrast.
Smartfon z kamerą termowizyjną Ciekawe rozwiązanie stanowią smartfony z wbudowaną kamerą termowizyjną, przy czym niektóre urządzenia tego typu mają certyfi kat militarny MIL-STD-810G, potwierdzający odporność na działanie niskiego ciśnienia, wilgotności, promieni słonecznych oraz środowiska kwasowego. O wytrzymałości urządzenia decyduje zastosowanie specjalnego szkła. Niektóre smartfony z kamerą termowizyjną wytrzymują upadek na beton z wysokości 5 m. Za pomocą dźwigni przesuwają się osłony uszczelniające otwory w obudowie.

Fot. 6. Praca z użyciem kamery Ti450 SF6 Fot. 6. Praca z użyciem kamery Ti450 SF6. Fot.: FLUKE

Smartfon z kamerą termowizyjną

Ciekawe rozwiązanie stanowią smartfony z wbudowaną kamerą termowizyjną, przy czym niektóre urządzenia tego typu mają certyfi kat militarny MIL-STD-810G, potwierdzający odporność na działanie niskiego ciśnienia, wilgotności, promieni słonecznych oraz środowiska kwasowego. O wytrzymałości urządzenia decyduje zastosowanie specjalnego szkła. Niektóre smartfony z kamerą termowizyjną wytrzymują upadek na beton z wysokości 5 m. Za pomocą dźwigni przesuwają się osłony uszczelniające otwory w obudowie.

Fot. 7. Kamera termowizyjna Testo 865 Fot. 7. Kamera termowizyjna Testo 865. Fot.: TESTO Fot. 8. Kamera termowizyjna firmy Sonel Fot. 8. Kamera termowizyjna firmy Sonel. Fot.: SONEL Fot. 9. Kamera Sonel KT-650 Fot. 9. Kamera Sonel KT-650. Fot.: SONEL

Multimetry termiczne

Na rynku oferowane są tzw. multimetry termiczne, które łączą w sobie funkcjonalność multimetru i kamer termowizyjnych. Typowe urządzenie tego typu realizuje 15 elektrycznych funkcji pomiarowych mierząc napięcie prądu przemiennego i stałego, rezystancję, pojemność, wartości minimalne i maksymalne, częstotliwość, a także wykonuje ciągłość obwodu oraz test diod. Przydatne rozwiązanie stanowi możliwość wymiany danych z innymi przyrządami pomiarowymi. Wykorzystać można również specjalne oprogramowanie działające w chmurze, które odpowiada za gromadzenie wyników pomiarów. Ważna jest przy tym możliwość rejestrowania i udostępniania obrazów termicznych i pomiarów elektrycznych w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona lub tabletu oraz automatyczne przesyłanie informacji do chmury. Bezpośrednio w miejscu pracy mogą być tworzone raporty i przesyłane pocztą elektroniczną.

Oprogramowanie

Funkcjonalność kamer termowizyjnych znacznie rozszerza odpowiednie oprogramowanie komputerowe. To właśnie dzięki niemu są tworzone raporty z przeprowadzonych badań. Wiele aplikacji komputerowych ma możliwość dostosowania raportu do indywidualnych potrzeb użytkownika. Można więc stworzyć optymalny formularz raportu, łącznie z logo fi rmy, przy czym wiele programów współpracuje z edytorami tekstów umożliwiając również wykonanie automatycznych obliczeń z narzędziami formuły.
Oprogramowanie komputerowe przeznaczone do obróbki danych pozwala wyszczególnić dowolną ilość punktów na zapisanym zdjęciu. Jest możliwe również wykonanie histogramu i linii profi lu. Przydatne rozwiązanie stanowi funkcja nakładania obrazu termowizyjnego na obraz rzeczywisty. Warto zwrócić uwagę na możliwość wprowadzenia emisyjności i odbić dla całego zdjęcia, wybranej powierzchni i punktu. Coraz częściej wykorzystuje się bezpłatne aplikacje instalowane na urządzeniach mobilnych z systemem iOS i Android. Programy tego typu pozwalają np. na przypomiarowych. Ponadto zyskuje się szereg narzędzi przeznaczonych do analizowania w miejscu pomiaru. Można zatem m. in. wstawić dodatkowe punkty pomiarowe, określić liniowy profi l temperatury czy dodać komentarze do zdjęć termowizyjnych. Jest również możliwy bezpośredni przesył obrazów z kamery do urządzenia mobilnego, które służy wtedy jako dodatkowy wyświetlacz.

Podsumowanie

W nowoczesnych urządzeniach pomiarowych, w tym w kamerach termowizyjnych, uwzględnia się szerokie możliwości w zakresie wymiany danych z urządzeniami zewnętrznymi. Standard Bluetooth pozwala na przesył informacji do komputera osobistego czy też urządzeń takich jak iPhon lub iPad. Przyda się także komunikacja w standardzie Wi-Fi. Interesujące rozwiązanie stanowi możliwość przesyłania do kamer danych, które są uzyskane z innych przyrządów pomiarowych. Stąd też parametry takie jak wilgotność powierzchniowa, temperatura powietrza a nawet wielkości elektryczne mogą być zapisywane bezpośrednio na obrazie termowizyjnym.

Roman Domański, Roman Domański, .
Główny Inżynier Wsparcia Technicznego SONEL S.A

Zdaniem EKSPERTA
Rozwój technologii kamer termowizyjnych sprawił, że urządzenia te mogą stać się dostępnym, praktycznym i bardzo przydatnym narzędziem w rękach elektroinstalatorów. Czym zatem kierować się podczas wyboru kamery termowizyjnej do wykorzystania w fi rmie elektroinstalacyjnej?

Kamery termowizyjne to doskonałe narzędzie do prowadzenia bezinwazyjnych badań, które mogą zapobiec wielu poważnym awariom. Rozwój tej technologii sprawił, że zyskują one coraz lepsze parametry pomiarowe i funkcjonalne przy jednoczesnym spadku ceny. W obszarze aktywności zawodowej elektroinstalatorów do badań bieżących, wymagających jedynie kontroli porównawczej, szybkiego sprawdzenia rozdzielnic czy innych podobnych urządzeń elektrycznych, można zastosować praktycznie każdą kamerę termowizyjną. Warto jednak zwrócić uwagę, aby rozdzielczość matrycy IR nie była mniejsza niż 80x80, a najlepiej 120x160 przy pełnej radiometryczności urządzenia. Jeśli natomiast zamierzamy prowadzić poważne inspekcje termowizyjne w energetyce czy też w przemyśle, zdecydowanie powinniśmy wybrać kamerę, która pozwoli na więcej, niż tylko oglądanie termogramu. Przede wszystkim rozmiar matrycy powinien być większy (400x300) ze względu na to, że możemy spotkać się z sytuacjami, w których pomiary będą dokonywane z różnych odległości. Matryca decyduje o ilości szczegółów na termogramie. Ważna będzie również optyka. Obiektyw szerokokątny zastosowany zostanie przy badaniu z bliska, gdzie nie ma zbyt wiele miejsca np. komora transformatora. Teleobiektyw z kolei jest niezbędny do badań z daleka np. izolatorów, rozłączników zainstalowanych np. na słupach. Kamera powinna posiadać aparat do zdjęć widzialnych, ponieważ sam termogram nie zawsze pozwoli na identyfikację badanego obiektu. Istotny jest także komfort pracy, który jest determinowany ergonomią obsługi i oprogramowaniem, pozwalającym na obróbkę materiału już w kamerze, co znacznie przyspiesza przygotowanie protokołu.