Infrarotthermographie (IRT), Thermalbildaufbereitung und Thermalvideo sind Beispiele der Infrarotbildaufbereitungswissenschaft. Thermalbildaufbereitungskameras entdecken Radiation in der Infrarotreihe des elektromagnetischen Spektrums (ungefähr 9.000-14.000 Nanometer oder der 9-14 µm) und erzeugen Images dieser Radiation, genannt thermograms. Da Infrarotradiation durch alle Gegenstände über der absoluten Null gemäß dem schwarzen Körperstrahlengesetz ausgestrahlt wird, macht Thermographie es möglich, jemandes Umgebung mit oder ohne sichtbare Beleuchtung zu sehen. Der Betrag der durch einen Gegenstand ausgestrahlten Radiation nimmt mit der Temperatur zu; deshalb erlaubt Thermographie, Schwankungen in der Temperatur zu sehen. Wenn angesehen, durch eine Thermalbildaufbereitungskamera treten warme Gegenstände gut gegen kühlere Hintergründe hervor; Menschen und andere warmblütige Tiere werden leicht sichtbar gegen die Umgebung, Tag oder Nacht. Infolgedessen ist Thermographie für das Militär und die anderen Benutzer von Kontrolle-Kameras besonders nützlich.

Thermographie hat eine lange Geschichte, obwohl sein Gebrauch drastisch mit den kommerziellen und industriellen Anwendungen der letzten fünfzig Jahre zugenommen hat. Regierung und Flughafenpersonal haben Thermographie verwendet, um verdächtigte Schwein-Grippe-Fälle während der 2009-Pandemie zu entdecken. Feuerwehrmänner verwenden Thermographie, um durch Rauch zu sehen, Personen zu finden, und die Basis eines Feuers zu lokalisieren. Wartungstechniker verwenden Thermographie, um heißlaufende Gelenke und Abteilungen von Starkstromleitungen ausfindig zu machen, die ein Zeichen des drohenden Misserfolgs sind. Bauende Bautechniker können Thermalunterschriften sehen, die Hitzeleckstellen in der fehlerhaften Thermalisolierung anzeigen und die Ergebnisse verwenden können, die Leistungsfähigkeit der Heizung und Klimaaggregate zu verbessern. Einige physiologische Änderungen in Menschen und anderen warmblütigen Tieren können auch mit der Thermalbildaufbereitung während der klinischen Diagnostik kontrolliert werden.

Das Äußere und die Operation einer modernen thermographic Kamera sind häufig einer Kamera ähnlich. Häufig offenbart der lebende thermogram Temperaturschwankungen so klar, dass eine Fotographie für die Analyse nicht notwendig ist. Ein Aufnahme-Modul ist deshalb nicht immer eingebaut.

Nichtspezialisierter CCD und CMOS Sensoren haben den grössten Teil ihrer geisterhaften Empfindlichkeit im sichtbaren leichten Wellenlangenbereich. Jedoch durch das Verwenden des "schleifenden" Gebiets ihrer geisterhaften Empfindlichkeit hat nämlich der Teil des Infrarotspektrums nah-infrarot (NIR), und durch das Verwenden der CCTV Standardkamera genannt, an der es unter bestimmten Verhältnissen möglich ist, wahre Thermalimages von Gegenständen mit Temperaturen ungefähr 280°C und höher zu erhalten.

Spezialthermalbildaufbereitungskameras verwenden im Brennpunkt stehende Flugzeug-Reihe (FPAs), die auf längere Wellenlängen (Mitte - und lange Wellenlänge infrarot) antworten. Die allgemeinsten Typen sind InSb, InGaAs, HgCdTe und QWIP FPA. Der neueste Technologiegebrauch preisgünstiger, unabgekühlter microbolometers als FPA Sensoren. Ihre Entschlossenheit ist beträchtlich niedriger als diese von optischen Kameras, größtenteils 160x120 oder 320x240 Pixel, bis zu 640x512 für die teuersten Modelle. Thermalbildaufbereitungskameras sind viel teurer als ihre Kollegen des sichtbaren Spektrums, und Modelle des höheren Endes werden häufig wegen des militärischen Gebrauches für diese Technologie exporteingeschränkt. Älterer bolometers oder empfindlichere Modelle wie InSb verlangen das kälteerzeugende Abkühlen, gewöhnlich durch einen Miniaturzyklus-Kühlschrank von Stirling oder flüssigen Stickstoff.

Thermalenergie

Thermalimages oder thermograms, sind wirklich visuelle Anzeigen des Betrags der Infrarotenergie ausgestrahlt, übersandt und widerspiegelt durch einen Gegenstand. Weil es vielfache Quellen der Infrarotenergie gibt, ist es schwierig, eine genaue Temperatur eines Gegenstands mit dieser Methode zu bekommen. Eine Thermalbildaufbereitungskamera ist zu leistenden Algorithmen fähig, um das Daten zu interpretieren und ein Image zu bauen. Obwohl das Image dem Zuschauer eine Annäherung der Temperatur zeigt, bei der der Gegenstand funktioniert, verwendet die Kamera wirklich vielfache Quellen von Daten, die auf den Gebieten gestützt sind, die den Gegenstand umgeben, dass Wert zu beschließen, anstatt die wirkliche Temperatur zu entdecken.

Dieses Phänomen kann klarer nach der Rücksicht der Formel-Ereignis-Energie = Ausgestrahlte Energie + Übersandte Energie + Widerspiegelte Energie werden, wo Ereignis-Energie das Energieprofil, wenn angesehen, durch eine Thermalbildaufbereitungskamera ist. Ausgestrahlte Energie ist allgemein, was beabsichtigt ist, um gemessen zu werden. Übersandte Energie ist die Energie, die das Thema von einer entfernten Thermalquelle durchführt. Widerspiegelte Energie ist der Betrag der Energie, die von der Oberfläche des Gegenstands von einer entfernten Thermalquelle nachdenkt.

Wenn der Gegenstand bei einer höheren Temperatur ausstrahlt als seine Umgebungen, dann wird Macht-Übertragung stattfinden, und Macht wird vom warmen bis Kälte im Anschluss an den Grundsatz ausstrahlen hat im Zweiten Gesetz der Thermodynamik festgesetzt. So, wenn es ein kühles Gebiet im thermogram gibt, wird dieser Gegenstand die durch den warmen Gegenstand ausgestrahlte Radiation absorbieren. Die Fähigkeit von beiden Gegenständen, diese Radiation auszustrahlen oder zu absorbieren, wird Emissionsvermögen genannt. Unter Außenumgebungen, convective, vom Wind kühl werdend, muss eventuell auch betrachtet werden, wenn man versucht, ein genaues Temperaturlesen zu bekommen.

Die Thermalbildaufbereitungskamera würde als nächstes eine Reihe von mathematischen Algorithmen verwenden. Da die Kamera nur im Stande ist, die elektromagnetische Radiation zu sehen, die unmöglich ist, mit dem menschlichen Auge zu entdecken, wird es ein Bild im Zuschauer bauen und ein sichtbares Bild gewöhnlich in einem JPG-Format registrieren.

Um die Rolle des Nichtkontakt-Temperaturrecorders durchzuführen, wird die Kamera die Temperatur des Gegenstands ändern, der mit seiner Emissionsvermögen-Einstellung wird ansieht. Andere Algorithmen können verwendet werden, um das Maß, einschließlich der Übertragungsfähigkeit des Sendemediums (gewöhnlich Luft) und die Temperatur dieses Sendemediums zu betreffen. Alle diese Einstellungen werden die äußerste Produktion für die Temperatur des Gegenstands betreffen, der wird ansieht.

Diese Funktionalität macht die Thermalbildaufbereitungskamera ein ausgezeichnetes Werkzeug für die Wartung von elektrischen und mechanischen Systemen in der Industrie und dem Handel. Durch das Verwenden der richtigen Kameraeinstellungen, und indem sie sorgfältig gewesen wird, wenn man das Image gewinnt, können elektrische Systeme gescannt werden, und Probleme können gefunden werden. Schulden mit Dampffallen in Dampfheizungsanlagen sind leicht sich niederzulassen.

Im Energiesparungsgebiet kann die Thermalbildaufbereitungskamera mehr tun. Weil es die ausstrahlende Temperatur eines Gegenstands sehen kann, sowie woran dieser Gegenstand ausstrahlt, kann das Produkt der Radiation mit dem unveränderlichen Stefan-Boltzmann berechnet werden.

Emissionsvermögen

Emissionsvermögen ist ein Begriff, der eine Fähigkeit eines Materials vertritt, Thermalradiation auszustrahlen. Jedes Material hat ein verschiedenes Emissionsvermögen, und es kann eine echte Aufgabe sein, das passende Emissionsvermögen für ein Thema zu bestimmen. Ein Emissionsvermögen eines Materials kann sich von theoretischen 0.00 (völlig nicht ausstrahlend) zu ebenso theoretischen 1.00 erstrecken (völlig ausstrahlend); das Emissionsvermögen ändert sich häufig mit der Temperatur. Ein Beispiel einer Substanz mit dem niedrigen Emissionsvermögen, würde mit einem Emissionsvermögen-Koeffizienten.02 silbern sein. Ein Beispiel einer Substanz mit dem hohen Emissionsvermögen würde Asphalt, mit einem Emissionsvermögen-Koeffizienten.98 sein.

Ein schwarzer Körper ist ein theoretischer Gegenstand, der Infrarotradiation bei seiner Kontakt-Temperatur ausstrahlen wird. Wenn ein Thermoelement auf einem schwarzen Körperheizkörper 50 °C liest, wird die Radiation, die der schwarze Körper aufgeben wird, auch 50 °C sein. Deshalb wird ein wahrer schwarzer Körper ein Emissionsvermögen 1 haben.

Da es kein solches Ding wie ein vollkommener schwarzer Körper gibt, wird die Infrarotradiation von normalen Gegenständen scheinen, weniger zu sein, als die Kontakt-Temperatur. Die Rate (Prozentsatz) der Emission der Infrarotradiation wird so ein Bruchteil der wahren Kontakt-Temperatur sein. Dieser Bruchteil wird Emissionsvermögen genannt.

Einige Gegenstände haben verschiedenes Emissionsvermögen in der Langwelle verglichen mit der Mitte Welle-Emissionen. Emissionsvermögen kann sich auch als eine Funktion der Temperatur in einigen Materialien ändern.

Um ein Temperaturmaß eines Gegenstands zu machen, wird sich der thermographer auf den Emissionsvermögen-Tisch beziehen, um den Emissionsvermögen-Wert des Gegenstands zu wählen, in den dann in die Kamera eingegangen wird. Der Algorithmus der Kamera wird die Temperatur durch das Verwenden des Emissionsvermögens korrigieren, um eine Temperatur zu berechnen, die näher die wirkliche Kontakt-Temperatur des Gegenstands vergleicht.

Wenn möglich, würde der thermographer versuchen, das Emissionsvermögen des fraglichen Gegenstands zu prüfen. Das würde genauer sein als das Versuchen, das Emissionsvermögen des Gegenstands über einen Tisch zu bestimmen. Die übliche Methode, das Emissionsvermögen zu prüfen, soll ein Material des bekannten hohen Emissionsvermögens im Kontakt mit der Oberfläche des Gegenstands legen. Das Material des bekannten Emissionsvermögens kann so kompliziert sein wie Industrieemissionsvermögen-Spray, der spezifisch für diesen Zweck erzeugt wird, oder es so einfach sein kann wie schwarzes Standardisolierungsband, Emissionsvermögen 0.97. Ein Temperaturlesen kann dann des Gegenstands mit dem Emissionsvermögen-Niveau auf dem Imager-Satz zum Wert des Testmaterials genommen werden. Das wird einen genauen Wert der Temperatur des Gegenstands geben. Die Temperatur kann dann auf einem Teil des mit dem Testmaterial nicht bedeckten Gegenstands gelesen werden. Wenn das Temperaturlesen verschieden ist, kann das Emissionsvermögen-Niveau auf dem imager angepasst werden, bis der Gegenstand dieselbe Temperatur liest. Das wird dem thermographer ein viel genaueres Emissionsvermögen-Lesen geben. Es gibt Zeiten jedoch, wenn ein Emissionsvermögen-Test wegen gefährlicher oder unzugänglicher Bedingungen nicht möglich ist. In diesen Situationen muss sich der thermographer auf Tische verlassen.

Unterschied zwischen Infrarotfilm und Thermographie

IR Film ist zur infraroten (IR) Radiation in 250°C zu 500°C Reihe empfindlich, während die Reihe der Thermographie ungefähr-50°c zu über 2,000°C ist. Also, für einen IR Film, um etwas zu zeigen, muss es über 250°C sein oder Infrarotradiation von etwas widerspiegeln, was mindestens so heiß ist. Nachtvision Infrarotgerät-Image in nah-infrarot, gerade außer dem Sehspektrum, und kann ausgestrahlt oder widerspiegelt nah-infrarot in der ganzen Sehdunkelheit sehen. Nachtvisionsgeräte des Sternenlicht-Typs vergrößern allgemein nur umgebendes Licht.

Passiv gegen die aktive Thermographie

Alle Gegenstände über der absoluten Nulltemperatur (0 K) strahlen Infrarotradiation aus. Folglich ist eine ausgezeichnete Weise, Thermalschwankungen zu messen, ein Infrarotvisionsgerät, gewöhnlich eine im Brennpunkt stehende Flugzeug-Reihe (FPA) Infrarotkamera zu verwenden, die dazu fähig ist, Radiation Mitte (3 bis 5 μm) und lange (7 bis 14 μm) Welle Infrarotbänder zu entdecken, angezeigt als MWIR und LWIR, entsprechend zwei des hohen Durchlässigkeitsgrads Infrarotfenster. Anomale Temperaturprofile an der Oberfläche eines Gegenstands sind eine Anzeige eines potenziellen Problems.

In der passiven Thermographie sind die Eigenschaften von Interesse natürlich bei einer höheren oder niedrigeren Temperatur als der Hintergrund. Passive Thermographie hat viele Anwendungen wie Kontrolle von Leuten auf einer Szene und medizinischer Diagnose (spezifisch thermology).

In der aktiven Thermographie ist eine Energiequelle erforderlich, eine Thermalunähnlichkeit zwischen der Eigenschaft von Interesse und dem Hintergrund zu erzeugen. Die aktive Annäherung ist in vielen Fällen notwendig vorausgesetzt, dass die untersuchten Teile gewöhnlich im Gleichgewicht mit den Umgebungen sind.

Vorteile der Thermographie

• Es zeigt ein Sehbild, so können Temperaturen über ein großes Gebiet verglichen werden
• Es ist dazu fähig, bewegende Ziele in Realtime zu fangen
• Es ist im Stande, das Verschlechtern, d. h., höhere Temperaturbestandteile vor ihrem Misserfolg zu finden
• Es kann verwendet werden, um zu messen oder in Gebieten zu beobachten, die unzugänglich oder für andere Methoden gefährlich

sind

• Es ist eine nichtzerstörende Testmethode
• Es kann verwendet werden, um Defekte in Wellen, Pfeifen und anderen Metall- oder Plastikteilen zu finden
• Es kann verwendet werden, um Gegenstände in dunklen Gebieten zu entdecken

Beschränkungen und Nachteile der Thermographie

• Qualitätskameras haben häufig eine hohe Preisklasse (häufig 6,000 US$ oder mehr)
• Images können schwierig sein, genau wenn gestützt, auf bestimmten Gegenständen, spezifisch Gegenstände mit unregelmäßigen Temperaturen zu dolmetschen, obwohl dieses Problem in der aktiven Thermalbildaufbereitung reduziert wird
• Genaue Temperaturmaße werden durch das sich unterscheidende Emissionsvermögen und Nachdenken von anderen Oberflächen gehindert
• Die meisten Kameras haben ±2-%-Genauigkeit oder schlechter im Maß der Temperatur und sind nicht so genau wie Kontakt-Methoden
• Nur fähig, Oberflächentemperaturen direkt zu entdecken

Anwendungen

• Bedingung, die kontrolliert
• Digitalinfrarotthermalbildaufbereitung in der Gesundheitsfürsorge
• Medizinische Bildaufbereitung
• Infraroter mammography
• Archäologische Flugdrache-Luftthermographie: Kite_aerial_photography
• Thermology
• Tierthermalbildaufbereitung
• Nachtvision
• Forschung
• Prozesssteuerung
• Nichtzerstörende Prüfung
• Kontrolle in der Sicherheit, Strafverfolgung und Verteidigung
• Chemische Bildaufbereitung
• Volcanology
• Gebäude

Thermalbildaufbereitungskameras wandeln die Energie in der Infrarotwellenlänge in eine sichtbare leichte Anzeige um. Alle Gegenstände über der absoluten Null strahlen Thermalinfrarotenergie aus, so können Thermalkameras alle Gegenstände unabhängig vom umgebenden Licht passiv sehen. Jedoch sehen die meisten Thermalkameras nur Gegenstände, die wärmer sind als-50°c.

Das Spektrum und der Betrag der Thermalradiation hängen stark von einer Oberflächentemperatur eines Gegenstands ab. Das macht es möglich für eine Thermalbildaufbereitungskamera, eine Temperatur eines Gegenstands zu zeigen. Jedoch beeinflussen andere Faktoren auch die Radiation, die die Genauigkeit dieser Technik beschränkt. Zum Beispiel hängt die Radiation nicht nur von der Temperatur des Gegenstands ab, aber ist auch eine Funktion des Emissionsvermögens des Gegenstands. Außerdem entsteht Radiation aus den Umgebungen und wird im Gegenstand widerspiegelt, und die Radiation vom Gegenstand und die widerspiegelte Radiation werden auch unter Einfluss der Absorption der Atmosphäre sein.

Standards

Internationale Organisation für die Standardisierung (ISO)

• ISO 6781, Thermalisolierung - Qualitative Entdeckung von Thermalunregelmäßigkeiten im Gebäude von Umschlägen - Infrarotmethode
• ISO 18434-1, Bedingungsüberwachung und Diagnostik von Maschinen - Thermographie - Teil 1: Allgemeine Verfahren
• ISO 18436-7, Bedingungsüberwachung und Diagnostik von Maschinen - Voraussetzungen für die Qualifikation und Bewertung des Personals - Teil 7: Thermographie

Siehe auch

• ASTM Unterausschuss E20.02 auf der Radiation Thermometry

Chemische Bildaufbereitung Digitalinfrarotthermalbildaufbereitung in der Gesundheitsfürsorge

• Leuchtstoffmikrothermographie
• Infrarot- und Thermalprüfung
• Infrarotkamera
• Infrarotentdecker
• Infrarotthermometer

Nachtvision

• Sakuma-Hattori Gleichung
• Thermalbildaufbereitungskamera
• Inspektion von Thermographic

Thermology

Links

• Thermographic Images
• Unabgekühlte Thermalbildaufbereitung
• Sich Chemie mit der Infrarotbildaufbereitung vergegenwärtigend
• Etwas Gebrauch von thermographic Images in der Elektronik
• Infrarotbildaufbereitungswissenschaftsdemonstrationen