Jak správně vybrat termokameru

• Stejně jako u pořizování nového fotoaparátu, podobně postupujeme i u termokamer. Svými zákonitostmi, technologií a logikou celého konceptu jsou si velice podobné. Termokamerou rovněž fotíte či natáčíte objekty, stejně jakou u fotoaparátů. Dnes mnoho z Vás pro rychlou a relativně kvalitní fotografii používá smartphony, ale profesionálové ocení takzvanou „zrcadlovku“.

Co je to termokamera a s tím spojená věda infračervená termografie a termogram?

Infračervená termografie
Je to vědní obor, který se zabývá analýzou rozložení teplotního pole na povrchu tělesa a to bezkontaktním způsobem. Úkolem termografie je analýza infračervené energie vyzařované tělesem. Termografickým měřicím systémem lze zobrazit teplotní pole měřeného objektu, ale pouze na jeho povrchu.

Termokamery
Umožňují zobrazit infračervené záření tělesa tak, aby jej bylo možné vidět (vizualizace). Výstupem z termovizní kamery je infračervený snímek, odborně termogram, resp. termovizní snímek. Radiometrické termokamery pak uživateli umožní určit teplotu v jednotlivých bodech termogramu. Určení teploty však není snadné, protože závisí na několika parametrech. Jeden z hlavních parametrů je emisivita tělesa. Ideálně černé těleso má emisivitu 1, lesklá tělesa mají emisivitu velmi malou (až 0,1).

Termogram
Nebo termovizní snímek, resp. infračervený snímek je obraz pořízený termokamerou. Infračervené záření je pro lidské oko neviditelné a proto se termovizní snímky vizualizují za použití okem viditelných palet, které přiřazují barvu různým teplotám (různému množství tepelného toku). Stejný snímek tak lze zobrazit v odlišných barevných paletách a tím zviditelnit nebo zdůraznit jiná místa.

Jak zvolit tu nejlepší termokameru pro Vás?

Doba jde kupředu a je třeba získat přehled o tom, jak si práci ulehčit či dokonce ji úplně nechat na nástrojích či strojích. Termokamera Vám zde zaručeně pomůže. Než začneme rozebírat technické parametry, nejprve je třeba si ujasnit 2 základní věci:

1. K čemu přesně budu termokameru využívat?
Určení aplikace je to nejdůležitější. Pracuji na instalacích elektronických přístrojů, na vývoji zařízení nebo osazuji desky plošných spojů ?

2. Co mi má a může přinést?
Jestli už víte, k jakému účelu budete termokameru používat, seznámíme Vás s několika informacemi, podle kterých si dokážete vybrat tu nejlepší termokameru pro Vaši potřebu.

Tvar a design ideální pro práci
Standardní termokameru držíme v jedné ruce zajištěnou řemínkem kolem článků na ruce nebo připevněnou na stativu. Dnes si můžeme celkové provedení vybrat z většího výběru. Kapesní provedení o velikosti peněženky, s pevnou základnou, odolné “industry” termokamery nebo miniaturní provedení s kombinací smartphonu. Některé modely přináší větší praktičnost při transportu, jiné zase stabilnější řešení.

Vzdálenost od měřeného objektu, rozlišení & teplotní rozsah
Jedny z nejpodstatnějších technických parametrů jsou:

• Vzdálenost od měřeného objektu (v metrech)
• Rozlišení snímače (v pixelech)
• Teplotní škála ( ve stupních Celsia), ve které chcete měřit
  

Častými aplikacemi jsou:

- měření klimatizačních jednotek či únik tepla u budov
- měření na elektrickém rozvaděči
- měření na DPS s osazenými SMD součástkami

Klimatizační jednotka nebo budovy:
Většinou se jedná o velká zařízení z pohledu dnešní „minielektroniky“, proto bude stačit měřit na vzdálenost několika metrů od zařízení. Teplota se zde bude pohybovat okolo pokojových teplot a požadavek na rozlišení je zde nižší než v dalších uvedených aplikacích. Jako plus oceníte jednoduchou manipulaci s daným přístrojem.

Měření na elektrických rozvaděčích:
Na první pohled zde můžete vidět větší i menší prvky, součástky (dále jako objekty). Jednoduše nelze určit, zda budeme potřebovat měřit velké či malé objekty na delší nebo kratší vzdálenosti. Bude to chtít nějaký univerzál. Z hlediska teploty je možné nalézt destrukce daných objektů či zkraty v rozvaděči, proto je třeba myslet na to, že se zde můžeme dostat i na hodnotu 100°C a více.
Jako plus oceníme odolnost proti případnému pádu a odolnost přístroje jako takového.

Měření na DPS s osazenými SMD součástkami:
Detail a Citlivost pro nás budou parametry číslo jedna. Ostře zaměřit SMD součástku o velikosti 1x0,5 mm je těžký úkol, ale není neřešitelný. Měření nebude probíhat na více než 20cm a to pouze v případě, že budeme chtít zaměřit celou DPS. Proud se zde nebude pohybovat v řádu desítek Ampér jako u rozvaděče, proto nebude zkrat tak dramatický, ale i v tomto případě se můžeme teplota pohybovat až do 100°C. Jako plus zde oceníme stabilní základnu s možností fixního zajištění jak DPS, tak termokamery.

Technické parametry

Jednoduché, základní rozdělení:
Rozlišení snímače:
Rozlišení určuje, kolik pixelů bude snímat daný objekt tj. čím více pixelů, tím větší přesnost obrazu a kvalita měření. Pojednání o rozlišení, pixelech, poměrech stran můžeme znát s terminologie o kvalitě videí či výběru televizoru. Rozlišení je zpravidla od 80x60 pix.do 640x480pix. v poměru 4:3. Slušné rozlišení pro kvalitní snímky získáváme od hodnoty 160x120pix.
Jestliže rozdělíme rozlišení do skupin, pak dostáváme 3 skupiny:

• 80x60 pix., 120x90 pix. základní řada
• 160x120 pix., 220x165 pix., 240x180 pix. střední řada
• 260x195 pix., 320x240 pix. a 640x480pix. profesionální řada

Vylepšením běžného rozlišení může být Super-rozlišení. Jedná se o softwarovou úpravu u expertních termokamer. Všechny vyjmenovaná rozlišení můžete nalézt na naši stránce.

Teplotní rozsah:
Rozsah je od mínusových teplot (od -25°C) do několika úrovní teplot kladných. U nás naleznete termokamery v kladné úrovni do +150°C až do +1200°C.
Jestliže rozdělíme tyto teplotní rozsahy do skupin, opět máme 3 skupiny:

• do 250°C základní řada
• do 650°C střední řada
• do 1200°C profesionální, expertní řada
  

Vzdálenost od měřeného objektu, fixní nebo manuální ostření:
Ohnisková vzdálenost nebo vzdálenost zaostření je v základních termokamerách s fixním ostřením zpravidla 0,15m nebo 0,45m. S manuální ostřením můžeme tuto vzdálenost lineárně (ručně) nastavovat stejně jako je tomu u objektivů. U vyšších řad můžeme pořídit objektivy Makroobjektiv pro měření na procesoru, Širokoúhlý objektiv pro měření v težce přístupných místech nebo Teleobjektiv s 2 násobným či 4 násobným přiblížením pro měření rozvodu elektrické energie mimo obec (v distribuční soustavě).

• Fixní ostření – Základní řada
• Manuální, ruční ostření 0,15-0,45m – Střední řada
• Výměnný objektiv a manuální, ruční ostření na každém z nich- Profesionální řada

Zorný úhel:
Tento parametr je úzce související s ohniskovou vzdáleností. Čím větší je ohnisková vzdálenost, tím je zorný úhel menší. Zorný úhel se nepřímo úměrně mění se vzdáleností od měřeného objektu. Můžeme se pohybovat v číslech od 24° vertikálně až do 55° vertikálně. Tuto hodnotu dokážeme zásadně změnit řadou objektivů. Jako demostrace nám poslouží obrázky.

Citlivost:
Jeden z hlavních parametrů pro detailní měření. Teorie říká: “Teplotní citlivost vyjadřuje, jaké nejmenší teplotní rozdíly je na povrchu černého tělesa termokamera schopna zaznamenat.”
Čím je citlivost vyšší, tím je přesnější měření. Tento parametr je zpravidla přímo úměrně zvolen výrobcem k hodnotě rozlišení, proto není třeba jej zásadně řešit pro prvotní výběr. Není tak rozhodující jako například rozlišení nebo teplotní rozsah.

Emisivita:
Emisivita je optická vlastnost materiálu, která popisuje, jaké množství světla se vyzářilo z materiálu v poměru k množství, které na stejné teplotě vyzařuje černé těleso. Černé těleso je ideální těleso, které pohlcuje veškeré záření. Současně je také ideální zářič – záření černého tělesa je maximální a závisí pouze na teplotě. Spektrální rozložení intenzity vyzařování černého tělesa je dáno Planckovým zákonem. Emisivitu nastavujeme u termokamery manuálně. Jak u základních tak i u profesionálních termokamer, zde nenajdeme rozdíl (tabulka emisivity) .

Sdílení Vaší práce a další funkce:
Kromě kvalitního výsledku z Vašeho měření je třeba promyslet celou aplikaci i z hlediska „mimo termokameru“. Jak budu obraz zpracovávat? Potřebuji tento výsledek posílat zákazníkům? Pracuji ve vývoji a chci výsledky vidět v reálném čase na svém PC? Všechny výše uvedené otázky lze realizovat a tím docílit efektivní práci.

Seznam softwaru k PC:
Fluke Connect
Fluke SmartView
Flir Tools
Flir Tools+
a další

Konkrétní produkty

Klimatizační jednotka nebo budovy:
Vhodným produktem z naší nabídky je Flir C3. Nabízí rozlišení snímače 80x60 pix. a teplotní rozsah -10°C …+150°C. Ohnisková vzdálenost je 1m MSX od měřeného předmětu, fixní objektiv. Výhodou je dotykový displej, jednoduché ovládání, velikost tohoto zařízení , WiFi pro konektivitu s kombinací softwaru Flir Tools pro zpracování obrazu v PC.
Konkurencí je Flir One Pro. Menším provedením a parametry vede nad Flir C3, ale po uložení termografického obrázku do PC již jej nelze dále zpracovávat. Vhodné aplikace mimo uvedených jsou také solární panely, vlhkost ve skladech, únik tepla, rozvod tepla u kotle na pevná paliva a další.

    Základní řada
    Teplotní rozsah: -10…+150°C
    Rozlišení: 80x60 pix.
    Objektiv: Fixní, nevýměnný
    Další: Dotykový displej, Wi-Fi, Flir Tools

    Proč doporučujeme?
    - Malé rozměry a hmotnost 130g
    - Odolnost
    - Wi-Fi + Flir Tools

Měření na elektrických rozvaděčích:
Univerzál. Zlatá střední cesta. Fluke TiS 45 je první termokamera s manuálním ostřením v této kategorii. S tímto přístrojem se dokážete jednoduše vypořádat například z rozvodem elektrického proudu, kontrolou zahřívání mechanických částí, kontrolou motorů. Objektiv je nevýměnný.
 

Střední řada
Teplotní rozsah: -20…+350°C
Rozlišení: 160x120 pix.
Objektiv: Manuální, nevýměnný
Další: Fluke Connect

Proč doporučujeme?
- Univerzál pro jakékoliv měření
- Manuální nastavení ohniskové vzdálenosti
- Nadstandartní příslušenství včetně tovární kalibrace

Měření na DPS s osazenými SMD součástkami: Pro detailní měření se neobejdete bez pevného podstavce či stativu. Flir ETS 320 dokáže na vzdálenost několika milimetrů vykazovat skvělé výsledky. Díky své stabilitě se neprojevuje na výsledném obrazu sebemenší roztřepání. U této termokamery oceníte i sledování průběhu v reálném čase společně se záznamem. Proto je vhodná pro aplikace, kde sledujeme teplotu měřeného zařízení v určitém časovém úseku po jeho zapnutí (změny teplot na DPS a jejich vzájemné ovlivňování).

Střední až profesionální řada
Teplotní rozsah: -20…+250°C
Rozlišení: 320x240 pix.
Objektiv: Manuální, nevýměnný
Další: Flir Tools, Sledování reálného průběhu

Proč doporučujeme?
- Pevná základna
- Obraz přímo na PC v reálném čase, sledování průběhu zpětně
- Nezávislé na baterii

Největší chyba při výběru a při ovládání termokamery:

Není až tak chybou vzít si výkonnější přístroj pro ne až tak specifické měření. Chybou je, pokud zvolíte přístroj se základními parametry pro obtížnější aplikace. V extrému, nevezmete si přece mobilní telefon s VGA fotoaparátem na fotografickou soutěž. Základní řadou termokamer nelze měřit SMD součástky a očekávat tak uspokojivé výsledky.
Další chybou bývá měření skleněných nebo extrémně hladkých, lesklých povrchů. Zde můžeme nalézt chybu měření v podobě odrazu obrazu za Vámi, t.j. uvidíte zde sami sebe s termokamerou v ruce. Jestli plánujeme termokameru využít pro měření těchto povrchů, musíme daný objekt načernit nebo jinak zdrsnit. Není-li to možné, nelze tuto technologii (termovize) použít.

Pro první zkušenost s termokamerou doporučujeme investovat maximálně do střední řady termokamer. Při výběru je třeba zvážit mnohem více parametrů než pouze rozlišení či teplotní rozsah.
Pokud potřebujete pomoci s výběrem, neváhejte nás kontaktovat na info@soselectronic.cz