Dr inż - Instytut Techniki Cieplnej

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ
INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ
WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
I ENERGETYKI
POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
INSTRUKCJA LABORATORYJNA
Temat ćwiczenia:
ZASTOSOWANIE TECHNIKI TERMOWIZYJNEJ
W POMIARACH CIEPLNYCH
1.
WPROWADZENIE TEORETYCZNE
Stosowane powszechnie metody pomiaru temperatury umożliwiają jej określenie w
punkcie zainstalowania czujnika pomiarowego. Poprzez termowizyjny pomiar temperatury
można określić jej rozkład na całej powierzchni badanego obiektu. Umożliwiają to kamery
termowizyjne, które stają się coraz powszechniejszym narzędziem lokalizacji miejsc
występowania oraz ilościowej oceny strat ciepła lub wykrywania nieprawidłowości w
funkcjonowaniu różnorodnych urządzeń i instalacji energetycznych. W wyniku pomiaru
otrzymywany jest tzw. termogram, czyli obraz na którym w wybranej palecie barw lub w
odcieniach szarości odwzorowane jest pole temperatury. Wyniki termowizyjnych pomiarów
temperatury są przydatne w badaniach różnych procesów cieplnych oraz przy ocenie stanu
technicznego czy parametrów cieplnych urządzeń i instalacji energetycznych oraz innych
obiektów.
Pomiary termowizyjne polegają na pomiarze natężenia promieniowania cieplnego, które
jest emitowane przez wszystkie ciała o temperaturze wyższej od temperatury 0 K (-273,15oC).
1.1. Rozwój techniki termowizyjnych pomiarów temperatury
Pierwsze detektory w kamerach termowizyjnych wymagały schłodzenia ich podczas
pracy do temperatury około minus 200oC. Realizowano to poprzez napełnienie
odpowiedniego pojemnika w kamerze ciekłym azotem, który powoli parując utrzymywał
detektor w niskiej temperaturze. Kolejnym krokiem, który uczynił kamery termowizyjne
mniej uciążliwe w użyciu, było zastosowanie do chłodzenia detektorów mikroziębiarek
sprężarkowych w których czynnikiem roboczym był hel. Ziębiarki te umożliwiały również
osiągnięcie temperatury około –200 oC.
Ciągłe prace nad doskonaleniem technik termograficznego pomiaru temperatury
doprowadziły do skonstruowania nowych typów detektorów pracujących zadowalająco już w
temperaturze minus 70oC. Do chłodzenia tego typu detektora wystarczające było
zastosowanie chłodziarek termoelektrycznych wykorzystujących efekt Peltiera. Dalsze prace
doprowadziły do opracowania konstrukcji współczesnych detektorów działających
zadowalająco w temperaturze 30 oC.
Równocześnie z doskonaleniem strony elektronicznej detektorów promieniowania
zmieniała się zasada generacji obrazu termowizyjnego. Do niedawna dwuwymiarowy obraz
termograficzny tworzono za pomocą precyzyjnego mechanicznego układu skanującego w
którym obrót wielościanu z lustrzanymi ściankami bocznymi zsynchronizowany był z jego
wahadłowym ruchem w drugiej płaszczyźnie. W efekcie, w sposób sekwencyjny,
przeszukiwane było całe pole badane kamerą. Strumienie energii radiacyjnej pochodzące z
kolejnych wycinków badanej powierzchni po przejściu przez soczewkę padały na jedną z
lustrzanych ścianek obracającego się wielościanu. Po odbiciu się od układu ruchomych luster
padały następnie na punktowy detektor gdzie były przetwarzane na sygnał elektryczny o
wielkości stosownej do natężenia padającego promieniowania. Konstrukcja układu
zapewniała zbadanie z dużą częstotliwością punkt po punkcie i linia po linii całego obiektu
widzianego w obiektywie. Stosowane były też układy skanujące gdzie zamiast zwierciadeł
używano obracających się wielościanów wykonanych z materiału przepuszczającego
promieniowanie podczerwone. Innym rozwiązaniem były układy z detektorami liniowymi,
gdzie w celu utworzenia dwuwymiarowego obrazu przeszukiwanie odbywało się tylko w
jednym kierunku, linia po linii.
Ciągłe doskonalenie detektorów doprowadziło do opracowania konstrukcji
współczesnego detektora promieniowania podczerwonego w postaci dwuwymiarowej stałej
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
2
matrycy. Typowa matryca składa się z 240 x 320 pojedynczych mikrodetektorów. Obraz
badanego obiektu padając przez obiektyw na matrycę powoduje wygenerowanie w każdym
pojedynczym mikrodetektorze sygnału elektrycznego stosownego do natężenia padającego
promieniowania. Sygnały te zbierane są z dużą częstotliwością przez układ odczytu i po
obróbce elektronicznej służą do utworzenia obrazu termograficznego badanej powierzchni.
Ciągły rozwój technologii wytwarzania detektorów umożliwiał stopniowe rozszerzanie
zakresu pomiarowego urządzeń termowizyjnych. Rozszerzanie odbywało się zarówno w
kierunku wysokich jak również niskich temperatur. Można się o tym przekonać analizując
parametry techniczne kolejnych wersji kamer termowizyjnych [5]. Współczesne rozwiązania
umożliwiają prowadzenie pomiarów za pomocą jednego urządzenia w zakresie temperatury
–40oC÷2000 oC. Przy wysokich temperaturach stosowane są filtry optyczne ograniczające
intensywność promieniowania przechodzącego przez układ optyczny i padającego na
detektor.
Równocześnie z rozszerzaniem zakresu pomiarowego temperatury poprawiana była
czułość termiczna urządzeń termowizyjnych. Przy temperaturze 30 oC czułość termiczna
współczesnych kamer termowizyjnych o ogólnym przeznaczeniu jest na poziomie 0,08÷0,1K,
natomiast kamery przeznaczone do badań naukowych osiągają poziom czułości równy 0,02K
[5, 7]. Parametr ten informuje o tym jaką minimalną różnicę temperatury jest w stanie wykryć
detektor kamery.
1.2. Zakresy spektralne kamer termowizyjnych
Ciała stałe i ciekłe dają ciągłe widmo promieniowania cieplnego, natomiast gazy
promieniują (i absorbują promieniowanie cieplne) selektywnie. Pochłanianie promieniowania
wychodzącego z badanej powierzchni oraz przechodzącego przez warstwę powietrza (gazu)
znajdującą się między badanym obiektem i obiektywem kamery może mieć wyraźny wpływ
na wynik pomiaru. Głównymi gazami atmosferycznymi pochłaniającymi promieniowanie
podczerwone jest para wodna i dwutlenek węgla. Gazy te pochłaniają promieniowanie cieplne
tylko o określonych długościach fali. W tablicy 1 podano cytowane w [2] zakresy długości
fali w których zachodzi pochłanianie promieniowania przez wymienione gazy. Równocześnie
w tych pasmach gazy te są aktywne radiacyjnie i emitują własne promieniowanie. Podane
granice są w pewnym stopniu umowne, ponieważ przejścia od przedziałów przeźroczystości
do przedziałów pochłaniania nie mają charakteru skokowego lecz stopniowy [2].
Tablica 1
Pasma promieniowania pary wodnej i dwutlenku węgla
Pasmo
1
2
3
4
Zakresy długości fali, µm
CO2
H2O
1,7÷2,0
2,2÷3,0
2,4÷3,0
4,8÷8,0
4,0÷4,8
12÷30
12,5÷16,5
W kamerach termowizyjnych wykorzystywane są najczęściej dwa zakresy długości fali
leżące w obszarze promieniowania podczerwonego, a mianowicie zakres 3÷5 µm (kamery
krótkofalowe) oraz zakres 7,5÷13 µm (kamery długofalowe). Są to zakresy (tzw. okna) dla
których w małym stopniu występuje pochłanianie promieniowania przez parę wodną oraz
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
3
dwutlenek węgla zawarte w atmosferze. Aby poprawić dokładność pomiaru termowizyjnego,
szczególnie wykonywanego z dużej odległości, należy uwzględnić efekt pochłaniania
promieniowania pochodzącego od badanej powierzchni i przechodzącego przez warstwę
powietrza na swojej drodze do obiektywu kamery. Należy również uwzględnić efekt
szczątkowego promieniowania cieplnego w obszarze wymienionych okien przez parę wodną i
dwutlenek węgla zawarte w powietrzu które to promieniowanie jest rejestrowane przez
detektor kamery. W celu wykonania tej korekty konieczna jest znajomość temperatury gazu
oraz tzw. grubości optycznej ośrodka pochłaniająco-emitującego [2, 6]. Grubość optyczna
ośrodka zależy od stężenia gazów aktywnych radiacyjnie w rozważanym ośrodku oraz od
długości drogi promienia którą w tym przypadku jest odległość kamery od badanej
powierzchni.
W zakresie długości fal 3÷5 µm znajduje się aktywne pasmo 4,0÷4,8µm dla dwutlenku
węgla. Zawartość CO2 atmosferze jest jednak praktycznie stała i w związku z tym nie ma
potrzeby określania tego parametru każdorazowo przy pomiarze. W przypadku pary wodnej
sprawa wygląda inaczej, ponieważ jej zawartość w powietrzu zależy silnie od warunków
atmosferycznych. W związku z tym każdorazowo przy pomiarze termowizyjnym potrzebne
jest określanie wilgotności powietrza. Jeżeli przestrzeń pomiędzy badanym obiektem a
kamerą wypełniona jest innym gazem niż powietrze, wówczas korekta wyników musi mieć
indywidualny charakter.
1.3. Znaczenie emisyjności badanej powierzchni w pomiarach termowizyjnych
Pojęcie ciała doskonale czarnego wprowadził Kirchhoff [2]. Jest to wzorzec ciała
mającego doskonałe właściwości radiacyjne. Strumień energii emitowany na drodze
promieniowania cieplnego przez ciała rzeczywiste jest mniejszy niż strumień energii
wypromieniowany przez ciało doskonale czarne o tej samej temperaturze. Różnicę pomiędzy
emisją promieniowania cieplnego ciała rzeczywistego i ciała doskonale czarnego ujmuje się
za pomocą współczynnika proporcjonalności zwanego emisyjnością. Emisyjność ciał zależy
od różnych czynników w tym od: rodzaju ciała (metal, ceramika, itp.), zakresu długości fali
dla którego określana jest emisyjność, chropowatości powierzchni, temperatury powierzchni,
kąta pod jakim emitowane jest promieniowanie. Emisyjność monochromatyczna powierzchni
nie jest stała i dla metali zmniejsza się natomiast dla dielektryków rośnie przy zwiększaniu
długości fali [2, 6]. Z kolei wraz z temperaturą emisyjność metali zwiększa się natomiast
dielektryków maleje [2, 6]. Chropowatość powierzchni powoduje zwiększenie emisyjności.
Tablica 2
Emisyjności różnych materiałów dla wymienionych długości fali [5]
Materiał
Stal nierdzewna polerowana
Stal nierdzewna oksydowana
Stal węglowa polerowana
Stal węglowa utleniona
Miedź wypolerowana
Miedź mocno utleniona
Żelazo mocno utlenione
Cegła czerwona
Sadza węglowa
Temp.,
o
C
20
60
100
200
100
20
20
20
20
Emisyjność
7,5÷13µm
0,16
0,85
0,07
0,79
0,04
0,78
0,69-0,96
0,93
0,95
Emisyjność 1,6
µm
Uwagi
0,30
0,85
0,05
0,80
0,95
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
4
Beton
Farba olejna
Taśma elektrotechniczna
Papier biały
Gips
Skóra ludzka
Ziemia sucha
Ziemia wilgotna
Woda destylowana
Kryształki lodu
Śnieg
Tarcica dębowa
35
20
20
20
20
32
20
20
20
-10
-10
20
0,95
0,94
0,97
0,07-0,90
0,86-0,90
0,98
0,92
0,95
0,96
0,98
0,85
0,90
W termograficznych pomiarach temperatury konieczna jest znajomość średniej
emisyjności badanej powierzchni w zakresie długości fali charakterystycznym dla danego
przyrządu. Błąd termograficznego pomiaru temperatury wynikał będzie nie tylko z czułości
termicznej kamery (we współczesnych kamerach już dość wysokiej) ale również z
niedokładności w określeniu emisyjności badanej powierzchni. Błędy w ocenie emisyjności
są jednym z głównych źródeł niedokładności pomiaru temperatury metodami
termograficznymi. Inną przyczyną niedokładności termograficznych pomiarów temperatury
jest wpływ warunków otoczenia na wynik pomiaru. Wpływ ten jest tym wyraźniejszy im
niższa jest emisyjność badanej powierzchni.
1.4. Możliwości zastosowań badań termowizyjnych w energetyce
Wyniki pomiarów termowizyjnych mają wiele zastosowań i mogą być wykorzystywane
w ocenie obiektów energetycznych oraz w diagnostyce pracy urządzeń wszędzie tam gdzie na
podstawie rozkładu temperatury na powierzchni można wnioskować o prawidłowym lub
nieprawidłowym funkcjonowaniu urządzenia. W szczególności można wyróżnić następujące
obszary zastosowań związane z energetyką:
• badania stanu izolacyjności cieplnej ścian i okien budynków,
• badania izolacji cieplnej rurociągów wodnych i parowych,
• badania izolacji cieplnej i szczelności elektrofiltrów,
• badania stanu cieplnego kominów i kanałów odprowadzających spaliny,
• badania ścian kotłów oraz innych urządzeń cieplnych,
• badania stanu izolacyjności ścian chłodni przemysłowych,
• badania rozpływu czynników w wymiennikach ciepła, skraplaczach i parowaczach
urządzeń ziębiących, instalacjach doprowadzających czynniki robocze do tych urządzeń,
• badanie stanu ogniotrwałych wymurówek pieców i kadzi hutniczych,
• badania korpusów urządzeń energetycznych,
• lokalizacja pęknięć w sieciach grzewczych i wodociągowych,
• lokalizacja podziemnych sieci energetycznych i cieplnych,
• diagnostyka łożysk maszyn wirujących,
• badania układów chłodzenia urządzeń przemysłowych oraz instalacji wody chłodzącej,
• badania składów węgla dla zapobiegania powstawaniu ognisk samoczynnego zapłonu,
• wykrywanie miejsc połączeń dociskowych o pogorszonym kontakcie elektrycznym w
sieciach i instalacjach elektrycznych,
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
5
•
diagnostyka pracy urządzeń elektrycznych w tym transformatorów, wyłączników,
kondensatorów, bezpieczników, stanu izolatorów i innych urządzeń,
• diagnostyka stanu technicznego elektrycznych sieci kablowych i napowietrznych.
Wyniki wymienionych badań mogą być wykorzystane do określenia strat ciepła z
urządzeń energetycznych i innych obiektów lub do oceny stanu izolacji cieplnych. Wyniki
tych badań mogą też służyć celom diagnostyki urządzeń, w tym do wykrywania
nieprawidłowości w ich działaniu, do oceny stanu technicznego przed remontem lub do oceny
jakości wykonanej naprawy remontowej. Różne przykłady wykorzystania wyników badań
termowizyjnych wskazują, że obszar zastosowań badań termowizyjnych nieustannie się
rozszerza i dawno wykroczył już poza zakres związany jedynie z termoizolacją.
2.
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawami teoretycznymi i elementami z
praktyki pomiarów termowizyjnych w podczerwieni, budową i parametrami kamer
termowizyjnych, praktycznymi sposobami określania emisyjności badanej powierzchni,
wpływem warunków otoczenia na wynik termowizyjnego pomiaru temperatury oraz
zastosowaniami termowizji w technice cieplnej i energetyce.
3.
OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO
Stanowisko pomiarowe stanowi kamera termowizyjna ThermaCAM SC2000 z
wyposażeniem. Jest to urządzenie używane zarówno w badaniach podstawowych jak i w
diagnostyce przemysłowej. Kamera ta wyposażona jest dodatkowo w funkcję ThermaCAM
Researcher do cyfrowej ciągłej rejestracji obrazów. Podstawowe dane techniczne tej kamery
są następujące:
• zakres pomiarowy -40÷2000oC, C
• czułość 0,08 K przy 30 oC,
• zakres spektralny 7,5÷13 µm,
• matryca o rozmiarze 240x320 detektorów bolometrycznych, stabilizowana termicznie na
poziomie temperatury 300K za pomocą modułu termoelektrycznego,
• rozdzielczość optyczna przy podstawowym obiektywie 1,3 mrad.
Do obsługi kamery wykorzystywane są cztery przyciski oraz manipulator. Przyciski te
spełniają różne funkcje w zależności od tego w jakim trybie pracy znajduje się kamera.
Oprócz przycisków, do obsługi kamery używane jest rozwijane Menu gdzie znajdują się
dalsze funkcje.
Przycisk Enter słuzy do wywołania Menu lub zatwierdzania wybranych funkcji.
Przycisk Auto służy do automatycznego dostrajania poziomu i zakresu temperaturowego
stosownie do rozkładu temperatury na powierzchni widzianej w obiektywie.
Przycisk Clear służy do kasowania wybranej funkcji lub do powrotu do głównego menu.
Przycisk Save służy do „zamrożenia” obrazu lub do przełączenia na żywy obraz, przy
naciśnięciu przez czas 1s następuje zapisanie obrazu na karcie PCMCIA w wybranym
uprzednio katalogu.
Piątym mechanizmem do sterowania jest manipulator (joystick). Poruszanie dźwignią
joysticka w górę lub w dół powoduje zmianę ogniskowej obiektywu i dostrojenie ostrości.
Poruszanie dźwignią w lewo lub w prawu uruchamia zoom elektroniczny. Po wejściu do
Menu poruszanie w górę lub w dół powoduje zmianę funkcji w obszarze jednej grupy funkcji.
Poruszanie w kierunku poziomym powoduje zmianę grupy funkcji.
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
6
W grupie funkcji Analysis znajduje się funkcja Profile. Funkcja ta umożliwia utworzenie
przekroju temperaturowego. Linia ta może być pozioma lub pionowa. Rodzaj linii profilu
wybiera się w menu Setup, podmenu Analysis/Profile. Jest to przekrój bez skali
temperaturowej lecz umożliwiający zbadanie gdzie w danym przekroju temperatura jest
najwyższa lub najniższa. W tej grupie funkcji znajduje się też funkcja Spot (punkt
pomiarowy). Po wybraniu tej funkcji na wizjerze pojawi się znak krzyżyka który może być
przemieszczany po ekranie za pomocą manipulatora. Jednocześnie w prawym górnym rogu
ekranu pojawi się grupa danych dotyczących punktu w którym znajduje się znacznik punktu.
Zawartość wymienionej grupy określa się w menu Setup, podmenu Analysis. Możliwe jest
zdefiniowanie do 3 punktów pomiarowych. W tej samej grupie znajduje się też funkcja
pomiarowe Area. Umożliwia ona naniesienie na obszar pomiarowy figury prostokąta lub
okręgu. Kształt obszaru pomiarowego definiuje się w menu Setup, podmenu Area.. Dla
powierzchni znajdującej się wewnątrz obszaru pomiarowego można określić temperaturę
maksymalną (Amax), temperaturę minimalną (Amin) lub temperaturę średnią (Aavg).
Aby wykonać zdjęcie termograficzne należy:
a) Skierować kamerę na badaną powierzchnię,
b) Dostroić ostrość obrazu,
c) Dostroić poziom i zakres temperaturowy, najlepiej używając funkcji Auto,
d) Wybrać katalog do zapisu termogramów lub utworzyć nowy katalog wybierając
odpowiednią funkcję z Menu File,
e) Z grupy funkcji Analysis wybrać funkcję Obj par (parametry obiektu), a następnie
nastawić wartości: Emis- emisyjności, Dist-odległość kamery od badanego obiektu,
Tamb-temperatura otoczenia oC, RelHum- wilgotność względna, RefT- temperatura
odniesienia,
f) Skierować obiektyw na badaną powierzchnię i nacisnąć przycisk Save na 1 sek,
spowoduje to zapisanie termogramu w wybranym uprzednio katalogu na karcie
PCMCIA.
Oprócz standardowego wyposażenia kamery w skład stanowiska wchodzą elementy
pomocnicze umożliwiające prezentację niektórych właściwości pomiarów w podczerwieni.
Do elementów tych należą dwa podgrzewane panele do których na frontowej płycie naklejone
są próbki różnych materiałów. Oprócz tego na płycie naklejone są paski taśmy
elektrotechnicznej i papieru o różnych kolorach oraz namalowano różnokolorowe paski farbą
olejną. Ponadto w skład stanowiska wchodzą dwie grubościenne podgrzewane płyty
miedziane (ze względu na bardzo dobrą przewodność cieplną miedź zapewnia utrzymanie
stałej temperatury na całej powierzchni płyty). Otwory wywiercone w głąb płyty umożliwiają
pomiar temperatury płyt za pomocą włożonych do otworów termopar. Elementem
wyposażenia jest również płyta z umieszczonymi w jednym szeregu otworami o różnych
średnicach, a także prowadnica umożliwiająca przesłanianie nagrzanej płyty różnymi
materiałami takimi jak szkło, materiałami półprzepuszczalnymi lub perforowanymi płytkami.
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
7
4.
PRZEBIEG ĆWICZENIA
W czasie ćwiczenia uczestnicy laboratorium zapoznają się z zasadami obsługi i
wykonywaniem pomiarów temperatury za pomocą kamery termowizyjnej.
Następnie wykonane zostaną eksperymenty mające na celu prezentację praktycznego
sposobu określania emisyjności badanej powierzchni, prezentację wpływu otoczenia badanej
powierzchni oraz wpływu częściowego przesłaniania badanego obiektu na wynik pomiaru.
Zakres czynności i pomiarów wykonywanych w czasie ćwiczenia zostanie określony przez
opiekuna ćwiczenia w oparciu o program ćwiczenia przedstawiony poniżej.
1. Na płycie panelu A naklejone są paski taśmy elektrotechnicznej o różnych kolorach.
Jest to taśma jednego gatunku, wobec czego należy przyjąć, że rzeczywista
temperatura każdego z pasków jest taka sama. Przetnij wszystkie paski poziomą linią
profilu temperaturowego i zobacz jakie różnice temperatury wystąpią pomiędzy
poszczególnymi paskami. Jaki wpływ ma kolor taśmy na zmierzoną za pomocą
kamery wartość temperatury?
2. Podobne doświadczenie przeprowadź wykorzystując różnokolorowe paski
namalowane farbą olejną na płycie panelu.
3. Na podgrzewaną grubościenną miedzianą płytę z zainstalowaną wewnątrz termoparą
naklej w środkowej części kawałek taśmy elektrotechnicznej i białego papieru.
Podgrzej płytę do zadanej temperatury wskazywanej przez termoparę. Kierując
obiektyw na powierzchnię płyty nastaw taką emisyjność aby kamera wskazała
temperaturę płyty zmierzoną termoparą. Nastawiona emisyjność jest emisyjnością
płyty. Doświadczenie powtórz mierząc temperaturę powierzchni naklejonej taśmy i
papieru. Wyznacz emisyjności naklejonych pasków taśmy i papieru.
4. Wykorzystując panel A z naklejonymi w górnej części próbkami różnych materiałów
dokonać pomiaru temperatury próbek. W każdym przypadku przez próbkę
poprowadzić poziomą linię profilu temperaturowego. Na próbkach naklejone są na
jednym z końców paski taśmy elektrotechnicznej. Przyjmując, że każda z próbek ma
wyrównaną temperaturę, wyciągnąć wnioski na podstawie kształtu profilu
temperaturowego przechodzącego przez powierzchnię o naturalnym stanie i pasek
taśmy elektrotechnicznej.
5. Przyjmij za znaną z poprzedniego pomiaru emisyjność taśmy elektrotechnicznej
naklejonej na próbki różnych materiałów oraz załóż, że temperatura taśmy jest taka
sama jak powierzchni próbki. Zmierz temperaturę próbki kamerą przez pomiar
temperatury powierzchni naklejonej taśmy, a następnie wyznacz emisyjności
badanych próbek w sposób przedstawiony w punkcie 3.
6. Powtórz te same eksperymenty z panelem B. Jakie różnice zaobserwowałeś? W jaki
sposób je wytłumaczysz?
7. Ustaw płytę podgrzewaną pod wybranym kątem (ostrym, prostym, rozwartym) w
stosunku do drugiej płyty –zimnej. Przeprowadź kamerą obserwację zimnej płyty
zmieniając w poziomie kąt pod jakim widziane są obie płyty. Co zaobserwowałeś?
Odczytaj temperatury obu płyt zmierzone termoparami.
8. Przesłoń nagrzaną płytę kawałkiem blachy z nawierconymi w szeregu otworami o
różnych, stopniowo wzrastających, średnicach. Przeprowadź przez otwory, przez
które w głębi widoczna jest nagrzana płyta, linię profilu. W każdym z otworów
powinna być wystąpić ta sama temperatura wskazywana przez termoparę (o ile
dobrano właściwie emisyjność). Jak jest w rzeczywistości? Spróbuj zinterpretować to
co zaobserwowałeś.
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
8
5.
OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
5.1. Opracowanie wyników pomiarów i eksperymentów
Opracowanie wyników nie ma charakteru obliczeniowego. Stosownie do zakresu pomiarów i
eksperymentów określonego przez prowadzącego ćwiczenie przedstawić otrzymane wyniki
oraz przeprowadzić ich dyskusję.
5.2. Sporządzenie sprawozdania
1.
2.
3.
4.
Sprawozdanie powinno zawierać:
Krótkie wprowadzenie teoretyczne z objaśnieniem zasady pomiarów termograficznych.
Krótki opis aparatury pomiarowej oraz wyposażenia dodatkowego używanego w czasie
pomiarów.
Opis przeprowadzonych pomiarów i eksperymentów oraz wartości wyznaczonej
emisyjności próbek poszczególnych materiałów, interpretacja otrzymanych wyników.
Wnioski, spostrzeżenia i uwagi końcowe.
Literatura cytowana i uzupełniająca
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Domański R., Jaworski M., Wiśniewski T.: Wymiana ciepła – laboratorium
dydaktyczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2002.
Kostowski E.: Promieniowanie cieplne, PWN, Warszawa, 1993.
Kruczek T.: Termowizja i możliwości jej zastosowań w audytingu energetycznym oraz
w diagnostyce pracy urządzeń. Gospodarka Paliwami i Energią, nr 7, 2002, s.8-11.
Kruczek T.: Analiza wpływu czynników zewnętrznych na wyniki termowizyjnego
pomiaru temperatury. Mat. V Konferencji „Termografia i Termometria w
Podczerwieni”, Łódź-Ustroń Jaszowiec, 2002.
Materiały firmy FLIR SYSTEMS AB, 2000.
Sala A.: Radiacyjna wymiana ciepła. WNT, Warszawa, 1982.
Silverman J., Mooney J., Shepherd F.: Kamery termowizyjne, Świat Nauki, Maj, 1992,
s.68-74.
Opracował: Dr inż. Tadeusz Kruczek
Kruczek T.: Zastosowanie techniki termowizyjnej w pomiarach cieplnych, 3.11.2006
9