Kamera termowizyjna FLIR E60

 

Isaac Newton znany jest jako autor teorii związanych z ruchem ciał. Jego trzy zasady dynamiki cytujemy z pamięci obudzeni w środku nocy. Ale jego zainteresowania fizyką były wszechstronne, przez dwa lata wykładał nawet optykę. Wykonane przez niego doświadczenia z pryzmatem stały się inspiracją do wykonania kolejnych eksperymentów przez Sir Wiliama Herschnela. Zauważył on, że istnieje związek między barwą światła a temperaturą jej poszczególnych składników. I tak, mówiąc w pewnym uproszczeniu, powstały podwaliny termografii.

Herschnel, podczas jednego z eksperymentów, które przeprowadzał powtarzając częściowo próby Newtona, dokonał pewnej dość zaskakującej obserwacji. Eksperyment polegał na rozczepianiu światła słonecznego w pryzmacie i precyzyjnym mierzeniu temperatury poszczególnych składników widma. Pomiary wykonywane kolejno od fioletu do czerwieni wykazywały coraz wyższe temperatury. Logiczne rozumowanie nakazywało przypuszczać, że powinien istnieć jakiś punkt w widmie, w którym należało się spodziewać wystąpienia maksimum wskazań temperatury. Lecz pomiary wykonywane w zakresie światła widzialnego tego nie potwierdziły. Takie maksimum zostało jednak zarejestrowane poniżej czerwieni. Wniosek mógł być tylko jeden: widmo światła nie kończy się na zakresie promieniowania czerwonego. Logicznym było nazwanie tego zakresu podczerwienią, chociaż przez pierwsze 75 lat po odkryciu zjawiska określano je, jako widmo termometryczne.

Dalsze prace były skoncentrowane nad znalezieniem takich materiałów, które przepuszczały podczerwień, filtrując przy tym pozostałą cześć widma – analogicznie do filtrów wydzielających tylko jeden kolor z widma. Równolegle poszukiwano detektorów zapewniających wyższą czułość niż termometry. Pierwszy obraz termograficzny uzyskano w roku 1840, ale dopiero I Wojna Światowa przyczyniła się do osiągnięcia znacznego postępu w technice pomiarów podczerwieni. Powstały czynne i bierne systemy obrazowania termograficznego, oczywiście te drugie były szczególnie interesujące, gdyż nie wymagały oświetlania badanego obiektu promieniowaniem zewnętrznym.

Systematyczne badania nad termografią prowadzone przez wiele lat skutkują dziś spektakularnymi wynikami. W pracach byli zaangażowani bardzo znani fizycy pracujący zarówno nad teorią, jak i praktyką. Dzisiaj korzystamy z ich dorobku, często nie kojarząc nazwisk z tematyką badań. Najwybitniejsi naukowcy związani z termografią to: Marsilio Landriani, Macedonio Meloni, Samuel P. Langley, Gustav Robert Kirchhoff, Max Plank, Wilhelm Wien, Ludwig Boltzman.

Zagadnienia związane z pomiarami termowizyjnymi

Kamera termowizyjna dokonuje zobrazowania promieniowania podczerwonego docierającego do umieszczonego w niej detektora. Kierując obiektyw na dany obiekt dokonuje się więc pomiaru temperatury w poszczególnych jego punktach, co daje możliwość dokonania obliczenia rozkładu temperatur, wyznaczenia izoterm itp. Promieniowanie mierzone przez kamerę nie daje jednak czystej informacji o temperaturze obiektu, gdyż do obiektywu dociera również promieniowanie cieplne otoczenia odbite od obiektu. W pomiarach należy uwzględniać także indywidualną cechę każdego rodzaju materiału, jaką jest emisyjność. W pomiarach prowadzonych z większej odległości konieczne jest uwzględnianie absorpcji atmosfery. Ostatecznie, aby wynik pomiaru był jak najbardziej zbliżony do prawdziwego, należy odpowiednio kompensować wiele czynników. Są to:

  • emisyjność obiektu,
  • temperatura otoczenia,
  • odległość między obiektem a kamerą,
  • wilgotność względna,
  • temperatura atmosfery.

W dokumentacji kamery umieszczono tabelę emisyjności wielu materiałów. Przed przystąpieniem do precyzyjnych pomiarów odpowiedni parametr powinien być wprowadzony w jednym z menu nastaw kamery. Prawidłowe skonfigurowanie przyrządu przed pomiarami umożliwi automatyczną kompensację wielu czynników zakłócających, uwzględniana jest nawet transmitancja zewnętrznego układu optycznego, czyli przepuszczalność wszystkich obiektywów zewnętrznych i ewentualnych przesłon optycznych (np. okien). Jeżeli wśród danych dotyczących emisyjności podawanych w tabeli nie zawarto materiału badanego, należy dokonać własnego oszacowania jego emisyjności. Odpowiednie metody zostały opisane w dokumentacji kamery.

Budowa kamery E60

Kamera E60 umożliwia rejestrację obrazów statycznych i filmów termowizyjnych. Są one zapisywane w wymiennej karcie pamięciowej Flash. Zarejestrowane dane są przesyłane do komputera przez interfejs USB lub Bluetooth, ale karta może być też odczytywana w odpowiednim czytniku zewnętrznym. Wygodna rękojeść ze spustem inicjującym rejestrację obrazu lub filmu jest wykorzystywana podczas pracy w terenie. Umieszczony pod obiektywem gwint umożliwia przymocowanie kamery do statywu.

Obraz termowizyjny wyświetlany na wbudowanym wyświetlaczu LCD czasami dość znacznie różni się od tego, co widzi ludzkie oko. Precyzyjne wycelowanie obiektywu na określony punkt umożliwia wmontowany wskaźnik laserowy. Wstępnego ukierunkowania kamery można dokonać także po wyłączeniu trybu termowizyjnego. Na ekranie jest wówczas wyświetlany normalny obraz wideo. Podczas wykonywania zdjęcia termowizyjnego automatycznie jest także dopisywany obraz w zakresie widzialnym widma. Filmy mogą być uzupełniane komentarzem głosowym.

 

 

Z kamerą E60 można komunikować się przez sieć WiFi. Obrazy są wtedy udostępniane innym urządzeniom i użytkownikom, np. korzysftającym z iPhonów lub iPadów.

Obsługa kamery jest prowadzona za pomocą kilku przycisków mechanicznych umieszczonych na małym panelu pod wyświetlaczem oraz wirtualnych przycisków ekranu dotykowego (rys. 1). Cecha ta znacząco podnosi wygodę pracy, zwłaszcza wtedy, gdy pojawiają się dodatkowe opcje wynikające z rozwinięcia menu.

 

Rys. 1.Kamera termowizyjna FLIR E60

Rys. 1.Kamera termowizyjna FLIR E60

 

 

Przyrząd jest zasilany z wymiennego akumulatora LiIon. Użytkownik ma do dyspozycji dwa pakiety. Zwykle, gdy jeden akumulator jest w użyciu, drugi jest ładowany w ładowarce dostarczanej w komplecie, ale ma ona dwa gniazda umożliwiające ładowane obu akumulatorów jednocześnie. Istnieje także możliwość ładowania akumulatora bezpośrednio w kamerze.

O autorze

Jarosław Doliński

Jarosław Doliński jest absolwentem Wydziału Elektroniki na Politechnice Warszawskiej. Pracował w Przemysłowymi Instytucie Telekomunikacji oraz Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, gdzie zajmował się konstruowaniem urządzeń transmisji danych. Współpracował z Zakładem Urządzeń Teatralnych m.in. w zakresie konstrukcji interkomów teatralnych i urządzeń dla inspicjentów. Brał także udział w pracach projektowych rejestratorów urządzeń wiertniczych i elektroniki montowanej na żurawiach mobilnych.
Obecnie prowadzi firmę zajmująca się konstruowaniem i produkcją urządzeń elektronicznych dla rehabilitacji i wspomagania treningu sportowego.
Jest autorem czterech książek poświęconych elektronice i mikrokontrolerom, współpracuje ponadto z miesięcznikami „Elektronika Praktyczna”, „Elektronik” oraz „Świat Radio”.