ความรู้พื้นฐานด้านการถ่ายภาพความร้อน: วิธีที่การถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดช่วยให้สามารถวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสได้

บทความ

15 มีนาคม 2020

หลักการสำคัญของการถ่ายภาพความร้อนคือรังสีอินฟราเรด วัตถุใดๆ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15°C) จะแผ่รังสีอินฟราเรด ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดวงตามนุษย์มองไม่เห็น โดยมีความยาวคลื่นโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.75μm ถึง 1,000μm กล้องถ่ายภาพความร้อนจะจับการแผ่รังสีนี้ด้วยเครื่องตรวจจับอินฟราเรด แปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า และสุดท้ายจะสร้างแผนผังการกระจายอุณหภูมิสีหลอก ซึ่งเป็นภาพความร้อน

การแผ่รังสีอินฟราเรด: รากฐานทางกายภาพของการถ่ายภาพความร้อนทั้งหมด

หลักการสำคัญของการถ่ายภาพความร้อนคือรังสีอินฟราเรด วัตถุใดๆ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15°C) จะแผ่รังสีอินฟราเรด ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดวงตามนุษย์มองไม่เห็น โดยมีความยาวคลื่นโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.75μm ถึง 1,000μm กล้องถ่ายภาพความร้อนจะจับการแผ่รังสีนี้ด้วยเครื่องตรวจจับอินฟราเรด แปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า และสุดท้ายจะสร้างแผนผังการกระจายอุณหภูมิสีหลอก ซึ่งเป็นภาพความร้อน

ความเข้มของรังสีอินฟราเรดขึ้นอยู่กับทั้งอุณหภูมิของวัตถุและลักษณะพื้นผิว อุณหภูมิที่สูงขึ้นหมายถึงการแผ่รังสีที่แรงขึ้น ลักษณะพื้นผิว — โดยเฉพาะการแผ่รังสี — ยังส่งผลต่อความเข้มของรังสีด้วย โลหะขัดเงามีการปล่อยรังสีต่ำมาก (ประมาณ 0.05-0.1) ซึ่งหมายความว่ารังสีอินฟราเรดส่วนใหญ่จะสะท้อนออกมาแทนที่จะปล่อยออกมา วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ออกไซด์ พลาสติก และสี มีการปล่อยรังสีสูงกว่า (ประมาณ 0.7-0.95) ทำให้เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิอินฟราเรดมากขึ้น

การทำความเข้าใจหลักการแผ่รังสีอินฟราเรดถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ หากไม่ทราบการแผ่รังสีของวัตถุเป้าหมาย การอ่านอุณหภูมิจะไม่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น การวัดแผ่นอะลูมิเนียมขัดเงาด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อนอาจทำให้สามารถอ่านค่าอุณหภูมิจริงได้เพียงครึ่งหนึ่ง เนื่องจากกล้องจะตีความการแผ่รังสีโดยรอบที่สะท้อนของแผ่นว่าเป็นการแผ่รังสีของแผ่นนั้นเอง ด้วยเหตุนี้การตั้งค่าพารามิเตอร์การปล่อยก๊าซให้ถูกต้องก่อนการวัดจึงมีความสำคัญ

ข้อมูลจำเพาะของกล้องถ่ายภาพความร้อนที่สำคัญ: ความละเอียด, NETD และช่วงอุณหภูมิ

เมื่อเลือกกล้องถ่ายภาพความร้อน จะต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์สามประการ ผิดพลาดอย่างใดอย่างหนึ่งและผลลัพธ์จะถูกบุกรุก

ประการแรก: ความละเอียดอินฟราเรด ความละเอียดจะกำหนดความชัดเจนของภาพความร้อน — ความละเอียดที่สูงขึ้นหมายถึงรายละเอียดในภาพความร้อนที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ความละเอียดทั่วไป ได้แก่ 160×120 (ประมาณ 20,000 พิกเซล), 320×240 (ประมาณ 77,000 พิกเซล) และ 640×480 (ประมาณ 310,000 พิกเซล) ความละเอียด 160×120 เหมาะกับการสแกนอย่างรวดเร็วและการตรวจสอบทั่วไป 320×240 เป็นตัวเลือกที่สมดุลสำหรับงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ 640×480 เหมาะกับการวิเคราะห์อย่างละเอียด เช่น การตรวจจับความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อยในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ประการที่สอง: NETD (ความแตกต่างของอุณหภูมิเทียบเท่าเสียง) NETD แสดงถึงความแตกต่างของอุณหภูมิที่น้อยที่สุดที่กล้องถ่ายภาพความร้อนสามารถแก้ไขได้ โดยวัดเป็น mK (มิลลิเคลวิน) NETD ที่ต่ำกว่าหมายถึงความไวที่สูงขึ้นต่อความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อย โดยทั่วไป กล้องที่มี NETD ต่ำกว่า 50mK จะตอบสนองความต้องการทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ต่ำกว่า 20mK เป็นเกรดพรีเมี่ยม เหมาะสำหรับการวิจัยและการทดสอบความแม่นยำ

ประการที่สาม: ช่วงอุณหภูมิ การใช้งานที่แตกต่างกันต้องใช้ช่วงที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปการตรวจสอบอุปกรณ์ไฟฟ้าจะต้องมีอุณหภูมิ -20°C ถึง +150°C; การตรวจสอบเตาอุตสาหกรรมต้องใช้อุณหภูมิ 0°C ถึง +1000°C หรือสูงกว่า ความต้องการการตรวจสอบการสูญเสียความร้อนในอาคาร -20°C ถึง +60°C กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบมือถือซีรีส์ PK63 รองรับอุณหภูมิ -55°C ถึง +1580°C ครอบคลุมการใช้งานส่วนใหญ่ตั้งแต่การตรวจสอบอาคารไปจนถึงโลหะวิทยา

PK61 / PK62 / PK63: สามรุ่นที่ครอบคลุมตั้งแต่การคัดกรองอย่างรวดเร็วไปจนถึงการวิเคราะห์ที่แม่นยำ

กลุ่มผลิตภัณฑ์ถ่ายภาพความร้อนที่รองรับโดย FangService ประกอบด้วยสามรุ่นที่ครอบคลุมสเปกตรัมทั้งหมดตั้งแต่ระดับเริ่มต้นไปจนถึงระดับมืออาชีพ การทำความเข้าใจความแตกต่างถือเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการเลือก

PK61 เป็นกล้องถ่ายภาพความร้อนขนาดพกพาที่ออกแบบมาเพื่อการคัดกรองที่รวดเร็ว ข้อได้เปรียบหลักคือการพกพา — เล็กพอที่จะใส่ในกระเป๋าเสื้อได้ และเบาพอที่จะพกพาได้ทั้งวัน การใช้งานนั้นง่ายดาย: เปิดเครื่อง เล็ง อ่าน — เสร็จสิ้นสามขั้นตอน เหมาะสำหรับ: การตรวจสอบอุณหภูมิตามปกติของตู้ไฟฟ้า การประเมินระบบ HVAC อย่างรวดเร็ว และการแปลตำแหน่งเบื้องต้นของการรั่วไหลของอาคาร PK61 มีความละเอียดอินฟราเรดปานกลางและมี NETD ประมาณ 50mK ซึ่งตอบสนองความต้องการในการตรวจสอบทั่วไป

PK62 คือเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด (ปืน IR) ที่ออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิแบบจุด เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดจะวัดอุณหภูมิที่จุดเดียว ต่างจากกล้องถ่ายภาพความร้อน โดยเล็ง กด และตัวเลขอุณหภูมิจะปรากฏบนหน้าจอ ข้อดีของ PK62 คือความแม่นยำสูง (โดยทั่วไป ±1°C ถึง ±2°C) การตอบสนองที่รวดเร็ว (โดยทั่วไปต่ำกว่า 1 วินาที) และต้นทุนค่อนข้างต่ำ เหมาะสำหรับ: การวัดอุณหภูมิจุดเดียวที่แม่นยำ เช่น อุณหภูมิแบริ่งมอเตอร์ อุณหภูมิพื้นผิวท่อ และการควบคุมอุณหภูมิในการแปรรูปอาหาร

PK63 คือกล้องถ่ายภาพความร้อนความละเอียดสูงแบบมือถือ ซึ่งเป็นรุ่นระดับมืออาชีพในสายผลิตภัณฑ์ โดยมีความละเอียดอินฟราเรดที่สูงขึ้น NETD ที่ต่ำกว่า และช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น PK63 ยังรองรับการบันทึกวิดีโอและการวิเคราะห์อุณหภูมิแบบเรียลไทม์ เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการข้อมูลอุณหภูมิโดยละเอียดและการวิเคราะห์แนวโน้ม เหมาะสำหรับ: การวินิจฉัยข้อบกพร่องของอุปกรณ์ การทดสอบ R&D และการใช้งานที่ต้องการรายงานการตรวจสอบโดยมืออาชีพ

สถานการณ์การใช้งานการถ่ายภาพความร้อนทั่วไปสี่รูปแบบ

เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม การก่อสร้าง และการรักษาความปลอดภัย ต่อไปนี้เป็นสถานการณ์ทั่วไปสี่ประการ

ประการแรก: การบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบคาดการณ์ล่วงหน้า จุดเชื่อมต่อไฟฟ้า (เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ คอนแทคเตอร์ ข้อต่อบัสบาร์) จะสร้างความร้อนที่ผิดปกติเมื่อความต้านทานการสัมผัสเพิ่มขึ้น นี่เป็นสัญญาณเริ่มต้นของความล้มเหลวของอุปกรณ์ การสแกนตู้ไฟฟ้าด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อนขณะโหลดสามารถตรวจจับจุดร้อนเหล่านี้ได้ล่วงหน้า ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาก่อนที่อุปกรณ์จะสะดุด นี่คือการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนที่มี ROI ที่สมบูรณ์และสูงสุด

ประการที่สอง: สร้างการตรวจจับการสูญเสียความร้อน ข้อบกพร่องในการสร้างฉนวนแบบซองจดหมายทำให้เกิดความผิดปกติของอุณหภูมิเฉพาะที่ ในฤดูหนาว พื้นที่ที่มีการฉนวนไม่ดีจะสว่าง (อบอุ่น) ในภาพความร้อน ในขณะที่พื้นที่ที่มีการหุ้มฉนวนอย่างดีจะมืด (เย็น) กล้องถ่ายภาพความร้อนจะค้นหาข้อบกพร่องของฉนวนได้อย่างรวดเร็ว ช่วยแนะนำการซ่อมแซมและการปรับปรุงการประหยัดพลังงาน

ประการที่สาม: การตรวจสอบสภาพอุปกรณ์อุตสาหกรรม การเสียดสีที่ผิดปกติในอุปกรณ์ที่กำลังหมุน เช่น มอเตอร์ ปั๊ม และพัดลม ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น การสแกนอุปกรณ์เหล่านี้ด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อนเป็นประจำจะกำหนดเส้นฐานอุณหภูมิ เมื่อตรวจพบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นผิดปกติ ก็สามารถกำหนดเวลาการตรวจสอบได้

ประการที่สี่: การตรวจสอบความปลอดภัย ในที่แสงน้อยหรือมืดสนิท กล้องถ่ายภาพความร้อนจะสร้างภาพผ่านความแตกต่างของอุณหภูมิ ซึ่งใช้สำหรับการเฝ้าระวังความปลอดภัย และการดำเนินการค้นหาและกู้ภัย

คำแนะนำการปฏิบัติสำหรับทีมวิศวกรรมและบำรุงรักษา

การถ่ายภาพความร้อนแบบครอบคลุมไม่ใช่อุปกรณ์ที่คุณซื้อและลืมไป แต่เป็นกระบวนการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง ขั้นตอนการทำงานด้วยการถ่ายภาพความร้อนที่สมบูรณ์ควรประกอบด้วย: การสร้างพื้นฐานอุณหภูมิของอุปกรณ์ (การตรวจสอบครั้งแรก) การตรวจสอบซ้ำเป็นระยะ (ความถี่ขึ้นอยู่กับความสำคัญของอุปกรณ์) การวิเคราะห์อุณหภูมิที่ผิดปกติ (พิจารณาว่าจำเป็นต้องบำรุงรักษาหรือไม่) การตรวจสอบหลังการบำรุงรักษา (การยืนยันอุณหภูมิกลับสู่ภาวะปกติ) และการเก็บถาวรข้อมูล (การสร้างบันทึกอุณหภูมิอนุกรมเวลา)

เมื่อเลือกอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน ราคาเพียงอย่างเดียวไม่ควรเป็นปัจจัยในการตัดสินใจ กล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีความละเอียดสูงกว่าและ NETD ที่ต่ำกว่าจะมีต้นทุนมากกว่า แต่จะตรวจพบความผิดปกติตั้งแต่เนิ่นๆ ได้ดีกว่า — จากมุมมองของการหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของอุปกรณ์ ROI ของการลงทุนนี้สูงมาก ค่านิยมหลักของอุปกรณ์อย่าง PK63 ไม่ใช่ความแม่นยำในการวัด แต่เป็นความสามารถของทีมบำรุงรักษาในการค้นหาปัญหาก่อนที่อุปกรณ์จะหยุดทำงาน

ผู้ซื้อควรใส่ใจกับรายละเอียดที่มองข้ามได้ง่ายในเอกสารทางการตลาด เช่น อุปกรณ์รองรับการส่งออกข้อมูลหรือไม่ (สำหรับการผสานรวมกับระบบการจัดการการบำรุงรักษา) รองรับการบันทึกวิดีโอหรือไม่ (สำหรับการวิเคราะห์กระบวนการแบบไดนามิก) อายุการใช้งานแบตเตอรี่จะตรงตามการใช้งานภาคสนามเต็มวันหรือไม่ และรองรับการทำงานต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือไม่ View the Thermal Imaging Detection Instruments Collection