Promieniowanie podczerwone: Podstawy termowizji
Promieniowanie podczerwone (IR) to energia elektromagnetyczna o nieco większej długości fali niż światło widzialne, ale krótszej niż ultrafiolet i dłuższe fale radiowe. Słowo „podczerwień” pochodzi od łacińskich słów „infra” (co oznacza poniżej) i „red” (czerwony) i oznacza widmo światła, którego częstotliwość jest niższa od częstotliwości światła czerwonego. Promieniowanie podczerwone może mieć wiele zastosowań, w tym obrazowanie termiczne. Obrazowanie termiczne wykorzystuje zasady radiometrycznej wymiany ciepła do wykrywania obiektów na podstawie ich właściwości termicznych w podczerwieni. Urządzenia termowizyjne wykorzystują specjalne czujniki zwane termografami, które mierzą promieniowanie podczerwone i wyświetlają je w różnych kolorach w procesie zwanym odwrotnym odwzorowaniem kolorymetrycznym lub odwzorowaniem fałszywych kolorów.
Podstawy promieniowania podczerwonego
Promieniowanie to przenoszenie energii przez ośrodek za pomocą fal elektromagnetycznych. Promieniowanie podczerwone jest formą światła, które ma większą długość fali niż światło widzialne. W spektrum elektromagnetycznym występuje wiele rodzajów promieniowania, w tym promieniowanie rentgenowskie, ultrafioletowe, światło widzialne, podczerwień, mikrofale i fale radiowe. Każdy rodzaj promieniowania ma unikalny zestaw właściwości związanych z długością fali. Są one wykorzystywane w wielu branżach i zastosowaniach. Promieniowanie podczerwone jest powszechnie stosowane w kamerach termowizyjnych do wykrywania obiektów na podstawie temperatury ich powierzchni.
Kamery termowizyjne
Kamery termowizyjne wykrywają promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty i przekształcają je w obrazy. Działanie kamer termowizyjnych polega na rejestrowaniu ilości promieniowania podczerwonego emitowanego przez obiekt i przekształcaniu go w obraz na podstawie temperatury obiektu. Cieplejsze obiekty emitują więcej promieniowania podczerwonego niż chłodniejsze, dlatego kamera termowizyjna jest w stanie wygenerować obraz właściwości termicznych obiektu. Kamery termowizyjne mogą być trzymane w ręku, montowane na statywie lub wbudowane w pojazdy lub drony. Kamery termowizyjne są często wykorzystywane do działań na świeżym powietrzu, takich jak polowania, poszukiwania i ratownictwo oraz badania dzikiej przyrody. Są one również powszechnie stosowane w aplikacjach przemysłowych, w tym do kontroli dachów, inspekcji budynków i audytów energetycznych. Kamery termowizyjnej można używać do wykrywania ukrytych obiektów, których człowiek nie jest w stanie zobaczyć, ponieważ ludzkie oczy nie są wrażliwe na promieniowanie podczerwone.
Należą do nich:
- wykrywanie uszkodzeń przewodów elektrycznych,
- kontrola systemów ogrzewania i chłodzenia,
- wykrywanie przecieków w przewodach wodnych.
Zalety obrazowania termowizyjnego
Kamery termowizyjne mogą być używane w każdych warunkach pogodowych, w tym podczas deszczu, mgły czy śniegu. Czyni je to doskonałym narzędziem do takich działań, jak inspekcje dachów lub budynków, gdzie widoczność może być słaba. Kamery termowizyjne mogą wykrywać ukryte obiekty, których człowiek nie jest w stanie zobaczyć, ponieważ ludzkie oczy nie są wrażliwe na promieniowanie podczerwone. Kamery termowizyjne są przydatne w kontroli urządzeń, do których dostęp może być utrudniony, takich jak kanały pieca, instalacje wodne lub przewody elektryczne. Kamery termowizyjne mogą być używane do określania strat energii w budynku poprzez wykonywanie zdjęć termicznych budynku i porównywanie ich z termicznym obrazem referencyjnym. Kamery termowizyjne mogą być również użyte do znalezienia możliwości oszczędności energii, np. poprzez zlokalizowanie słabo zaizolowanych ścian lub kanałów.
Wady obrazowania termicznego
Kamery termowizyjne mogą być używane tylko w środowiskach, gdzie promieniowanie podczerwone jest wystarczające do wytworzenia obrazu. Oznacza to, że kamery termowizyjne nie są przydatne tam, gdzie promieniowanie podczerwone jest niewielkie, np. w środowiskach bardzo zimnych lub suchych. Kamery termowizyjne nie są przydatne w środowiskach, w których występuje dużo promieniowania podczerwonego, np. na gorącej pustyni lub w pobliżu pieca. Kamery termowizyjne są drogie, a modele ręczne kosztują tysiące złotych.
Przetwarzanie i analiza obrazów
Obrazy termowizyjne muszą być przetwarzane i analizowane w celu określenia właściwości termicznych obrazowanego obiektu lub sceny. Obrazy termiczne są przetwarzane za pomocą programu komputerowego lub ręcznego urządzenia zwanego kolektorem danych. Obraz termiczny jest analizowany na podstawie intensywności kolorów pikseli, które zazwyczaj występują w zakresie od czerwonego, przez żółty, do białego lub niebieskiego. Obiekty gorętsze są reprezentowane przez kolory czerwone, natomiast obiekty chłodniejsze przez kolory niebieskie. Obiekty o podobnej temperaturze są reprezentowane przez kolory żółte.
Podsumowanie
Promieniowanie podczerwone to energia elektromagnetyczna o nieco większej długości fali niż światło widzialne, ale krótszej niż ultrafiolet i dłuższej niż fale radiowe. Kamery termowizyjne wykrywają promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty i przekształcają je w obrazy na podstawie temperatury obiektów. Kamery termowizyjne są przydatne w każdych warunkach pogodowych i mogą być używane do wykrywania ukrytych obiektów, których człowiek nie jest w stanie zobaczyć, ponieważ ludzkie oczy nie są wrażliwe na promieniowanie podczerwone. Kamery termowizyjne są przydatne w kontroli urządzeń, do których dostęp może być utrudniony, takich jak kanały pieca, instalacje wodne lub przewody elektryczne. Kamery termowizyjne mogą być również wykorzystywane do określania strat energii w budynku poprzez wykonywanie zdjęć termicznych budynku i porównywanie ich z termicznym obrazem referencyjnym. Kamery termowizyjne można również wykorzystać do znalezienia możliwości oszczędności energii, np. poprzez zlokalizowanie źle zaizolowanych ścian lub kanałów wentylacyjnych.
