Termografi

Termografi er en ikke -destruktiv analyseteknikk basert på innhenting av infrarøde bilder . [1]

Den termografiske metoden finner anvendelse i en rekke sektorer, inkludert: stål, konstruksjon, veterinær, kjemisk industri, kulturarv, luftfart, bilindustrien og miljøvern.

Typer

Det er to måter å bruke termografi på: fjernmåling termografi og kontakt termografi. Fjernmålingstermografi brukes hovedsakelig i konstruksjon, mens kontakttermografi er basert på bruk av flytende krystalldetektorer og brukes hovedsakelig innen det medisinske feltet og spesielt ved diagnostisering av brystkreft kalt brysttermografi .

Prosedyre

Verktøy som brukes

Gjennom bruk av et termisk kamera (som er verktøyet som brukes til å utføre termografiske kontroller), utføres ikke-destruktive og ikke-påtrengende kontroller. Termiske kameraer oppdager stråling i det infrarøde området av det elektromagnetiske spekteret og utfører målinger korrelert med emisjonen av denne strålingen.

Dette instrumentet er i stand til å oppdage temperaturen på kroppene som er analysert ved å måle intensiteten av infrarød stråling som sendes ut av kroppen som undersøkes. Alle objekter ved en temperatur over absolutt null sender ut stråling i det infrarøde området.

Operasjon

Termografi lar deg se absolutte verdier og temperaturvariasjoner av objekter, uavhengig av deres belysning i det synlige området. Mengden stråling som sendes ut øker proporsjonalt med fjerde potens av den absolutte temperaturen til et objekt.

Korrelasjonen mellom bestråling og temperatur er gitt av Stefan-Boltzmann-loven [2] :

der σ er Stefan-Boltzmann-konstanten og er 5,6703 × 10 −8 W m −2 K −4 , ε er emissiviteten til den emitterende overflaten (variabel mellom de teoretiske grensene 0 og 1) og T er dens absolutte temperatur . Termografi tillater identifisering av anomalier i utslipp av energi og derfor, med samme emissivitet, av termiske anomalier.

Applikasjoner

Bygningstermografi

Termografi er blant de ikke-destruktive metodene som brukes mest i diagnostikk av bygningssykdommer.
Faktisk er alle bygninger, selv om de er bygget på en håndverksmessig måte, utsatt for forringelse på grunn av aldring av materialene og langvarig mangel på vedlikehold.
For en korrekt analyse av nedbrytningstilstanden til en artefakt, kombineres termografi ofte med destruktive inngrep som for eksempel uttak av prøver for fysisk-kjemiske tester som skal utføres i laboratoriet; i noen tilfeller brukes den som eneste undersøkelsesmetode.
Termografi, som alle andre ikke-destruktive tester, tillater:

De viktigste bruksområdene i bygg er: - isolasjonsverifisering - vanntettingsverifisering - analyse av nedbrytning på grunn av fuktighet - søk etter årsaker til vanninfiltrasjoner - søk etter skjulte konstruksjonselementer

Termografisk analyse kan utføres under aktive og passive forhold. I det første tilfellet varmes elementet som skal undersøkes opp for å øke den termografiske responsen og samtidig aktivere varmestrømmene som gjør det mulig å oppnå forskjellige responser fra elementene med forskjellig termisk kapasitet. I de passive forholdene blir overflaten derimot analysert slik den ser ut i undersøkelsesøyeblikket. Denne saken er svært hyppig i undersøkelser som involverer ytre elementer av bygninger som takterrasser og vegger. Normalt utføres disse undersøkelsene ved å utnytte direkte sollys og analysere den termiske transienten under undersøkelsen.

Prinsipper for operasjon

Bruken av termografi tillater avlesning av strålingen som sendes ut i det infrarøde båndet av kropper utsatt for termisk stress. Strålingsenergi er en funksjon av overflatetemperaturen til materialene, i sin tur betinget av termisk ledningsevne og spesifikk varme , som uttrykker i kvantitative termer materialets evne til å overføre varme eller holde på den: et materiale med høy ledningsevne er den varmes raskt opp og like raskt kjøles den ned.

På grunn av de forskjellige verdiene til disse parameterne, spesifikke for hvert materiale, vil de forskjellige komponentene i en artefakt, for eksempel et murverk , anta forskjellige temperaturer under påvirkning av termiske spenninger. Denne egenskapen utnyttes av termografi for å visualisere, med spesielle systemer, de forskjellige termiske oppførselene til materialene.

Takket være termografi er det mulig å fremheve for eksempel:

Påvirkning av miljø- og klimatiske faktorer

For det ovennevnte er termografi påvirket av de miljømessige og klimatiske forholdene på stedet der den opererer.
Derfor er det nødvendig å respektere noen generelle regler for å oppnå korrekte resultater:

Temperaturen, fuktigheten og vindhastigheten påvirker kvaliteten på resultatene, da de endrer måten varmevekslingen mellom materialer og omgivelsene foregår på.
Derfor er det nødvendig å ha en instrumentell kontroll over disse faktorene.
Det er også nødvendig at det er en temperaturforskyvning på minst 10 ° C over strukturen for å verdsette eventuelle termiske anomalier som kan være tilstede på termogrammene.
Til slutt er det viktig å ta hensyn til tilstedeværelsen av varme kilder, som uisolerte rør eller varmeelementer, som kan påvirke temperaturfordelingen på komponentene i foringsrøret, og refleksjoner fra andre overflater som kan forveksles med feil i strukturen.

Tekniske egenskaper

Et IR-termografisk system består av et kamera koblet til et bildebehandlings- og opptakssystem.
IR-detektorene har som oppgave å identifisere konsistensen av strålingen som treffer dem og analysere strålingsoverflaten punkt for punkt, for å komme frem til definisjonen av varmekartet.
De termografiske systemene som for tiden er på markedet er forskjellige i de forskjellige kjølemodusene:

Det mest effektive kjølesystemet for termografiapplikasjoner i konstruksjon er sistnevnte, bestående av en pistolpumpe som er i stand til å søke etter et kaldt sted i en forseglet krets fylt med helium .

Termografi for studiet av fjellskråninger

Infrarød termografi har nylig blitt en del av fjernmålingsteknikker for analyse av stabilitetsforholdene til steinmasser. Denne applikasjonen, som fortsatt er på forskningsfronten, gjør det mulig å studere den termiske oppførselen til steinmasser, med sikte på å identifisere og analysere eventuelle årsak/virkningskoblinger mellom termiske overflateanomalier og ustabilitetsfenomener. Spesielt finner termografi gyldige anvendelser for analyse av fjellskråninger og klipper. Nyere casestudier har vist at, i kombinasjon med andre fjernmålingsteknikker ( Terrestrial SAR Interferometry , Terrestrial Laser Scanner og Photogrammetri ), er den i stand til å gi nyttig informasjon for å kartlegge områdene som er mest utsatt for kollapsfenomener og, følgelig, for soneinndeling av intervensjonsprioriteringer for risikoreduksjon.

Diagnose av utilgjengelige farepunkter

Den termografiske teknikken har blitt et viktig diagnostisk verktøy i den elektrotekniske industrien for forebyggende vedlikehold. Umiddelbar syn på overoppheting lar deg rette på dem før sammenbrudd, nedetid og kostbare nødreparasjoner. Ved å bruke et håndholdt termisk kamera kan du observere de faktiske varmeforholdene til et elektrisk eller kraftelektronisk utstyr mens det er i drift. Hvis denne plasseres i et isolert miljø , er det nødvendig å unngå å åpne beholderen for ikke å endre de miljømessige termiske forholdene. Den eneste mulige måten å analytisk verifisere den virkelige termiske situasjonen inne i beholderen er påføring, på delene av beholderen eller på det elektriske panelet, av spesielle vinduer med høy transparens for infrarøde stråler for å tillate termografisk deteksjon.

Termografi i mekaniske tester

Observasjonen av den termiske profilen til en prøve eller av en mekanisk komponent under utmattelsestestene er grunnlaget for Risitano-metoden (termografisk eller energetisk).
Metoden gjør det mulig å bestemme utmattelsesgrensen og tidskurven på en rask og økonomisk bærekraftig måte.
Tradisjonelle metoder, for tretthetskarakterisering av materialer, tar kun hensyn til to parametere (stress og varighet), Risitano-metoden introduserer en tredje parameter: temperatur.
Metoden tar hensyn til den reelle strukturen og konformasjonen til de undersøkte mekaniske komponentene, og unngår studiet av formfaktorer eller utskjæringseffekter som ofte utgjør den mest kompliserte delen og den mest utsatt for unøyaktigheter som skal evalueres. Noen eksempler på bruksområder for mekaniske deler er: sveiser [3] , opphengsarmer til biler [4] og koblinger med bolter.

Forskrifter

De internasjonale tekniske standardene som styrer termografiteknikken inkluderer: [5] [6]

Merknader

  1. ^ Fysiske metoder for kulturarv, miljø og klima. Universitetet i Milano. http://www.brera.unimi.it/istituto/archeo/termografia.html
  2. ^ "Amaldis fysikk", vol. 3, elektromagnetisme, atom- og subatomær fysikk, red. Zanichelli, 2012, s. 408 og 416.
  3. ^ EVALUERING AV SPREKKER I PRØVER SVEISET MED AKUSTISK OG TERMOGRAFISK EMISSJONSTEKNIKK. http://www.gruppofrattura.it/pdf/rivista/numero12/numero_12_art_4.pdf
  4. ^ Forslag til bruk av termografiske metoder for kvalitetskontroll av mekaniske komponenter. http://www.gruppofrattura.it/pdf/rivista/numero12/numero_12_art_4.pdf
  5. ^ IRINFO.org - Applikasjonsstandarder _
  6. ^ International Organization for Standardization - termografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker