Każdy obiekt o temperaturze powyżej zera absolutnego (0 Kelvina = 273,15 ° C) emituje promieniowanie podczerwone. Samo ludzkie oko w odróżnieniu do detektora kamery termowizyjnej nie jest w stanie wykryć a tym bardziej zmierzyć długości fal promieniowania. Do tego niezbędny jest detektor czuły na promieniowanie IR. Detektor ten podstawie pomiaru intensywności promieniowania podczerwonego, określa on temperaturę powierzchni obiektu i za pomocą wyświetlacza sprawia iż staje się ono widoczne dla oka ludzkiego.

By promieniowanie podczerwone było widoczne dla ludzkiego oka, detektor rejestruje ich długość, przetwarza je na sygnał elektryczny i przypisuje do konkretnego koloru wskutek czego na ekranie wyświetlacza powstaje pełen obraz termowizyjny badanej powierzchni.

Kamera termowizyjna dokonuje pomiaru temperatury powierzchni badanego obiektu nie zaś temperatury jego wnętrza.

Emisyjność, odbicia, transmitancja

Dowiedz się więcej o współczynniku emisyjności, transmitancji i odbiciach by zawsze otrzymywać precyzyjne wyniki pomiarów termowizyjnych.

Promieniowanie wykrywane przez kamerę termowizyjną składa się z długich fal promieniowania podczerwonego emitowanego, odbitego i przenikającego przez przedmioty znajdujące się w polu widzenia kamery termowizyjnej.

Transmitancja (t)

Transmitancja to pomiar zdolności materiału do transmitowania (przepuszczania) promieniowania podczerwonego.

Emisyjność(ε)

Emisja to zdolność materiału do emitowania promieniowania IR. Wartość ta uzależniona jest m.in. od materiału powierzchni, jego struktury i temperatury. Słońce przykładowo ma emisyjność 100%, która to w rzeczywistości praktycznie nie występuje. Z drugiej strony łatwo mierzalny beton posiada emisyjność wynoszącą ~93%. Oznacza to, że 93% promieniowania IR jest emitowane przez sam materiał.

Odbicia (ρ)

Kolejne 7% to odbicia z otoczenia materiału/obiektu, który chcemy zmierzyć, czyli „temperatura odbijana od obiektu”. Oba parametry - współczynnika emisyjności i odbitej temperatury użytkownik może wprowadzić samodzielnie do kamery termowizyjnej w celu skorygowania błędów i uzyskania precyzyjnego obrazu termowizyjnego.

Zależność między emisyjnością materiału a odbiciami

Obiekty pomiarowe o wysokiej emisyjności (ε ≥ 0.8):

mają niski współczynnik odbicia (ρ): ρ = 1 - ε
ich temperatury mogą być bardzo łatwo mierzone za pomocą kamery termowizyjnej

Obiekty pomiarowe o średniej emisyjności (0.6 < ε < 0.8):

mają średni współczynnik odbicia (ρ): ρ = 1 - ε
ich temperatury mogą być łatwo mierzone za pomocą kamery termowizyjnej

Obiekty pomiarowe z niskiej emisyjności (ε ≥ 0.6):

posiadają wysoki współczynnik odbicia (ρ): ρ = 1 - ε
pomiary temperatury za pomocą kamer termowizyjnych są możliwe, jednakże mogą być obarczone dużymi błędami
prawidłowe ustawienia temperatury odbitej ma znaczący wpływ na końcową wartość zmierzonej temperatury

Ustawianie emisyjności

Ustawienie współczynnika emisyjności jest szczególnie ważne tam, gdzie występują duże różnice temperatur np. pomiędzy obiektem mierzonym a środowiskiem pomiarowym.

Gdy temperatura badanego obiektu jest wyższa niż temperatura otoczenia:

zbyt wysokie ustawienia emisyjności mogą doprowadzić do zbyt niskich odczytów temperatury
zbyt niskie ustawienia emisyjności modą doprowadzić do zbyt wysokich odczytów temperatury

Gdy temperatura badanego obiektu jest wyższa niż temperatura otoczenia:

zbyt wysokie ustawienia emisyjności mogą doprowadzić do zbyt wysokich odczytów temperatury
zbyt niskie ustawienia emisyjności mogą doprowadzić do zbyt niskich odczytów temperatury

Wskazówki

Im większa różnica pomiędzy temperaturą mierzonego przedmiotu a temperaturą otoczenia i im niższa emisyjność, tym pomiar obarczony jest większymi błędami. Błędy te są większe w przypadku nieprawidłowego ustawienia emisyjności.
Wiele materiałów, które są przezroczyste dla ludzkiego oka (np. szkło) nie przepuszcza długofalowego promieniowania podczerwonego.
Wśród kilku materiałów przepuszczających to promieniowanie znajdą się m.in. cienkie płyty z tworzyw sztucznych i germanu (materiał z którego wykonano m.in. obiektywy/szkła ochronne w kamerach Testo).
W razie potrzeby usunąć osłonę obiektu pomiarowego, w przeciwnym razie kamera termowizyjna wykona pomiar tylko temperatury powierzchni.
Zawsze należy podstępować zgodnie z instrukcją obsługi mierzonego przedmiotu!
Jeżeli elementy znajdujące się pod powierzchnią wpływają na rozkład temperatury na powierzchni mierzonego przedmiotu (m.in. poprzez przewodzenie ciepła, strukturę i kształt przedmiotu znajdującego się wewnątrz mierzonego przedmiotu) mogą zostać odwzorowane na obrazie termicznym. Kamera termowizyjna mierzy jednak tylko temperaturę powierzchni. Dokładne określenie temperatury poszczególnych elementów mierzonego przedmiotu nie jest możliwe.

Emisyjność najczęściej stosowanych materiałów

Poniższa tabela służy jako wytyczne dla ustawienia współczynnika emisyjności przy pomiarach termowizyjnych. Podano w niej emisyjność ε najpopularniejszych materiałów. Jako, że parametr ten zmienia się wraz z temperaturą oraz właściwościami powierzchni, wartości podane poniżej powinny być uważane jedynie za wytyczne do pomiaru warunków temperaturowych lub różnic. W celu obliczenia wartości temperatury absolutnej, konieczne jest określenie dokładnej emisyjności materiału.

Materiał (temperatura materiału)	Emisyjność
Aluminium, bardzo utlenione (93°C)	0,2
Aluminium, polerowane (100°C)	0,09
Aluminium, nieutlenione (25°C)	0,02
Aluminium, nieutlenione (100°C)	0,03
Aluminium, platerowane(170°C)	0,04
Mosiądz, utleniony (200°C)	0,61
Cegła, zaprawa murarska, tynki (20°C)	0,93
Murarstwo (40°C)	0,93
Odlewne żelazo utlenione (200°C)	0,64
Chrom (40°C)	0,08
Chrom, polerowany (150°C)	0,06
Glina, spalone (70°C)	0,91
Beton (25°C)	0,93
Miedź, utleniona (130°C)	0,76
Miedź, polerowana (40°C)	0,03
Miedź, platerwana (40°C)	0,64
Miedź z lekkim nalotem (20°C)	0,04
Korek (20°C)	0,7
Bawełna (20°C)	0,77
Szkło (90°C)	0,94
Granit (20°C)	0,45
Gips (20°C)	0,9
Lód, gładk (0°C)	0,97
Żelazo (20°C)	0,24
Żelazo z odlewną powierzchnią (100°C)	0,8
Żelazo z platerowaną powierzchnią (20°C)	0,77
Ołów (40°C)	0,43
Ołów, szary utlenione (40°C)	0,28
Ołów, utleniony (40°C)	0,43
Marmur, biały (40°C)	0,95
Farby olejne (wszystkie kolory) (90°C)	0,92-0,96
Farby, czarna, matowa (80°C)	0,97
Farby, niebieska na folii aluminiowej (40°C)	0,78
Farby, biały (90°C)	0,95
Farby, żółta, 2 warstwy na folii aluminiowel (40°C)	0,79
Papier (20°C)	0,97
Plastik: PE, PP, PVC (20°C)	0,94
Porcelana (20°C)	0,92
Radiator, czarny anodowany (5°C)	0,98
Guma, twarda(23°C)	0,94
Guma, miękka, szara (23°C)	0,89
Piaskowiec (40°C)	0,67
Stal platerowana na zimno (93°C)	0,75-0,85
Stal, powierzchnia hartowana (200°C)	0,52
Stal, utleniona (200°C)	0,79
Farba odporna na olej transfor (70°C)	0,94
Drewno (70°C)	0,94
Cynk, utleniony	0,1

Pole widzenia, punkt pomiarowy, obiekt pomiaru

Pole widzenia (FOV)

Pole widzenia (FOV) opisuje obszar widoczny z kamery termowizyjnej. Parametr ten jest uzależniony od obiektywu zastosowanego w kamerze. Obiektywy szerokokątne są dedykowane do pomiarów przy dużych polach widzenia, teleobiektywy zaś dzięki dobrej rozdzielczości przestrzennej wykorzystywane są przy większych odległościach bądź też przy szczegółowych pomiarach ze względy na optyczne powiększenie obrazu

Najmniejszy rozpoznawalny/mierzalny obiekt

Najmniejszy mierzalny obiekt / mierzalny punkt (IFOVmeas)

Najmniejszy mierzalny obiekt opisuje najmniejszą powierzchnię, której temperatura nie tylko może zostać wykryta, ale również dokładnie zmierzona. Obiektyw z soczewką o rozdzielczości geometrycznej 3,5 mrad i pomiarze z odległości 1 m, pozwala na wykrycie obiektu o długości krawędzi 3,5 mm, która jest równocześnie pokazana na wyświetlaczu jako wartość pikselowa. W celu otrzymania precyzyjnego pomiaru obiekt pomiarowy powinien być 2-3 razy większy niż najmniejszy wykrywalny obiekt. Zasada - najmniejszy mierzalny obiekt (IFOVmeas): IFOVmeas ≈ 3 x IFOVgeo.

Najmniejszy rozpoznawalny obiekt (IFOVgeo)

Najmniejszym rozpoznawalnym obiektem jest najmniejszy wymiar, który może być wykryty i przypisany do jednego piksela. Piksel jest elementem detektora rejestrującym promieniowanie IR i przekształcajacym je na sygnały elektryczne. Każdy piksel odpowiada jednej wartości pomiarowej.

źródło