Hoe een warmtebeeldcamera en pyrometer te kiezen: professionele aanbevelingen

Pyrometers en warmtebeeldcamera’s worden zeer effectief gebruikt om warmtelekken in bestaande gebouwen of koudelekken in koelsystemen op te sporen. Voor bouwers stelt diagnostiek met behulp van infraroodapparaten u in staat defecten in de thermische isolatie van een huis te identificeren, de kwaliteit van de gebruikte materialen niet-destructief te bepalen en, op basis van de verkregen gegevens, lekken te elimineren, waardoor de energie-efficiëntie van het gebouw toeneemt. Aangezien we aan de uitgang beschikken over nauwkeurige en gesystematiseerde gegevens (temperatuurwaarden worden opgeslagen), is het mogelijk om de situatie als geheel te analyseren, de urgentie van de problemen te bepalen en ze beurtelings op te lossen, te beginnen met serieuzere.

Warmtebeeldcamera’s en pyrometers zijn bijvoorbeeld onvervangbaar als u besluit om een ​​huis op de secundaire markt te kopen en geen idee heeft hoe de omhullende constructies werden geïsoleerd. Ze verduidelijken heel goed de situatie met de technische staat van elektrische installaties: een verhoogde temperatuur van een geleider of een stroomonderbreker geeft bijvoorbeeld aan dat deze overbelast is, en als de verbinding opwarmt, betekent dit dat er op deze plek slecht contact is. Infrarood-apparaten helpen ook bij het identificeren van fouten bij de implementatie van thermische bescherming van kachels, ketels en open haarden, tonen de warmteafgifte van verwarmingsroutes en lekken, het vulniveau van tanks en reservoirs. Thermische scanners kunnen gemakkelijk wateroverlast van bouwelementen, schade aan isolatie en kolonies gekoloniseerd ongedierte detecteren.

Het belangrijkste doel van een draagbare warmtebeeldcamera / pyrometer voor gebouwen is dus foutdetectie, energie-audit van omhullende constructies en nutsvoorzieningen..

Hoe een contactloze thermische detector werkt

Alle objecten met een temperatuur hoger dan het absolute nulpunt zenden infrarode golflengten uit van 0,74 tot 1000 micron. Dit werd in 1800 verklaard door de Engelse wetenschapper William Herschel, de beroemde ontdekkingsreiziger van de zon. Het werd duidelijk dat bijzondere straling niet alleen wordt uitgezonden door een roodgloeiend metaal of elektrische ontladingen (iedereen zag dit), maar ook door lichamen met een lage temperatuur, ook onder 0 ° C. Infraroodstralen worden uitgezonden door geëxciteerde ionen en de golflengte verandert met verschillende verhitting van het object (hoe warmer het oppervlak, hoe korter de golf en hoe intenser de stroom). Een persoon kan deze energie waarnemen als warmte met zijn huid, maar ziet het niet.

Het kostte tijd om infrarood- en warmtestralen te registreren, te herkennen en de ontvangen informatie te verwerken. In 1967 richtte Wahl Instruments Inc. de eerste draagbare pyrometer werd ontwikkeld.

Zowel een pyrometer als een warmtebeeldcamera zijn opto-elektronische apparaten die onzichtbare infraroodstraling van objecten met lenzen opvangen en omzetten in een elektrisch signaal in de ontvanger, en het wordt al verwerkt tot een gemakkelijk af te lezen soort indicatie (foto of cijfers). De resulterende elektrische spanning is evenredig met het vermogen van de ontvangen stralingsstroom, daarom is het mogelijk om nauwkeurige digitale temperatuurwaarden te verkrijgen, zelfs op thermische foto’s.

Een warmtebeeldcamera heeft, net als een digitale camera, een matrix, maar elk van de pixels toont geen kleur en helderheid, maar de temperatuurwaarde op een specifiek punt van het te bestuderen object. Op het display krijgt de gebruiker een rasterbeeld, waar zones met verschillende verwarming in bepaalde kleuren worden weergegeven, zodat je heel snel een algemene indruk krijgt van de temperatuursituatie in de gediagnosticeerde zone. In principe bestaat het apparaat uit:

• lens (gemaakt van germanium);
• een ontvanger voor infraroodstraling (meestal gebaseerd op een bolometer – een weerstand die de weerstand verandert afhankelijk van het vermogen van de stroom);
• verwerkingseenheid.

De pyrometer is een orde van grootte eenvoudiger van ontwerp en veel goedkoper, er is geen thermogram, “foto”, maar de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van het geteste object wordt aangegeven in digitale / tekstvorm.

Diagnose met deze apparaten is goedkoop en snel – volgens het “point-shoot” -principe. De snelste temperatuuruitleessnelheid is beschikbaar, binnen 0,15-0,5 seconden. Het bereik van hun actie wordt alleen beperkt door de diameter van de werkplaats (deze wordt groter bij verwijdering) en de transparantie van de luchtomgeving (rook, stof, waterdamp, kooldioxide, ozon – verminder de gevoeligheid). Gegevens kunnen zowel van enkele centimeters als van enkele tientallen meters worden verkregen.

Kenmerken van warmtebeeldcamera’s en pyrometers

Om te beginnen met het kiezen van een IR-detector, moet u een paar basisvragen beantwoorden die u zullen helpen het type apparaat te bepalen, en vervolgens specifieke modellen overwegen:

1. Van welk materiaal zijn de objecten die u gaat testen gemaakt??
2. Wat is de geschatte temperatuur van de gediagnosticeerde gebieden?
3. Vanaf welke afstand worden de metingen gedaan?
4. In welke omgeving werkt het apparaat (omgevingstemperaturen, transparantie van de ruimte tussen het apparaat en het object …).

Spectrale gevoeligheid (spectraal bereik)

Merk op dat verschillende materialen verschillende golflengten uitzenden. Metaal en glas reflecteren bijvoorbeeld goed, dus geven ze een korte golf af, terwijl andere materialen een lange golf afgeven. Er is een concept van “oppervlaktezwartheid”, en er is een overeenkomstige coëfficiënt, die verschillende keren verschilt voor metalen en voor organische materialen. De realiteit is dat sommige pyrometers en warmtebeeldcamera’s niet alle golven lezen en niet alle materialen kunnen testen. Ze hebben een smalle specialisatie, omdat ze zijn ontworpen voor een specifiek bereik, om met specifieke materialen te werken. Maar er zijn ook universele apparaten met een breed spectrum die geschikt zijn voor de meeste omstandigheden van constructiediagnostiek. De golflengten die ze opvangen liggen meestal tussen 6-14 micron, bijvoorbeeld MicroRay RIDGID IR-100 of ADA TemPro 1600. Fabrikanten geven deze parameter bijna altijd aan in hun paspoort.

MicroRay RIDGID IR-100

Gemeten temperatuurbereik

De pyrometer en warmtebeeldcamera kunnen temperatuur in een breed bereik waarnemen: van -50 tot +3000 graden, soms worden ze “geslepen” voor lage waarden (inclusief minus), en soms alleen voor verwarmde lichamen. Selecteer voor de meest nauwkeurige resultaten het apparaat met het smalste bereik. Het heeft geen zin om een ​​thermische detector aan te schaffen die veel meer dan duizend graden meet, als het onze taak is om een ​​huis te diagnosticeren – zelfs een Bosch PTD 1 voor huishoudens (van -20 tot +200) is voldoende, maar om een ​​vloot elektromotoren te bewaken, is iets anders nodig – bijvoorbeeld DeWalt DCT 414 S1 (-30 tot +550). Het belangrijkste is om de gouden regel in acht te nemen: “het temperatuurbereik moet de temperatuur van het object met 25% overlappen.” Opgemerkt moet worden dat hoe groter het bereik van gemeten temperaturen, hoe duurder het apparaat is. Sommige geavanceerde modellen hebben vervangbare frequentiefilters, waardoor het apparaat kan worden aangepast aan een groter temperatuurbereik.

DeWalt DCT 414 S1

Temperatuurgegevensfout (meetnauwkeurigheid)

Deze parameter wordt altijd aangegeven door de fabrikanten van de pyrometer of warmtebeeldcamera, wordt berekend in laboratoriumomstandigheden op absoluut zwarte lichamen en hangt allereerst af van de methode van informatieverwerking, maar de realiteit (met name de transparantie van de omgeving en de juistheid van de acties van de gebruiker) maken hun eigen aanpassingen. De meeste draagbare thermische scanners zijn nauwkeurig tot op 2 procent van hun resultaten..

Meetsnelheid

Deze eigenschap van de pyrometer wordt ook wel “inertie”, “reactietijd” genoemd. De prestaties van deze apparaten zijn onvergelijkbaar met de prestaties van contactapparaten voor temperatuurdiagnostiek. Indicatoren van 0,25-0,5 seconden worden als normaal beschouwd (X-Line pIRo-850M – 0,5 s), thermoscanners met traagheid binnen 0,15 seconden werken met hoge snelheid, maar dit is belangrijker voor het testen van bewegende objecten of uw fysieke conditie.

Optische resolutie

De tweede naam van de belangrijkste eigenschap van pyrometers en warmtebeeldcamera’s is “sighting index”, deze is rechtstreeks afhankelijk van de optiek van het apparaat. Optische resolutie toont de verhouding tussen de afstand van het apparaat tot het geteste oppervlak tot de diameter van de diagnostische plek (het is de gemiddelde temperatuur die wordt onderzocht). In dit geval is het noodzakelijk om een ​​pyrometer te kiezen in overeenstemming met de grootte van het object dat wordt onderzocht, aangezien de diagnostische basisregel stelt dat het object volledig in het werkveld van de detector moet vallen en het moet overlappen zodat vreemde lichamen met hun “temperaturen” daar niet komen. Met andere woorden: een specifieke vizierindicator bepaalt de afstand vanaf waar het mogelijk is om objecten van een bepaalde grootte te meten; tegelijkertijd bepaalt deze eigenschap van het apparaat de minimale grootte van de geregistreerde thermische anomalie. Optische resolutie met een verhouding van 10: 1 tot 40: 1 wordt als universeel beschouwd; voor lange afstanden zijn apparaten met een waarnemingsverhouding van 100: 1 en hoger vereist.

Om de gebruiker niet aan specifieke afstanden te binden, wordt een variabele focus (zoom) toegepast, terwijl de scherpstelling handmatig of automatisch kan zijn. Ook worden verwisselbare lenzen gebruikt om onder verschillende omstandigheden te werken..

Temperatuurgevoeligheidsdrempel (NETD-karakteristiek)

De thermische gevoeligheidsindicator van de warmtebeeldcamera geeft mogelijke fouten weer bij het testen van de temperatuur op twee aangrenzende punten. Dit is een kenmerk van de matrix, die bepaalt hoe klein het geregistreerde verschil tussen de temperatuur van het object en de achtergrond kan zijn. De normale indicator is 0,1 graden bij +30 ° C (soms geven fabrikanten aan in Kelvin), maar veel apparaten werken in een orde van grootte gedetailleerder, waardoor je niet alleen de aanwezigheid, maar ook de vorm van de temperatuurafwijking zeer nauwkeurig kunt bepalen, en dienovereenkomstig de oorzaak van het optreden ervan. Zo heeft de warmtebeeldcamera Testo 881 bijvoorbeeld een gevoeligheidsindex van 0,05 graden.

Testo 881

Autocompensatie van metingen

De nauwkeurigheid van de diagnostiek hangt grotendeels af van externe factoren, en het kan behoorlijk moeilijk zijn om het apparaat handmatig te configureren, daarom kunnen veel moderne warmtebeeldcamera’s in automatische modus enkele negatieve momenten compenseren. De reflectie van het objectoppervlak (“emissiviteit”) kan bijvoorbeeld worden gecorrigeerd – van 0,2 tot 1 (in stappen van 0,1). Omgevingstemperatuur en luchtvochtigheid kunnen worden gedetecteerd en gecompenseerd. Ondertussen hebben sommige goedkope apparaten soms niet eens handmatige instellingen om met deze factoren rekening te houden..

Geleidingssysteem (zicht)

Visueel richten helpt bij het regelen van het warmtebeeldgebied. In principe kan de geleiding optisch en laser zijn. Optica helpt bij het diagnosticeren op grote afstanden, het testen van zeer hete objecten (vanaf 1200 graden), of als de straal gewoon niet zichtbaar is bij sterk natuurlijk licht. Laservizieren zijn er in “punt”, “dubbele stralen”, “cirkels”, en in één apparaat kunnen verschillende opties worden gebruikt om uit te kiezen. “Punt” en “dubbel” zijn gericht op het object vanaf een afstand van 2-3 tientallen meters, en de “cirkel” is handig voor dichtbij testen (tot 7 meter). Het “dubbele” vizier vormt ook een punt op de juiste plaats, maar hier is het de kruising van twee laserstralen. Het zicht in de vorm van een cirkel is goed omdat het de contouren van de werkplek van de thermische scanner laat zien. De meeste moderne warmtebeeldcamera’s en pyrometers gebruiken een veilige tweedeklas laserrode gloed.

Bosch PTD 1

Externe thermische scannerweergave

Matrixgrootte (grootte van de IR-detector) – deze indicator is alleen van toepassing op warmtebeeldcamera’s. De grootte van de matrix bepaalt het aantal gevoelige elementen (elementaire bolometers) en daarmee de beschikbare beeldhelderheid. Uit deze indicator volgt een belangrijk kenmerk van een thermische scanner (wat is het oppervlak per pixel) – “ruimtelijke resolutie” of “gezichtsveld”. Zoals we al zeiden, is elke pixel op het display een weergave van de gemeten temperatuur op een specifiek punt in de geteste zone. Hoe beter de resolutie, hoe fijner de details op het thermogram kunnen worden onderscheiden en hoe conclusies kunnen worden getrokken over de oorzaken van temperatuurafwijkingen. Een apparaat met een 160×120 pixeldetector meet bijvoorbeeld 19.200 punten, terwijl een matrix met afmetingen van 320×240 pixels (Testo 882) al 76800 punten diagnosticeert..

Testo 882

Sommige warmtebeeldcamera’s zijn uitgerust met een touchscreen-display, wat de technische kenmerken van het apparaat niet beïnvloedt..

Pyrometer-weergave. In pyrometers wordt digitale of tekstinformatie weergegeven op het LCD-scherm, dat zich in een of meerdere regels kan bevinden (Ryobi RP4030). Vrijwel alle pyrometers hebben een verlicht display, waardoor metingen in donkere kamers mogelijk zijn.

Ryobi RP4030

Verwisselbare, optionele lenzen

Door de lens te verwisselen, kan de gebruiker de functionaliteit van de warmtebeeldcamera aanzienlijk diversifiëren. Met telescopische optiek kunt u in / uitzoomen op het opnamegebied en zo kleine objecten op grote afstand testen. Als u een groot, uitgestrekt object moet verkennen, kunt u een groothoeklens gebruiken en een panoramische foto maken. Het is vermeldenswaard dat hoe groter de ‘kijkhoek’ van de lens, hoe korter de werkafstand zal zijn, en vice versa.

gebruiksvoorwaarden

Bij het kiezen van een pyrometer of warmtebeeldcamera is het erg belangrijk om te letten op bij welke omgevingstemperatuur het apparaat kan worden gebruikt en bij welke luchtvochtigheid. Fabrikanten verbergen deze informatie niet, maar verwarren deze niet met bewaarcondities – er is een groter bereik. Sommige goedkope apparaten zijn in dit opzicht beperkt en zijn ontworpen voor gebruik binnenshuis (temperatuur van 0 tot +40 graden, luchtvochtigheid tot 80%). Meer veelzijdige thermische scanners werken buitenshuis, bij temperaturen onder het vriespunt en een luchtvochtigheid tot 90%. Vergelijk verschillende modellen, kijk eens naar de IP-classificatie van de behuizing, het gemiddelde is IP54.

Signalering

Met deze functie kunt u de maximale of minimale temperatuurindicator instellen, bij detectie waarvan automatisch een pieptoon klinkt of een lichtindicatie wordt geactiveerd. Op deze manier zal de gebruiker geen kritische temperatuurveranderingen missen en tijdig op het probleem reageren (Fluke Ti25).

Fluke Ti25

Geheugen aan boord

Het onthouden van metingen wordt zowel in pyrometers als in warmtebeeldcamera’s uitgevoerd. Dit kan een kortetermijnopslag zijn van nieuwe gegevens tot de volgende meting, maar ook schrijven naar ingebouwde en verwijderbare media (verschillende geheugenkaarten). Dure warmtebeeldcamera’s kunnen gesproken commentaar opnemen, diagnostische gegevens opslaan als video (in IR-modus of in het zichtbare bereik).

Diverse weergavemodi

Een moderne warmtebeeldcamera is, naast de “full IR” -modus, in staat om een ​​gewone digitale foto of een gewone video-opname te maken met een hoge beeldverversingsfrequentie (meer dan 40 Hz). Het zichtbare beeld kan op infrarood worden geplaatst, waardoor het gemakkelijker wordt om het defecte gebied te identificeren. Bij sommige apparaten kunt u extreme temperaturen instellen waarbij alleen gebieden met een afwijkende temperatuur worden weergegeven op de zichtbare foto in de IR-modus, u kunt ze eenvoudig instellen om te worden geselecteerd in een volledig infraroodbeeld (Flir InfraCAM). Ook kan het display de gevonden dauwpunten en drassige gebieden weergeven. Voor het gemak van oriëntatie wordt de projectie van de laseraanduiding op het scherm weergegeven. Soms is de isothermfunctie beschikbaar in warmtebeeldcamera’s – een bepaald temperatuurbereik wordt in een specifieke kleur weergegeven.

Flir InfraCAM

Detectie van oppervlakte vocht

In de handmatige modus worden vochtigheid en luchttemperatuur ingevoerd en het apparaat zelf zal probleemgebieden in het geteste gebied weergeven. Vochtigheid kan ook in automatische modus worden gemeten na aansluiting van een speciale radiosonde. Een extra functie is een alarm over het gevonden dauwpunt.

PC-communicatie

De beelden die als resultaat van het onderzoek zijn verkregen, kunnen direct op het beeldscherm worden bekeken. Voor analyse en rapportage, voor het gebruik van het apparaat als recorder, wordt de informatie echter naar een computer gestuurd. De verbinding kan worden gemaakt via analoge of digitale uitgangen. De aanwezigheid van een USB-connector wordt als een goede vorm beschouwd, bijvoorbeeld Optris LaserSight (LS) en anderen. De software is meestal inbegrepen in het pakket en wordt gratis bijgewerkt, maar soms moet u deze apart kopen.

Optris LaserSight

Verlichting van het werkgebied

Veel pyrometers en warmtebeeldcamera’s hebben ingebouwde LED-lampjes die het onderzoeksobject verlichten, zodat diagnostiek zelfs bij slecht zicht mogelijk is..

Ergonomie, soort uitvoering

Moderne warmtebeeldcamera’s en pyrometers worden zowel permanent als draagbaar gebruikt. De eerste worden gebruikt in de productie, worden gevoed vanuit het netwerk en hebben vaak een smalle specialisatie, en de laatste zijn veelzijdiger, verschillen in hun kleine gewicht en bescheiden afmetingen..

Industriële warmtebeeldcamera’s en pyrometers zijn omhuld in een metalen behuizing, ze zijn goed beschermd tegen allerlei invloeden (stof, trillingen, vochtigheid, spaanders, hoge temperaturen). Stationaire instrumenten leveren doorgaans nauwkeurigere gegevens..

Draagbare apparaten voor infrarooddiagnose kunnen eruitzien als een camera of videocamera, maar meestal zijn ze gemaakt in de vorm van een pistool van structureel plastic, waarbij de trigger wordt gebruikt om te beginnen met testen, aan het einde van de behuizing is er een bedieningsdisplay met menubedieningsknoppen. Hun gewicht is zelden hoger dan 500 gram, velen van hen zijn lichter dan 200 gram (ADA TemPro 900 – 170 gram). Het goed ontworpen apparaat wordt met één hand vastgehouden en bediend. Kwaliteitsapparatuur is beschermd tegen vallen van een hoogte van 2 meter (Fluke TiR1), althans, stelt de fabrikant dit vol vertrouwen.

Fluke TiR1

Energiebeheer infrarood thermische scanner

Stationaire apparaten worden gevoed vanuit het netwerk via step-down apparaten. Draagbare thermische detectoren worden meestal gevoed door alkalinebatterijen (AA, CZK, AAA, “pillen”). Veel fabrikanten leveren hun thermische scanners met verschillende oplaadbare batterijen (nikkel-cadmium en lithium-ion), je kunt overigens ook stroom aansluiten via de USB-poort. Degenen onder hen die zich bezighouden met het maken van elektrisch gereedschap en over complete batterijsystemen beschikken, installeren batterijen van krachteenheden op hun pyrometers en warmtebeeldcamera’s. Zo zijn DeWalt DCT 414 S1 en model S1 DCT416S1 geconfigureerd met een 12 volt unit met een capaciteit van 1,5 Ah. Milwaukee is een beetje verder gegaan en verkoopt zijn warmtebeeldcamera en pyrometer zonder batterij of oplader. Een consument die al een mobiele tool van dit bedrijf heeft, kan veel besparen door een M12 systeembatterij aan de diagnosetool te leveren..

DeWalt S1 DCT416S1

De keuze van technische en functionele kenmerken die geschikt zijn voor uw omstandigheden, evenals de succesvolle configuratie van de thermische scanner is zeker een belangrijke taak, maar u moet ook aandacht besteden aan de metrologische ondersteuning van de fabrikant zodat de resultaten van de energie-audit (indien nodig) kunnen worden gelegaliseerd bij de bevoegde autoriteiten. Het apparaat moet gestandaardiseerd zijn! Gezien de technische complexiteit en de hoge kosten van deze meetinstrumenten, raden we u aan nauwgezet om te gaan met garantie en service..

De kosten

Een pyrometer is, in tegenstelling tot een warmtebeeldcamera, een eenvoudiger en relatief goedkoop apparaat. Instapmodellen kunnen worden gekocht voor ongeveer 2500 roebel, bijvoorbeeld de ADA TemPro 300 met een temperatuurbereik van -32 tot +350 graden, of een vergelijkbare Laserliner ThermoSpot. Met de uitbreiding van het assortiment stijgen de kosten bijna evenredig (het prijskaartje voor de ADA TemPro 1200, die tot 1200 graden kan meten, is 9500 duizend). Het is moeilijk om andere prijsstellingspatronen te zien – fabrikanten handelen naar eigen goeddunken en bieden verschillende sets extra opties. Merk op dat apparaten van bedrijven die elektrisch gereedschap maken (DeWalt DCT 414 S1 – 5000, Ryobi RP4030 – 3500, Bosch PTD 1 – ongeveer 4500 roebel) goede technische en operationele kenmerken hebben tegen bescheiden kosten..

De situatie met warmtebeeldcamera’s (voor constructiedoeleinden) is ingewikkelder. Bij deze apparaten is het, naast fundamentele bedieningsfuncties (90% van de prijs wordt gevormd door de kenmerken van de matrix en optica), nodig om rekening te houden met een groot aantal extra functies die het leven van de gebruiker gemakkelijker maken. Vergeet de breedte van de basisleveringsset en de “promotie” van het merk niet. Weinig warmtebeeldcamera’s kosten ongeveer 30.000 roebel, dit zijn budgetmodellen, bijvoorbeeld de Fluke VT04 en model VT02, evenals de DeWalt DCT416S1. Iets hoger dan het minimumprijskaartje voor het FLIR i3-apparaat – ongeveer 43.000. Warmtebeeldcamera’s die ongeveer 100.000 roebel kosten (Testo 875-1 of Fluke TiS) kunnen als gemiddeld worden beschouwd. Er zijn modellen voor 250.000 (Testo 875-2) en 430.000 roebel (FLIR T335). Ter referentie: een puur professionele FLIR P640 kost meer dan 1,5 miljoen euro.

De geschatte kosten van een energie-audit (enquête + rapport) van een privéwoning door gespecialiseerde organisaties bedragen 50 roebel per vierkante meter van het gebouw. In de regel nemen ze minstens 10.000 voor een gebouw met één verdieping.Een warmtebeeldcamera kan worden gehuurd, een dag dat u een gemiddeld apparaat gebruikt, kost u ongeveer 2-3 duizend roebel, u moet natuurlijk ongeveer 20-40 duizend als aanbetaling achterlaten. U kunt een beetje besparen als u een model huurt dat eenvoudiger en voor langere tijd is, bijvoorbeeld door met iemand samen te werken.