ترموگرافی چیست و چه کاربردی دارد ؟!
ترموگرافی چیست و چه کاربردی دارد ؟!
دمانگاری یا ترموگرافی به انگلیسی Thermography از روش‌های تصویربرداری فروسرخ است. گاهی به آن تصویربرداری دمایی نیز گفته می‌شود. در این روش دوربین‌های دمانگار تابش فروسرخ طیف الکترومغناطیسی (طول موج ۹ تا ۱۴ µm) را دریافت کرده و از آنها نگاشت حرارتی تهیه می‌کنند. به این صورت که نقاط در تصویر با دمای مختلف بصورت طیف رنگی متفاوت دیده می شوند. (ویکی پدیـا)
ترموگرافی که گاهی اوقات با نام های دیگری همچون مانند تصویر برداری حرارتی ، ترموویژن شناختـــه می شود یکی از روش های تست غیر مخرب NDT می باشد ، البتـــه صنعتگران ترموگرافی را بیشتر بــه عنوان یک روش پایش وضعیت و به انگلیســـی Condition Monitoring می شناشند ، بهر حال در این روش با استفاده از تصویر حرارتی که توسط دوربین ترموگرافی گرفتـــه می شود و سپس با تحلیل و آنالیز دیتا ها تصویر را به صورت طیفی از رنگ ها نمایش می دهد که با استفاده از این تصاویر قادر خواهیـــم بود عیوب مخصوصاً عیوب حرارتی را در داخل قطعه تشخیص بدهیــــم .
دمانگاری یا ترموگرافی چطوری کار میکند ؟!
بر اساس قانون استفان – بولتــزمن مقدار انرژی کل که یک جسم از خودش تابش میکند طبق رابطه زیر بدست می‌آید و در این رابطه واحد T برحسب درجه کلوین است و طبیعی است که هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر کلوین داشته باشد از خود انرژی تابش می کند و اساس کار ترموگرافی تفکیک میزان انرژی تابش شده از جسم و نشان دادن آن با طیف وسعی از رنگ ها می باشد.
رابطه زیر که قانون استفان – بولتــزمن است نشان می دهد میزان انرژی تابش شده از یک جسم با توان چهارم دمای مطلق آن بر حسب کلوین ، رابطه مستقیم دارد.
J*= آهنگ تابش گرما
T= دمای ترمودیــنامیکی
Ɛ = ثابت گسیلندگی جسم
Ϭ = ثابت استفان – بولتـــزمن
آزمون ترموگرافی که یکی از تست های غیر مخرب NDT است یک روش مطمئن برای بررسی و مراقبت وضعیت ماشین‌آلات صنعتی است که اساس آن بر اندازه گیری دمای کارکرد دستگاه می باشد. تقریباً بیشتر عیوب موجود در ماشین آلات با اندازه گیری دمای کارکرد دستگاه قابل تشخیص است مانند : مشکلات روانکاری نادرست بیرینگ ها ، سایش فلز با فلز ، جامپ کردن دستگاه و …
تکنولوژی مادون قرمز بر اساس اندازه گیری مقدار تابش مادون قرمز گسیل شده از سطح جسم استوار است ، تصاویری که از قطعه تهیه می کند بر اساس تفاوت میزان تابش مادون قرمز تفکیک می شوند که به این تصاویر ترموگرام گفته می شود.
کاربرد ترموگرافی
۱) استفاده از ترموگرافی در بازرسی تجهیزات برقی : بیشترین کاربرد ترموگرافی در بازرسی تجهیزات برقی و الکتروموتور ها است به طوریـکه اکثر عیوب موجود در سیستم برقی با گرم شدن بیش از حد قطعه قابل بررسی و تشخیص است . مثلاً هنگـامی که یک الکتروموتور بیش از حد تعریف شده زیر بار قرار می گیرد به تدریج شروع به داغ شدن می کند که یکی از روش های اطلاع از بد کار کردن الکـتروموتور استفـــاده از ترموگرافی است .
۲)استفاده از ترموگرافی در بازرسی تجهیزات مکانیکی : وجود سایش بیش از حد ، ناهم محوری شفت ، مشکل روانکـاری و غیره سبب افزایش دمای ماشین‌آلات صنعتی می شود که میتوان با اندازه گیری دمای کارکرد قطعه با ترموگرافی قبل از جدی شدن مشکل آن را برطرف کرد . برای اطلاعات بیشتر مقاله [ انواع روش های تست بلبرینگ ] را مطالعه کنید.
۳)استفاده از ترموگرافی در بازرسی کوره‌های مذاب : یکی از کاربردهای موثر ترموگرافی در بازرسی کوره‌های مذاب و نگه دارنده مذاب است ، با استفاده از ترموگرافی کارشناس می تواند وضعیت عایق بندی جداره‌های کوره را مورد ارزیابی قرار بدهد.
۴) استفاده از ترموگرافی در صنعت عایق کاری ساختمان : با استفاده از دوربین ترموگرافی کارشناس مربوطه می تواند از وضعیت اتلاف انرژی در ساختمان اطلاع یابد.
دوربین های ترموگرافی که جدیداً تولید شده اند میتوانند با دقت ۰/۰۰۸ درجه اخلاف دما در محدوده ۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی گراد را اندازه بگیرند.
دوربین ترموگرافی چیست ؟!
دوربین ترموگرافی در حقیقت یک دما سنج غیر تماسی می باشد که دمای قطعه را بدون نیاز به برقراری تماس با قطعه می تواند مشخص کند . دوربین ترموگرافی با نام های دیگری مانند دوربین حرارتی مادون قرمز ، دوربین گرمانگار، تصویر بردار حرارتی و آنالیز ترموگراف دار نیز شنــاخته می شوند.
همانطور که قبلاً اشاره شد بر اساس قانون استفان – بولتـــزمن مقدار انرژی کل که یک جسم از خودش تابش می کند. بر اساس کار دوربین ترموگرافی به مقدار ضریب تابش (Emissivity) است ، و دوربین ترموگرافی دمای قطعه را با توجه به میزان صدور امواج الکترومغناطیس محاسبه می کند.
حال مسئله‌ایی که وجود دارد این است که برای اینکه دمای قطعه به درستی و با دقت زیاد توسط دوربین ترموگرافی اندازه گیری شود نیاز است ماده دارای ضریب صدور بالایی باشد و اگر که ماده دارای ضریب صدور پایینی باشد اندازه گیری دمای قطعه با دقت بالایی انجام نخواهد شد و این یکی از محدودیت های دوربین ترموگرافی است.
مزایای ترموگرافی
از مزایای این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- افزایش قابلیت اطمینان در بازرسی فنی تجهیزات
- کاهش زمان توقف تجهیزات
- کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری
- امکان بازرسی در حین کار
- افزایش سرعت بازرسی
- بازرسی تجهیزات پس از تعمیر و اطمینان از عملکرد صحیــح آنهــا
محدودیت های ترموگرافی
- خطای احتمای در تفسیر اطلاعات ترموگرافی
اصلی ترین محدودیت تست ترموگرافی ، خطای احتمای در تفسیر اطلاعات ترموگرافی است که می تواند سبب سردرگمی و خسارات زدن به دستگاه بشود که علت آن را در ادامه بررسی می کنیم.
حواسمان باشد که گاهی ممکن است در تفسیر اطلاعات ترموگرافی دچار اشتباه شویم !!! بلــه علارغم مزیت های فوق العاده ایی که برای تست تراموگرافی گفتــه شد این روش ممکن است در برخی از اوقات به ما اطلاعات نادرست بدهد . چطور ؟! لطفاً تا انتهای مقاله با من همراه باشید.
بطور کلــی سطوحی که صافی سطح بالایی دارند ، طبق قانون انعکاس و شکست بخشی از نوری که به سطح آنهــا تابیده می شود را بارتاب می کنند و بخشی از آن در داخل جسم می شکند. که در ادامه پس از بررسی قانون انعکاس و شکست ، نحوه ایجاد این مشکل در بازرسی ترموگرافی را توضیح خواهیم داد.
اگر نور به صورت کامل بازتاب شود زاویه بازتاب و تابش برابر و مساوی است مطابق زیر :
و اگر نور در محیط دوم بشکند رابطه طبق فرمول اسنل مطابق زیر است :
حال مسئلـه ایی که ممکن است پیش بیاید این است که وضعیت انعکاسی در سطوح صاف با وضعیت انعکاسی در سطوح زبر متفاوت است و محققان بر طبق میزان نور منعکس شده از سطح، ضریبی به عنوان قابلیت انعکاس (R) تعریف می کنند که برای مثال برای آینه ها این ضریب نزدیک به 100 ( R = 1 ) و برای سطوحی با انعکاس کمتر این مقدار، کمتر (1>R) در نظر گرفته می شود برای توضیـــح بیشتر باید گفت که مقدار R از یافتن زاویه به کمک قانون انعکاس و در نهایت به کار گیری قانون فرسنل (Fresnel) بدست می آید کــه در این مقاله ما کاری بــه آن نداریم.
اگر طول موج (λ) طیف نور ارسالی از طرف دوربین ترموگرافی بزرگتر از ابعاد زبری سطح باشد، انعکاس زیادی در سطح مورد نظر برای بازرسی به وجود خواهد آورد پس بنابراین در طول موج های فروسرخ یعنی (۸ تا ۱۴ میکرو متــر ) انعکاس در سطوح با صافی سطح بالا به ویژه در فلزات می تواند به وجود بیاید که خــارج از محدوده بینــایی انسان می باشد لذا در تمامی تصاویر حاصل از ترموگرافی می بایست احتـــمال وجود انعکاس های گرمــایی را در نظر گرفت. چنان چه انعکاس ها بر روی سطوح، تشخیص داده نشود، خود می تواند به عنوان منبع گرمایی در نظر گرفته شده و در تحلــیل تصاویر عامل بروز اشتبــــاه گردد.که برای جلوگیــری از این خطا محققان راه های متععدی را پیشنهاد کرده اند که تاثیر پذیری آنهـــا هنوز در حال مطالعـــه می باشد که یکی از این روش ها استفاده از پلاریزور (Polarizer) می باشد .
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
سلام
با دوربین ترموگرافی می‌شود تست حرارتی روتور الکتروموتور ها رو هم چک کرد یا اینکه واسه تست روتور الکتروموتور از چه دستگاهی می‌شود استفاده کرد؟
سلام، بله اساساً دوربین ترموگرافی برای همین منظور یعنی بررسی و کنترل دمای تجهیز صنعتی ساخته شده است. اما بررسی اینکه دوربین ترموگرافی با چه تفکیک پذیری و چه بازه‌ی بتواند برای تشخیص عیوب احتمالی روتور الکتروموتور مناسب باشد نیاز به بررسی دارد. دستگاه‌ها و تجهیزات مختلفی برای ارزیابی سلامت الکتروموتور وجود دارد که یکی از آنها آنالیز ارتعاشات است که آن را در مقاله زیر می‌توانید مطالعه کنید.
https://123sanat.com/vibration-analysis-of-bearings/
بسیار آموزنده وعالی بود.بااینکه مدتها از الکترونیک‌وقدرت دور بودم اشتیاق به یادگیری را در من زیاد کرد
خواهش می کنم نظر لطف شماست. امیدوارم که مطالب گفته شد مفید بوده باشه از شما بسیار ممنونم که نظرتون را با ما به اشتراک گذاشتید.
سلام وقت بخیر من میتوانم از مطالب شما در پروژم استفاده کنم؟
اگه که از نظر شما مشکلی نیست و میتوانم آخر پروژه‌ام برای رفرنس اسمتون بیاورم؟
من پروژم شامل مقاله‌های جز اینم هست اما مطالبتون برای آشنایی مفید بودند ممنون.
خواهش می کنم ، بسیار خوشحالیم که مطالب گفته شده مفید بوده است – استفاده از مطالب فوق با ذکر منبع هیچ مشکل ندارد ، امیدوار هستیم که همواره موفق و پیروز باشید.