Termowizja – co to jest i jak działa?

Kamery termowizyjne to urządzenia, które dosłownie umożliwiają „widzenie ciepła”. W erze nowoczesnych technologii monitoringu i dokładnej diagnostyki stały się one niezastąpione w sytuacjach, gdzie konwencjonalna optyka zawodzi. Dzięki rejestracji promieniowania podczerwonego emitowanego przez obiekty – niezależnie od oświetlenia czy widoczności – potrafią generować termogramy, czyli kolorowe mapy cieplne. Jakie jest dokładnie działanie kamery termowizyjnej oraz dlaczego odgrywa nieodzowną rolę w systemach bezpieczeństwa i diagnostyki? Wyjaśniamy to w dalszej części wpisu.

Spis treści

• Termowizja – co to jest?
• Jak działa kamera termowizyjna?
• Typy detektorów
• Obraz termiczny i jego interpretacja

Termowizja – co to jest?

Termowizja to technologia obrazowania bazująca na detekcji promieniowania podczerwonego, emitowanego przez każde ciało o temperaturze powyżej zera bezwzględnego. Kamera termowizyjna rejestruje takie promieniowanie, umożliwiając zobrazowanie różnic cieplnych na powierzchni obiektów. Powstaje w ten sposób termogram – mapa, na której każda barwa odpowiada określonemu zakresowi temperatur. Dzięki temu możliwa jest szybka identyfikacja miejsc przegrzanych, nieszczelności izolacji cieplnej, ukrytych ognisk pożaru czy obecności ludzi i zwierząt w zupełnej ciemności.

Jak działa kamera termowizyjna?

Kamera termowizyjna rejestruje promieniowanie podczerwone za pomocą specjalnego detektora, najczęściej mikrobolometru. Promieniowanie cieplne przechodzi przez soczewkę, która skupia je na detektorze. Sygnał przekształcany jest następnie na dane cyfrowe, a te na wizualny obraz termiczny. Termowizja pozwala na pracę w całkowitej ciemności, przez dym lub mgłę, bez potrzeby oświetlenia zewnętrznego.

Typy detektorów

Wyróżniamy dwa główne typy detektorów, z których tylko jeden wymaga zaawansowanego systemu chłodzenia. Mowa o rejestratorach chłodzonych – ich komponent, jakim jest sensor fotonowy (np. z arsenku indu lub tellurku rtęciowo-kadmowego), generuje znaczną ilość ciepła i wymaga utrzymania w bardzo niskiej temperaturze, zwykle przy pomocy chłodziarek Stirlinga lub ciekłego azotu. Zapobiega to przegrzewaniu się sensora, a ponadto minimalizuje zakłócenia termiczne, pozwalając na uzyskanie ekstremalnie wysokiej czułości i precyzji pomiarów. W odróżnieniu od nich, detektory niechłodzone – jak mikrobolometry – nie wymagają chłodzenia, ponieważ ich działanie oparte jest na detekcji zmian oporu elektrycznego pod wpływem temperatury, co generuje znacznie mniej ciepła. Podsumowując:

• Niechłodzone (np. mikrobolometry) – stosowane najczęściej, nie wymagają chłodzenia, są tańsze i wystarczające do większości zastosowań przemysłowych.
• Chłodzone (np. InSb, MCT) – oferują wyższą czułość i rozdzielczość, wykorzystywane w zaawansowanych aplikacjach, ale są droższe oraz bardziej wymagające w obsłudze.

Obraz termiczny i jego interpretacja

Termogramy nie przedstawiają rzeczywistych kolorów – obraz cieplny jest generowany w tzw. pseudokolorach, które odpowiadają różnym zakresom temperatur. Zastosowanie takich odwzorowań pozwala na szybką wizualną identyfikację anomalii cieplnych. Aby jednak odczyt obrazu był dokładny, należy zwrócić uwagę na parametry techniczne kamery termowizyjnej, bowiem odpowiadają one za jej działanie:

• Rozdzielczość sensora – decyduje o poziomie szczegółowości obrazu; wyższa rozdzielczość pozwala na detekcję drobnych różnic termicznych i dokładniejsze lokalizowanie problemów.
• NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) – parametr określający najmniejszą różnicę temperatur, jaką kamera jest w stanie wykryć; im niższy NETD, tym wyższa czułość i lepsza jakość obrazu w wymagających warunkach,
• Emisyjność materiału – współczynnik opisujący, jak skutecznie dana powierzchnia emituje promieniowanie podczerwone; jego prawidłowe ustawienie ma kluczowe znaczenie dla wiarygodności pomiaru.
• Zakres pomiarowy – określa minimalną i maksymalną temperaturę, którą kamera może zmierzyć; istotny przy doborze urządzenia do konkretnych zastosowań – od niskotemperaturowych aplikacji laboratoryjnych po inspekcje przemysłowe w wysokich temperaturach.

Kamery termowizyjne to zaawansowane urządzenia dopuszczające analizę cieplną bezkontaktowo i w czasie rzeczywistym. Ich działanie zwiększa bezpieczeństwo, efektywność diagnostyczną oraz umożliwia wczesne wykrywanie nieprawidłowości w wielu dziedzinach. Rejestracja promieniowania podczerwonego pozwala na tworzenie szczegółowych obrazów termicznych. Termowizja to technologia, która zmienia sposób postrzegania rzeczywistości – dosłownie i w przenośni, otwierając nowe możliwości w analizie środowiska, prewencji zagrożeń oraz utrzymaniu infrastruktury technicznej. Zachęcamy do zapoznania się z naszymi kamerami CCTV wyposażonymi w funkcję tworzenia map cieplnych.