Pocket Guide Thermografie. Theorie Praktijk Tips & Tricks

Transcriptie

1 Pocket Guide Thermografie Theorie Praktijk Tips & Tricks

2 Copyrights, garantie en aansprakelijkheid De informatie verzameld in deze Pocket-Guide is door de auteurswet beschermd. Alle rechten behoren exclusief toe aan Testo. De inhoud en de foto s mogen niet zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Testo worden verveelvoudigd, veranderd of gebruikt worden voor andere doeleinden. Het samengestelde informatiemateriaal werd met de grootste zorg en deskundigheid verzameld, voorbereid en uitgegeven. Toch is de verstrekte informatie is niet bindend, en Testo behoudt zich het recht voor om wijzigingen of aanvullingen te maken. Testo biedt dus geen garantie of waarborg voor de juistheid en volledigheid van de verstrekte informatie. Aansprakelijkheid, op welke wettelijke grond dan ook, is beperkt tot de schade veroorzaakt door Testo of zijn plaatsvervangende agenten of contractanten, zowel via opzet, grove nalatigheid of, in het geval van een schending van wezenlijke contractuele verplichtingen, lichte nalatigheid. In gevallen van lichte nalatigheid, is de omvang van de aansprakelijkheid van Testo beperkt tot de typische en voorspelbare schadevergoeding voor vergelijkbare transacties van deze aard. Dit heeft geen invloed op het vergoedingsrecht uit hoofde van garanties of in overeenstemming met de Wet Productaansprakelijkheid. Testo, oktober 2012

3 Voorwoord Beste Testo klant, Beelden zeggen meer dan duizend woorden. In tijden van stijgende energieprijzen en hoge kosten voor productieonderbrekingen heeft de contactloze temperatuursmeting zowel bij de beoordeling van gebouwefficiëntie alsook bij het industrieel onderhoud zeker zijn nut bewezen. Toch is thermografie niet zo eenvoudig, aangezien men bij contactloze temperatuursmetingen rekening moet houden met enkele belangrijke basisregels. In het naslagwerk Pocket-Guide Thermografie willen wij een antwoord geven op de dagelijkse vragen van onze klanten. Dankzij de nuttige informatie en de vele tips uit de praktijk is deze Pocket- Guide een waardevolle praktische hulp bij uw dagelijkse meetopdrachten. Veel plezier met lezen! Daniel Auer, Directeur, Thermografie Divisie 3

4 Inhoud 1. Theorie van thermografie Emissie, reflectie, transmissie Meetvlek en meetafstand Thermografie in de praktijk Meetobject Meetomgeving Bepalen van ε en RTC in de praktijk Mogelijke problemen bij een infraroodmeting De voorwaarden voor een goede infraroodmeting Het perfecte thermisch beeld Bijlage Thermografie - verklarende woordenlijst Tabel van emissiviteitscoëfficiënten Testo adviseert 53 4

5 1 Theorie van thermografie Ieder object met een temperatuur boven het absolute nulpunt (0 Kelvin = -273,15 C) geeft infrarood warmtestraling af. Deze infraroodstraling is niet zichtbaar voor het menselijk oog. Zoals bewezen door de fysicus Max Planck in het jaar 1900, bestaat er een relatie tussen de temperatuur van een object en de intensiteit van de infraroodstraling die dat object afgeeft. Een warmtebeeldcamera meet, binnen zijn gezichtsveld, de infraroodstraling in het lange golflengtebereik. Hieruit berekent hij de temperatuur van het gemeten object. De berekening gebeurt enerzijds rekening houdend met de emissiecoëfficiënt (ε) van het meetoppervlak en anderzijds met de gecompenseerde reflectietemperatuur (RTC = Reflected Temperature Compensation), beide grootheden die men manueel kan instellen in de warmtebeeldcamera. Iedere pixel van de detector stelt een temperatuurpunt voor, welke in het display weergegeven wordt als een kleur (zie ook Meetvlek en meetafstand, pag. 13). Thermografie (temperatuurmeting met een warmtebeeldcamera) is een passieve, contactloze meetmethode. Het thermische beeld geeft de temperatuurverdeling weer van een oppervlak van een object. Met een warmtebeeldcamera kan men dus niet in of door objecten kijken. 5

6 1.1 Emissie, reflectie, transmissie De straling geregistreerd door een warmtebeeldcamera bestaat uit de emissie, reflectie en transmisse van de infraroodstraling in het lange golflengtebereik van objecten in het gezichtsveld van de warmtebeeldcamera. ρ ε τ Afbeelding 1.1: Emissie, reflectie en transmissie De emissiecoëfficiënt (ε) De emissiecoëfficiënt (ε) is het vermogen van een materiaal om infraroodstraling uit te zenden. ε is afhankelijk van de eigenschappen van het oppervlak, het materiaal en voor sommige materialen, ook de temperatuur van het meetobject. Maximale emissiecoëfficiënt: ε = 1 (100 %) (zie ook Black body, p. 39). ε = 1 komt in werkelijkheid niet voor. 6

7 Real body: ε < 1, omdat bij elke meting transmissie en reflectie als storende elementen beschouwd worden. Vele niet-metalen (bijv. PVC, beton, organische stoffen) hebben een hoge emissiecoëfficiënt binnen de infraroodstraling in het lange golflengtebereik, welke niet afhankelijk is van de temperatuur (ε ). Metalen, vooral glanzende oppervlakken, hebben een lage emissiecoëfficiënt die afhankelijk van de temperatuur verandert. ε kan men manueel in de warmtebeeldcamera instellen. De reflectiegraad (ρ) De reflectiegraad (ρ) is het vermogen van een materiaal om infraroodstraling te reflecteren. ρ is afhankelijk van de kwaliteit van het oppervlak, de temperatuur en het soort materiaal.. In het algemeen reflecteren gladde, gepolijste oppervlakken meer dan ruwe, matte oppervlakken van hetzelfde materiaal. De gecompenseerde reflectietemperatuur (RTC) kan manueel in de warmtebeeldcamera ingesteld worden. RTC komt vaak overeen met de omgevingstemperatuur. (hoofdzakelijk bij indoor thermografie). In de meeste gevallen kan dit worden gemeten met bijv. de testo 610. RTC kan met behulp van een Lambert straler bepaald worden. (zie ook Meting van de reflectietemperatuur met een (geïmproviseerde) Lambert straler pag. 27). De reflectiehoek van de gereflecteerde infraroodstraling is steeds gelijk aan de invalshoek (zie ook Spiegelende reflectie pag. 31). 7

8 De transmissiegraad (τ) De transmissiegraad (τ) is het vermogen van een materiaal om infraroodstraling door te laten. τ is afhankelijk van de dikte en het soort materiaal. De meeste materialen zijn in het infraroodbereik (lange golf) niet doorlaatbaar. Behoud van stralingsenergie volgens de wet van Kirchhoff De infraroodstraling geregistreerd door de warmtebeeldcamera bestaat uit: de straling van het meetobject, de reflectie van de omgevingsstraling en de transmissie van de straling door het meetobject. (zie ook afbeelding 1.1, p. 6) De som van deze onderdelen is altijd gelijk aan 1 (100 %): ε + ρ + τ = 1 Aangezien transmissie in de praktijk nooit een rol speelt, vervalt de transmissie τ in de formule ε + ρ + τ = 1 vereenvoudigd tot: ε + ρ = 1. 8

9 Bij thermografie betekent dit: hoe lager de emissiecoëfficiënt, des te hoger het aandeel van de gereflecteerde infraroodstraling, des te moeilijker een correcte temperatuurmeting uit te voeren is, en des te belangrijker dat de gecompenseerde reflectietemperatuur (RTC) correct wordt ingesteld. Verband tussen emissie en reflectie 1. Meetobjecten met een hoge emissiecoëfficiënt (ε 0.8): hebben een lage reflectiegraad (ρ): ρ = 1 - ε de temperatuur is heel eenvoudig te meten met de warmtebeeldcamera. 2. Meetobjecten met een gemiddelde emissiecoëfficiënt (0.6 < ε < 0.8): hebben een gemiddelde reflectiegraad (ρ): ρ = 1 - ε de temperatuur is eenvoudig te meten met de thermische camera. 3. Meetobjecten met een lage emissiecoëfficiënt (ε 0.6): hebben een hoge reflectiegraad (ρ): ρ = 1 - ε een temperatuursmeting met een warmtebeeldcamera is mogelijk maar de resultaten moeten kritisch bekeken worden. Een correcte instelling van de gecompenseerde reflectietemperatuur (RTC) is essentieel bij de temperatuurberekening. 9 9

10 Vooral bij grote temperatuurverschillen tussen het meetobject en de meetomgeving is de correcte instelling van de emissiecoëfficiënt van groot belang. 1. Wanneer de temperatuur van het meetobject hoger is dan de omgevingstemperatuur (zie de verwarming in afbeelding 1.2, p.11): Een te hoog ingestelde emissiecoëfficiënt geeft u een te lage temperatuur (zie ook camera 2) Een te laag ingestelde emissiecoëfficiënt geeft u een te hoge temperatuur (zie ook camera 1) 2. Wanneer de temperatuur van het meetobject lager is dan de omgevingstemperatuur (zie de deur in afbeelding 1.2, p.11): Een te hoog ingestelde emissiecoëfficiënt geeft u een te hoge temperatuur (zie ook camera 2) Een te laag ingestelde emissiecoëfficiënt geeft u een te lage temperatuur (zie ook camera 1) 10

11 65 ε= C 50 ε= C ε=0.7 ε=1 Figure 1.2: Gevolgen van een verkeerd ingestelde emissiviteitscoëfficiënt op de temperatuurmeting 5 Opgelet: Hoe groter het verschil tussen de temperatuur van het meetobject en de omgevingstemperatuur en hoe lager de emissiviteitscoëfficiënt, des te groter de meetfouten. Deze meetfouten worden nog groter bij een verkeerd ingestelde emissiviteitscoëfficiënt. 11

12 Met een thermische camera kan men enkel de oppervlaktetemperaturen meten. Men kan dus niet in of door objecten kijken. Vele materialen die voor het menselijk oog doorzichtig zijn, bijv. glas, zijn niet transmissief (doorlatend) in het infraroodbereik (lange golflengtebereik) (zie ook Metingen op glas pag. 30). Verwijder, indien nodig, evt. bedekkingen van het meetobject. Anders meet de thermische camera enkel de oppervlaktetemperatuur van de bedekking. LET OP: Hou steeds rekening met de handleiding van het meetobject! Één van de weinige materialen die infraroodstraling doorlaten (transmissie vertonen), is dunne plastic folie en Germanium. Dit is materiaal waaruit de lens en het beschermingsglas van de thermische camera vervaardigd is). Wanneer bepaalde elementen onder het oppervlak de temperatuursverdeling van het object beïnvloeden door geleiding, kunnen deze structuren binnen het meetobject op het thermisch beeld herkend worden. Toch meet de thermische camera enkel de oppervlaktetemperatuur. Een nauwkeurige bepaling van de temperatuur van de elementen binnen het meetobject, is niet mogelijk. 12

13 1.2 Meetvlek en meetafstand Bij de bepaling van de correcte meetafstand en de nauwkeurigheid t.o.v. de grootte van het meetobject, moet men rekening houden met 3 variabelen: het gezichtsveld (FOV); het kleinst detecteerbare object (IFOVgeo), en het kleinst meetbare object / meetvlek (IFOVmeas). FOV 32 1 m Afbeelding 1.3: Het gezichtsveld van de thermische camera 13

14 Het gezichtsveld (FOV) van de warmtebeeldcamera beschrijft de oppervlakte die zichtbaar is met de warmtebeeldcamera (zie afb. 1.3, pag. 13). Dit is afhankelijk van de lens (bijv. 32 groothoeklens of 9 telelens telelens is optioneel bij de testo 875i). Voor een groot gezichtsveld, kunt u het beste gebruik maken van de testo groothoeklens. Daarnaast dient u ook de specificaties van het kleinst detecteerbaar object (IFOV geo ) van uw warmtebeeldcamera te kennen. Dit beschrijft de grootte van de pixel t.o.v. de afstand. 3.5 mm 3.5 mrad IFOVgeo IFOVmeas 1 m Afbeelding 1.4: Het gezichtsveld van één pixel 14

15 Bij een ruimtelijke resolutie van de lens van 3,5 mrad en een meetafstand van 1 m, heeft het kleinst detecteerbaar object (IFOV geo ) een lengte van 3,5 mm en wordt dit als een pixel op het display weergegeven (zie ook afb. 1.4, pag. 14). Om een correcte meting uit te voeren, moet het meetobject 2 3 maal groter zijn als het kleinst detecteerbaar object (IFOV geo ). Voor het kleinst meetbare object (IFOV meas ) geldt de volgende vuistregel: IFOVmeas 3 x IFOVgeo Voor een goede ruimtelijke resolutie, kunt u het beste gebruik maken van de testo telelens. Met de Testo FOV calculator app kunt u op uw smartphone of tablet automatisch de nauwkeurigheid (IFOV) van uw warmtebeeldcamera berekenen op verschillende meetafstanden. De Testo FOV calculator app is beschikbaar in de Apple Store (ios) en in de Google Play store (Android). 15

16 2 Thermografie in de praktijk 2.1 Het meetobject 1. Materiaal en emissiecoëfficiënt Het oppervlak van ieder materiaal heeft een specifieke emissiecoëfficiënt. Hieruit kan men afleiden hoeveel infraroodstraling dit materiaal reflecteert en afgeeft. 2. Kleur Bij een temperatuursmeting met een warmtebeeldcamera heeft de kleur van een materiaal geen herkenbaar effect op de infraroodstraling (in de lange golf) van het object. Donkere oppervlakken absorberen meer infraroodstraling (korte golflengtes) als lichte en warmen hierdoor sneller op. De infraroodstraling hangt af van de temperatuur en niet van de kleur van een meetoppervlak. Bv. een zwart gelakte verwarming heeft dezelfde infraroodstraling als dezelfde verwarming in het wit geverfd. 3. Oppervlak van het meetobject De eigenschappen van het meetoppervlak speelt bij een temperatuurmeting met een warmtebeeldcamera een belangrijke rol. De emissiecoëfficiënt van een oppervlak verandert naargelang de structuur van het oppervlak, en of het oppervlak vuil of bedekt is. 16

17 Structuur van een oppervlak Gladde, glanzende, reflecterende en/of gepolijste oppervlakken hebben in het algemeen een lagere emissiecoëfficiënt dan matte, gecorrodeerde, ruwe, verweerde en/of gekraste oppervlakken van hetzelfde materiaal. Bij zeer gladde oppervlakken komen er vaak spiegelende reflecties voor (zie ook Spiegelende reflectie, pag. 31). Water, sneeuw en rijp Water, sneeuw en rijp hebben relatief hoge emissiecoëfficiënten (ca. 0,85 < ε < 0,96). Hierdoor vormen metingen van deze materialen vaak geen probleem. Men moet echter rekening houden dat de temperatuur van het meetobject door deze natuursverschijnselen foutief kunnen zijn. Water koelt door verdamping het oppervlak van een meetobject af en sneeuw is een goede isolator. Rijp vormt normaal gezien geen afgesloten geheel, daarom moet men bij de meting rekening houden met de emissiecoëfficiënt van de rijp en het oppervlak. Vervuiling en vreemde objecten Vervuiling van het meetoppervlak, door bv. stof, roet of smeerolie verhoogt de emissiecoëfficiënt van het oppervlak. Hierdoor is een meting van vervuilde oppervlakken vaak geen probleem. Echter de warmtebeeldcamera meet altijd de temperatuur van het oppervlak, dus ook van het vuil, en niet de exacte temperatuur van het onderliggende meetoppervlak. 17

18 De emissiviteitscoëfficiënt van een materiaal hangt sterk af van de structuur van het oppervlak. De emissiviteitscoëfficiënt moet correct ingesteld zijn volgens de bedekking van het meetoppervlak. Meten op natte oppervlakken of oppervlakken bedekt met sneeuw of rijp vermijden. Meten op losliggende materialen vermijden (vervalsing van de temperatuur door de invloed van lucht). Bij metingen op gladde oppervlakken moet men letten op de aanwezigheid van mogelijke stralingsbronnen (bv. zon, verwarming, etc.). 2.2 De meetomgeving 1. Omgevingstemperatuur Om met de warmtebeeldcamera de temperatuur van het meetoppervlak correct te berekenen, moet men naast de juiste instelling van de emissiecoëfficiënt (ε) ook rekening houden met de instelling van de gecompenseerde reflectietemperatuur (RTC). Bij vele meettoepassingen komt de reflectietemperatuur overeen met de omgevingstemperatuur (zie ook Straling, pag. 19). Dit kan men met een thermometer zoals de testo 610 bepalen. Vooral wanneer er een groot temperatuursverschil is tussen het meetobject en de meetomgeving is een correcte instelling van de emissiecoëfficiënt belangrijk (zie ook afb. 1.2, pag. 11). 18

19 2. Straling Ieder object met een temperatuur boven het absolute nulpunt (0 Kelvin = -273,15 C) geeft infraroodstraling af. Vooral objecten met een groot temperatuursverschil kunnen door hun eigen straling de infraroodmeting verstoren. Daarom moet men dergelijke storingselementen, indien mogelijk, vermijden of uitschakelen. Door een storingselement af te schermen (bv. met een een doek of karton) vermindert men zo de negatieve invloed op die meting. Wanneer men de invloed van het storingselement niet kan verwijderen, komt de reflectietemperatuur niet overeen met de omgevingstemperatuur. Voor de meting van de reflectiestraling gebruikt men beter een zwarte bol thermometer of een Lambert straler samen met een warmtebeeldcamera (zie ook Bepalen van de reflectietemperatuur, pag. 27). Speciale kenmerken bij thermografie in open lucht De infraroodstraling, die bij een heldere hemel het aardoppervlak bereikt, wordt ook omschreven als koude hemelstraling. Overdag worden de koude hemelstraling (~ C) en de warme zonnestraling (~ 5500 C) bij een heldere hemel gereflecteerd. In oppervlakte overheerst de hemel t.o.v. de zon, dit betekent dat de gereflecteerde temperatuur bij buitenthermografie meestal minder dan 0 C bedraagt, zelfs bij zonnig weer. Objecten warmen op door de absorptie van de zonnestraling. Dit beïnvloedt aanzienlijk de oppervlaktetemperatuur soms zelfs uren na zonsondergang. 19

20 Afbeelding 2.1: Reflectie metingen in openlucht In afbeelding 2.1 ziet men op het thermisch beeld dat de regengoot kouder is dan wand van het huis. Toch hebben beiden ongeveer dezelfde temperatuur. Het beeld moet hierdoor correct geïnterpreteerd worden. Stel dat de regengoot gegalvaniseerd is en een heel lage emissiecoëfficiënt heeft (ε = 0,1). Slechts 10% van de infraroodstraling (lange golflengtebereik) van de regengoot is inherente straling en 90% is gereflecteerde omgevingsstraling. Bij een heldere hemel wordt de koude hemelstraling (~ C) gereflecteerd op de regengoot. Voor een correcte meting van de wand van het huis werd ε = 0,95 en RTC = -55 C in de warmtebeeldcamera ingesteld. Door de zeer lage emissiecoëfficiënt en de zeer sterke reflectie wordt de regengoot te koud voorgesteld op het thermisch beeld. Om de correcte temperaturen weer te 20

21 geven op het thermisch beeld kan u met een analyse software (bv. met de Testo IRSoft) de emissiecoëfficiënt van bepaalde gebieden aanpassen. Wij raden een Lambert radiator aan voor de juiste bepaling van de RTC (zie Het bepalen van ε en RTC in praktische toepassingen, p. 25) Let steeds op de invloed van je eigen infraroodstraling. Verander van positie tijdens een meting zodat je reflecties kan herkennen. Reflecties bewegen maar thermische kenmerken van een meetobject blijven op dezelfde plaats ook bij een verandering van de gezichtshoek. Metingen dicht bij zeer warme of koude objecten vermijden of deze objecten afschermen. Directe zonnestraling vermijden, zelfs reeds enkele uren voor de meting. Meet in de vroege ochtend. Indien mogelijk, voer metingen in open lucht uit bij een bewolkte hemel. 3. Het weer Bewolking Voor een infraroodmeting is een dicht bewolkte hemel ideaal aangezien er geen zonlicht op het meetobject schijnt en zo afgeschermd wordt van koude hemelstraling (zie ook Straling, pag. 19). 21

22 Neerslag Zware neerslag (regen, sneeuw) kan het meetresultaat beïnvloeden. Water, ijs en sneeuw hebben een hoge emissiecoëfficiënt en zijn ondoorlaatbaar voor infraroodstraling. Bovendien kan de meting van een nat object tot meetfouten leiden aangezien het oppervlak van het meetobject door verdamping afkoelt (zie ook Oppervlak van het meetobject, pag. 16). Zon (zie ook Straling, pag. 19) Zwaar bewolkte hemel is ideaal voor metingen Let ook op de bewolking enkele uren voor de meting Zware neerslag tijdens de meting vermijden 4. Lucht Luchtvochtigheid De relatieve luchtvochtigheid in de meetomgeving moet zo laag zijn zodat er geen condensatie is in de lucht (mist), op het meetobject, op het beschermglas of op de lens van de warmtebeeldcamera. Bij een beslagen lens (of beschermglas) kan de warmtebeeldcamera een deel van de infraroodstraling niet ontvangen omdat de straling niet volledig door het water op de lens heen gaat. Zeer dichte nevel kan de meting beïnvloeden aangezien de waterdruppels weinig infraroodstraling doorlaten. 22

23 Luchtstromingen Wind of tocht in een ruimte kan een invloed hebben op de temperatuursmeting met de warmtebeeldcamera. Door warmteoverdracht (convectie) is de lucht dichtbij het meetoppervlak dezelfde temperatuur als het meetobject. Bij wind of tocht wordt de luchtlaag weggeblazen en vervangen door een nieuwe, niet aan de temperatuur van het meetobject aangepaste luchtlaag. Door convectie wordt er warmte weggenomen van het warme meetobject of geabsorbeerd door het koude meetobject totdat de temperatuur van de lucht en van het meetobject zich aan elkaar hebben aangepast. Dit effect van de warmte-overdracht wordt vergroot bij een groter temperatuursverschil tussen het oppervlak en de omgevingstemperatuur. Luchtverontreiniging Sommige stofdeeltjes zoals bv. stof, roet, rook net zoals sommige dampen bezitten een hoge emissiecoëfficiënt en zijn daardoor nauwelijks doorlatend. Dit betekent dat zij de meting kunnen beïnvloeden omdat zij zelf infraroodstraling uitzenden die door de warmtebeeldcamera ontvangen wordt. Daarenboven kan slechts een deel van de infraroodstraling doordringen tot de warmtebeeldcamera omdat de verontreiniging stoort en absorbeert. 23

24 Voer nooit een meting uit bij dichte mist of waterdamp. Voer nooit een meting uit wanneer er condens op de lens van de warmtebeeldcamera zit (zie ook Water, sneeuw en rijp, pag. 17). Tijdens de meting, indien mogelijk, wind en andere luchtstromingen vermijden. Hou tijdens de meting rekening met de luchtsnelheid en de windrichting en neem deze gegevens op in de analyse van de thermische beelden (meet dit bv. met de een testo 410). Voer geen metingen uit in sterk vervuilde lucht (bv. in een juist schoon geveegde ruimte). Meet steeds met een kleinst mogelijke meetafstand voor uw meettoepassing om zo een eventueel effect van luchtverontreiniging te minimaliseren. 5. Licht Licht of verlichting spelen bij een meting met de warmtebeeldcamera geen noemenswaardige rol. Men kan ook in het donker meten aangezien de warmtebeeldcamera infraroodstraling meet. Echter sommige lichtbronnen zenden zelf ook infraroodstraling uit en kunnen zo de temperatuur van objecten in hun omgeving beïnvloeden. Daarom meet men best niet bij direct zonlicht of dichtbij een gloeilamp. Koude lichtbronnen zoals bv. LEDs of neonlichten, zijn geen probleem, aangezien die het grootste deel van de gebruikte energie omzetten in zichtbaar licht en niet in infraroodstraling. 24

25 2.3 Bepalen van ε en RTC Om de emissiecoëfficiënt van het oppervlak van het meetobject te bepalen, kunt u bv.: de emissiecoëfficiënt opzoeken in een tabel (zie ook Tabel van emissiecoëfficiënten, pag. 51). LET OP: De waarden in de tabel van de emissiecoëfficiënten zijn enkel richtwaarden. De emissiecoëfficiënt van het oppervlak van uw meetobject kan van deze richtwaarden afwijken. bepaal de emissiecoëfficiënt met een vergelijkende meting met een contactthermometer (bv. met een testo 905-T2 of testo 925) (zie ook Methode met een contactthermometer, pag. 25). bepaal de emissiecoëfficiënt met een vergelijkende meting met een warmtebeeldcamera (zie ook Methode met de warmtebeeldcamera, pag. 26). Bepalen van de emissiecoëfficiënt met een vergelijkende meting 1. Methode met een contactthermometer Meet eerst de temperatuur van het meetoppervlak met een contactthermometer (bv. testo 905-T2 of testo 925). Meet nu de temperatuur van het meetoppervlak met een warmtebeeldcamera met een ingestelde emissiecoëfficiënt van 1. Het verschil tussen de gemeten temperaturen van de contactthermometer en de warmtebeeldcamera zijn het resultaat van een te hoge emissiecoëfficiënt. 25

26 Door geleidelijk de instelling van de emissiecoëfficiënt te verlagen, verandert de temperatuur tot deze overeenkomt met de waarde van de contactmeting. Deze emissiecoëfficiënt komt dan overeen met de emissiecoëfficiënt van het meetoppervlak. Houd hierbij wel rekening dat de reflectie temperatuur (RTC) goed is ingesteld. 2. Methode met de warmtebeeldcamera Breng eerst een stuk emissietape (bijv. de emissietape voor glimmende oppervlakken van Testo) aan op het meetobject. Een korte tijd later kunt u de temperatuur van het meetoppervlak meten op het afgeplakte stuk met de warmtebeeldcamera met de ingestelde emissiecoëfficiënt van de tape. Deze temperatuur is uw referentietemperatuur. Pas nu de instelling van de emissiecoëfficiënt aan tot de warmtebeeldcamera dezelfde temperatuur meet op het oppervlak waar er geen emissietape is als de gemeten referentietemperatuur. Deze emissiecoëfficiënt komt dan overeen met de emissiecoëfficiënt van het meetoppervlak. Houd hierbij wel rekening dat de reflectie temperatuur (RTC) goed is ingesteld. Als alternatief voor de emissietape kan men ook: het meetobject verven met een coating of verf met een bekende emissiecoëfficiënt bedek het meetobject met een dikke laag (> 0,13 mm) hittebestendige olie (ε 0,82). bedek het meetobject met een dikke laag roet (ε 0,95). 26

27 LET OP: Hou steeds rekening met de handleiding van het meetobject! Wanneer u het meetobject verft of bedekt, hou er dan rekening mee dat de bedekking of de emissietape zich eerst aan de temperatuur van het object moet aanpassen alvorens een correcte meting mogelijk is. Bepalen van de reflectietemperatuur Wanneer u alle mogelijke storingselementen die uw meting mogelijk kunnen beïnvloeden, heeft verwijderd, komt de infrarood reflectietemperatuur overeen met de omgevingstemperatuur. De omgevingstemperatuur kunt u met een thermometer, bv. testo 610, bepalen en hiermee de RTC in de warmtebeeldcamera instellen. Wanneer er echter nog infrarood stralingselementen in de omgeving zijn, moet u de reflectietemperatuur bepalen om zo een correcte meting te krijgen. Meting van de reflectietemperatuur met een (geïmproviseerde) Lambert straler Een Lambert straler is een object, die een invallende straling ideaal verspreidt, maw even sterk reflecteert in alle richtingen. De reflectietemperatuur van een Lambert straler kan men met een warmtebeeldcamera meten. Voor deze toepassing is een stukje aluminiumfolie (verfrommeld en opnieuw ontvouwd) een geschikte vervanging voor de Lambert straler. Deze folie bezit een hoge reflectiegraad en door de verfrommelde structuur wordt de straling 27

28 bijna ideaal diffuus gereflecteerd (zie ook afb. 2.3, pag. 32). Om de temperatuur van de gereflecteerde straling te meten, plaats dan de Lambert straler in de buurt van het meetobject of ideaal op het oppervlak van het meetobject. Meet dan de temperatuur van de radiator met een ingestelde emissiecoëfficiënt van 1. De camera berekent nu de temperatuur van de invallende straling. Men kan nu deze waarde als RTC in de warmtebeeldcamera invoeren en de temperatuur meten van het meetobject met een ingestelde emissiecoëfficiënt voor het oppervlak van het meetobject. 2.4 Fouten bij infraroodmeting Volgende factoren kunnen het resultaat van een infraroodmeting beïnvloeden: Verkeerd ingestelde emissiecoëfficiënt ð Correcte emissiecoëfficiënt bepalen en instellen (zie ook Bepalen van de emissiecoëfficiënt met een vergelijkende meting, pag. 25). Verkeerd ingestelde RTC ðde reflectietemperatuur bepalen en instellen (zie ook Bepalen van de reflectietemperatuur, pag. 27). Onscherp thermisch beeld ðfocus ter plaatse de warmtebeeldcamera want de scherpte kan niet aangepast worden eens het beeld is gemaakt. Meetafstand is te groot of te klein Meting met een niet geschikte lens 28

29 Te grote meetvlek ð Hou bij een meting rekening met de minimum focusafstand van de warmtebeeldcamera. ð Gebruik de geschikte telelens en groothoeklens, zoals bij gewone fotografie. ð Kies, indien mogelijk, een kleine meetafstand. Storingen in de transmissie-afstand (bv. luchtverontreiniging, bedekkingen, etc.) Invloed van externe stralingsbronnen (bv. gloeilampen, zon, verwarming, etc.) Verkeerde interpretatie van een thermisch beeld door reflectie ðvermijd metingen wanneer er storingselementen zijn. ðstoringselementen, indien mogelijk, afschermen, afsluiten of houd rekening met hun invloed bij de analyse van een thermisch beeld. Snelle verandering van de omgevingstemperatuur ð Bij een verandering van de omgevingstemperatuur van koud naar warm bestaat het gevaar van condens op de lens. ð Gebruik waar mogelijk een warmtebeeldcamera met temperatuurgestabiliseerde detectoren. Verkeerde interpretatie van een thermisch beeld door een gebrek aan kennis over de bouw van het meetobject ðhet type en de bouw van het meetobject moeten bekend zijn ðgebruik bij de interpretatie ook echte beelden (foto s) 29

30 Metingen op glas Het menselijk oog kan door glas kijken maar voor infraroodstraling is glas niet doorlaatbaar. De warmtebeeldcamera meet dus enkel de oppervlaktetemperatuur van het glas en niet de temperatuur van de materialen achter het glas (zie ook afb. 2.2). Voor straling in het korte golflengtebereik, zoals bv. zonnestraling, is glas echter doorlaatbaar. Daarom moet men rekening houden dat bv. het zonlicht dat schijnt door het glas het meetobject opwarmt. Glas is ook een reflecterend materiaal. Hou daarom bij een meting op glas steeds rekening met spiegelende reflectie (zie ook Spiegelende reflectie, pag. 31). Glas geplaatst voor het meetobject Afbeelding 2.2: Meting op glas 30

31 Metingen op metaal Metalen, vooral deze met een glanzend oppervlak, reflecteren sterk infraroodstraling in het lange golflengtebereik. Zij hebben ook heel lage emissiecoëfficiënten, waardoor de temperatuur verandert (zie ook Black body, pag. 39). Hierdoor is een meting van de temperatuur met een warmtebeeldcamera een probleem. Naast het inregelen van de emissiecoëfficiënt is ook een correcte instelling van de reflectietemperatuur (zie ook Bepalen van de reflectietemperatuur, pag. 27) heel belangrijk. Houd hierbij rekening met spiegelende reflectie (zie ook Spiegelende reflectie, pag. 31). Wanneer het metaal geverfd is, is een correcte meting geen probleem aangezien de verf een hoge emissiecoëfficiënt heeft. Hou echter steeds rekening met de reflectie van de omgevingsstraling. Spiegelende reflectie Vaak is een duidelijk zichtbare spiegelende reflectie een aanwijzing voor een sterk reflecterend oppervlak, m.a.w. een oppervlak met een lage emissiecoëfficiënt. Echter is sterk spiegelend niet altijd hetzelfde als sterk reflecterend. Men kan bv. op een thermisch beeld spiegelende reflecties van omgevingsstraling zien op een geverfd oppervlak (bv. het silhouet van de persoon die de meting uitvoert), terwijl verf normaal gezien een hoge emissiecoëfficiënt (ε 0,95) heeft. Zo kan men bv. op een thermisch beeld van een muur in zandsteen geen contour van een gereflecteerd obbject zien, terwijl zandsteen dan weer een lage emissiecoëfficiënt (ε 0,67) heeft. Of de omgevingsstraling in duidelijke lijnen spiegelend gereflecteerd worden, hangt niet af van emissiecoëfficiënt, maar van de structuur van het oppervlak. 31