kamera lab, sem 1, Fizyka, Fizyka (magdapliki)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->ĆwiczenieNr zespołu:Nazwisko iimię:1. JoannaKrakowiak2. MagdalenaPapkaWydział, rok, grupa:TeoriaTemat ćwiczenia:Pomiary termowizyjneData:OcenaWykonanie ćwiczeniaKońcowa z ćwiczenia1. Cel ćwiczeniaCelem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania kamery termowizyjnej orazmożliwościami pomiaru termowizyjnego.2. Część teoretycznaCiało, które posiada temperaturę większą od zera bezwzględnego emituje promieniowaniecieplne. Jest ono promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali większej niż długośćświatła widzialnego.Prawo Stefana-Boltzmanna opisuje całkowitą zdolność emisyjną ciała doskonale czarnego iwyraża się zależnością:4 �½Tgdzie:Φ - strumień energii wypromieniowywany w kierunku prostopadłym do powierzchni ciała[W/m2]σ - stała Stefana-Boltzmanna (≈5,67•10-8[W/m2•K4])T - temperatura w skali KelvinaWażnym pojęciem przy rozpatrywaniu zagadnień związanych ze zdolnością emisyjną jest ciałodoskonale czarne. Jest to ciało, które całkowicie pochłania padające na nie promieniowanieelektromagnetyczne, niezależnie od temperatury ciała, kąta padania i widma promieniowania.Współczynnik pochłaniania dla takiego ciała jest równy jedności dla dowolnej długości fali.3. PomiaryCiało, którego temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego jest źródłem promieniowaniaw paśmie podczerwieni. Jego intensywność zależy od temperatury oraz cech powierzchniciała. Kamery, które działają w podczerwieni dokonują pomiaru i zobrazowania energiipodczerwonej wypromieniowanej przez obiekt. Aby wykonać obliczenie kamera wykorzystujefakt, iż promieniowanie jest funkcją temperatury powierzchni obiektu. Temperatura zostajewyświetlona na ekranie.Schemat pomiaru kamerą termowizyjnąBadany obiektobiektywPrzetwornik analogowo-cyfrowyTermoczuły detektorPromieniowanie podczerwone wysyłane jest przez badany obiekt i pada na obiektyw. Poprzejściu przez optykę obiektywu otrzymujemy obraz zogniskowany na termoczułymdetektorze, w który wyposażona jest kamera. Przetwarza on promieniowanie podczerwonena proporcjonalne sygnały elektryczne. W następnym etapie sygnał podawany jest naprzetwornik analogowo cyfrowy. Zostaje zamieniony na postać cyfrową. Obraz, któryodtwarzany jest na monitorze jest wyświetlany w odpowiedniej skali barw: tęczy, gdzie kolorywidoczne są po rozszczepieniu światła białego, żelaza czy też stopniach szarości.Obraz może zostać odwzorowany w kilku fazach. Najpierw dokonywany zostaje podział obrazuna poszczególne fragmenty a w następnej kolejności przeprowadzana jest jego synteza.Analiza rozkładu gęstości mocy promieniowania może być przeprowadzona dwomametodami:Przeszukiwanie mechaniczno-optyczne – stosowane jest przy detektorach punktowychoraz przy liniowej mozaice detektorów. W danej chwili analizowany zostaje małyodcinek obrazu oraz pojedynczy i nieruchomy detektor. Wykorzystujemy w tejmetodzie układy ruchomych luster, które będą rzutować kolejno wszystkie fragmentyobrazu na detektor i rejestrować sygnały odpowiadające analizowanym fragmentom.Pełny obraz otrzymywany jest w wyniku obrotu w płaszczyźnie poziomej i pionowej.Elektroniczne przeszukiwanie płaskiej powierzchni mozaiki detektorów – w tychukładach w danej chwili jest rejestrowany cały obraz na mozaice detektorów (jak nakliszy fotograficznej), a przełączany jest tylko tor pomiarów do każdego elementumozaiki.Systemy wyposażone w mechaniczne przeszukiwanie są dużo wolniejsze od tychelektronicznych. Wymagają układów optycznych, które sterują lustrami. Można mimo to jakoich zaletę podać brak trudności z uzyskaniem identycznych właściwości i charakterystykdetekcyjnych poszczególnych detektorów w mozaice przy zastosowaniu jednego detektora.By można było określić temperaturę badanego ciała w systemach termowizyjnych stosuje sięwewnętrzne źródła odniesienia ze sprecyzowaną określoną temperaturą i właściwościamiemisyjnymi ustalanymi w czasie kalibracji urządzenia.4. Promieniowanie, które mierzy kamera nie tylko zależy od temperatury obiektu. Jestfunkcją jego emisyjności. Obiekt, który obserwujemy odbija promieniowanieemitowane przez otoczenie. Aby właściwie zmierzyć temperaturę należy ocenić wpływróżnych czynników:EmisyjnośćOdległość od obiektuTemperaturę otoczeniaTemperaturę atmosferyOdległość od obiektuWzględną wilgotność powietrzaNajważniejszym parametrem wydaje się być emisyjność. Jest ona wilkością, która określa wjakim stopniu promieniowanie emitowane z obiektu różni się od promieniowania jakie byłobyemitowane przez ten obiekt, gdyby był on tzw. Ciałem czarnym. W przeważającej wielkościmateriały obiektu oraz jego powierzchnie wykazują emisyjność równą 0,1 do 0,95. Dobrzewypolerowane powierzchnie (lustra) wykazują emisyjność poniżej 0,1, zaś powierzchniepomalowane mają emisyjność znacznie wyższą. Ludzka skóra wykazuje emisyjność bliską 1.Aby prawidłowo ocenić temperaturę obiektu musimy znać jego emisyjność. Gdy wartość tajest nieznana możemy to ocenić za pomocą termopary.Kolejnym czynnikiem, który był badany w naszym doświadczeniu była temperatura otoczenia,czyli temperatura tła. Jest ona niezbędna do uzyskania promieniowania odbitego od ciała. Jeśliemisyjność obiektu jest stosunkowo niska, a temperatura otoczenia jest zbliżona dotemperatury otoczenia to wówczas duże znaczenie ma właściwe ustawienie wartościtemperatury otoczenia.Na powyższych obrazach widać w jaki sposób nasłonecznienie wpływa na pomiar przezkamerę termowizyjną. W miejscach budynku, w których obserwowane jest dużenasłonecznienie możemy obserwować temperaturę, która wynosi ok. 15 st. C. Natomiast wzaciemnionych miejscach budynku temperatura jest znacznie niższa - blisko 2 st. C. Możemyrównież zaobserwować różnicę w rozłożeniu kolorów. Najbardziej czerwone są mocnooświetlone przez słońce fragmenty, natomiast cała wnęka jest oznaczona kolorem niebieskimco sugeruje niskie temperatury według załączonej do zdjęć skali. [ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • klobuckfatima.xlx.pl