Někteří čtenáři poněkud znejistí, když po přečtení nadpisu a prvním letmém prohlédnutí článku zjistí, že se bude hovořit o bezkontaktních teploměrech. Může se zdát, že termovize a infrateploměry spolu nesouvisí, neboť pouze termokamery poskytují barevné obrázky pro pozdější zpracování. Tento článek ukáže, že tomu tak není a podobně, jako předešlý díl věnovaný tomuto způsobu měření teplot, poukáže na časté chyby při užívání infrateploměrů.  

Co je vlastně a jaké jsou IR teploměry?

IR teploměry jsou zařízení, která jsou schopna zjistit teplotu povrchu bezkontaktním způsobem. Princip bezkontaktního měření byl popsán v minulém díle článku. Připomeňme jen pro pořádek, že zkratka IR vychází z pojmu, zde podstatné veličiny, infračervené radiace. Jeho výhodou je rychlé zjištění teploty bez nutnosti zásahu do konstrukce a přístupu k ní.

Rozdíl mezi termokamerou a IR teploměrem není v principu fungování, ale v rozsahu výstupu. Při sejmutí teploty povrchu takovýmto zařízením je zjištěna aktuální teplota povrchu v místě, na které je přístroj zacílen. Zobrazovací schopnost termokamery je dvojdimenzionální, na rozdíl od infrateploměru. Je to zajištěno druhem detektoru.

Praktickým rozdílem tedy je, že infrateploměr nezobrazí rozložení teploty po ploše, nýbrž zprostředkuje pouze jednu hodnotu teploty. Na příkladu níže si však ukážeme, že i IR teploměr lze s úspěchem využít při vizualizaci teplotního pole povrchu, což nám poslouží i jako praktická ukázka funkce termokamer. IR teploměry jsou výrazně levnějším zařízením, oproti termokamerám, a proto se s nimi můžeme v praxi setkat velmi často. Využívají se k detekci tepelných mostů, výskytu vlhkosti apod. Vzhledem k jednoduché konstrukci o nižší ceně bývají tato zařízení doplněna o další funkce, které umožňují snadnou identifikaci míst s teplotou pod rosným bodem při zadané či měřené vlhkosti vzduchu. Jedná se například o světelné varování diodou.

Často opomíjené vlastnosti

Velmi podstatnou vlastností IR teploměru je možnost nastavit hodnotu emisivity měřeného materiálu, která má na výslednou zjištěnou hodnotu podstatný vliv. To, ne zcela každý umí.

Jako nejdůležitější vlastnost spojenou s užíváním IR teploměru lze označit respektování omezení užití podle jeho optické charakteristiky. Pokud k vám na měření dorazí specialista, který měří teploty v koutě pokaždé z jiné vzdálenosti a hned podává vysvětlení, pravděpodobně se jedná o začátečníka, nebo osobu, která na stavbu dorazila s již předem daným předpokladem o příčině stavebních vad. To může být určující pro výsledek a v takovém případě nebylo místní šetření vlastně potřeba.

Optická charakteristika IR teploměru totiž udává poměr vzdálenosti měřeného předmětu (plochy) a průměru snímané plochy. Čidlo těchto zařízení totiž snímá teplotu povrchu ležícího v kuželu vymezeném optikou zařízení. IR teploměry mohou mít tuto charakteristiku v mezích 1:1 až do 50:1. V praxi to znamená, že zjišťujete teplotu v ploše o průměru 1 m ze vzdálenosti 1m (při charakteristice 1:1), 12 m (při charakteristice 12:1) a 50 m (při charakteristice 50:1). Měříme-li tedy teplotu pod balkonovou deskou ve třetím patře z chodníku, může se stát, že levným IR teploměrem o nevhodné charakteristice snímáme celou fasádu. Výsledek je potom zcela nepoužitelný. Není tedy pravdou, že červený bod laserového navádění, které je u IR teploměrů důležité, jednoznačně definuje místo měření. Použití vícebodového navádění představu o „rozptylu“ snímaní zpřesní. Avšak, ne každý infrateploměr tímto systémem disponuje.

Dalšími parametry, o kterých je dobré vědět při výběru či užívání IR teploměru je jeho rozlišení a odchylka měření. Všechny zmíněné vlastnosti uvádíme proto, že je třeba na ně brát ohled při interpretaci výsledku.

Obrázek 1. Vybrané příklady vlivu optické charakteristiky přístroje vedoucí k nepřesnostem měření na fasádě objektu.[1]

Experiment

Jako ilustrační příklad na zpestření uveďme jednoduchý experiment z VUT v Brně. Jeho podstatou je ukázka vizualizace teplotního pole pomocí IR teploměru a srovnání s termokamerou.

Byl zvolen zkušební postup založený na analýze proudění vzdušného proudu po zadním líci desky. Proud vzduchu horkovzdušné pistole byl zároveň zdrojem tepla, které prohřívalo tenkou zkušební desku s vyznačenými uzlovými body, v nichž se postupně IR teploměrem snímala teplota. Rastr těchto bodů dal vzniknout obrazu blížícímu se výstupu z termokamery o malém rozlišení.

Následně byl pořízen snímek termokamerou z obou stran zkušební desky, aby byla ověřena homogenita teplotního pole. Vlastní měření IR teploměrem a záznam dat to tabulkového editoru probíhalo v několika vzdálenostech, aby byl prokázán vliv optické charakteristiky IR teploměru. Grafické zpracování zaznamenaných hodnot spočívá v přiřazení jednotlivým buňkám barevný odstín závislý na vlastní hodnotě. Ve srovnání se snímkem z termokamery dochází k tvarově podobnému, avšak hrubějšímu, zobrazení. Interpolací získaných hodnot dojde ke zjemnění (viz obr. 2).

Obrázek 2. Teplotní pole získané termokamerou, převod do tabulkového editoru a experimentálně získané teplotní pole.

Na uvedeném příkladu je vidět, že i IR teploměr může posloužit pro vizualizaci teplotního pole a není tedy rozdílu v principu funkce mezi ním a termokamerou. Otázkou samozřejmě zůstává efektivita takového postupu.

Nicméně stále platí, a tento článek si kladl za cíl zmínit, že nejen špičkové vybavení, ale hlavně erudovanost pracovníka, který řeší tepelně technickou úlohu, hraje významnou roli. I s laciným zařízením lze za cenu vyššího úsilí dosáhnout dostatečně kvalitního výsledku. Zároveň platí, že i špičková výbava v rukou neznalého, nejen, že nevyužije svůj potenciál, ale neposkytne dobrý výsledek vůbec.

Následující díl >

autor: Ing. František Vlach

Literatura

  [1]     Archiv autora a společnosti Gades solution a Tee-pee.cz