Termografía infrarroja y termografía
La medición de la temperatura de la superficie mediante el registro de los parámetros de la radiación de calor emitida por ella mediante dispositivos electroópticos se denomina termografía infrarroja. Como puede adivinar, en este caso el calor se transfiere de la superficie examinada al dispositivo de medición, en la forma ondas electromagnéticas infrarrojas.
Los modernos dispositivos electro-ópticos para termografía infrarroja pueden medir el flujo de radiación infrarroja y, en base a los datos obtenidos, calcular la temperatura de la superficie con la que interactúa el equipo de medición.
Por supuesto, una persona puede sentir la radiación infrarroja e incluso puede sentir cambios de temperatura en centésimas de grado con terminaciones nerviosas en la superficie de la piel. Sin embargo, con una sensibilidad tan alta, el cuerpo humano no está adaptado para detectar temperaturas relativamente altas al tacto sin dañar la salud. En el mejor de los casos, esto está plagado de lesiones por quemaduras.
E incluso si la sensibilidad del hombre a la temperatura resulta ser tan alta como la de los animales capaces de detectar presas por calor en la oscuridad total, tarde o temprano necesitará un instrumento más sensible que pueda trabajar en un rango de temperatura más amplio que la fisiología natural. permite...
Después de todo, tal herramienta fue desarrollada. En un principio se trataba de dispositivos mecánicos, y más tarde electrónicos hipersensibles. Hoy en día, estos dispositivos parecen ser los atributos habituales cuando se necesita realizar un control térmico para resolver cualquiera de los innumerables problemas técnicos.
La misma palabra «infrarrojo», o abreviado «IR», denota la posición de las ondas de calor «detrás del rojo», según su ubicación en la escala del espectro más amplio de radiación electromagnética. En cuanto a la palabra "termografía", incluye "termo" - temperatura y "gráfico" - imagen - imagen de temperatura.
Los orígenes de la termografía infrarroja
La base de esta línea de investigación la sentó el astrónomo alemán William Herschel, quien realizó una investigación con los espectros de la luz solar en 1800. Al transmitir la luz solar a través de un prisma, Herschel colocó un termómetro de mercurio sensible en áreas de diferentes colores sobre las que incidía la luz solar. en el prisma, se dividió.
En el transcurso del experimento, cuando el termómetro se movió más allá de la línea roja, descubrió que también había algo de radiación invisible, pero que tenía un efecto de calentamiento notable.
La radiación que Herschel observó en su experimento estaba en esa región del espectro electromagnético que la visión humana no percibía como ningún color.Esta era la región de "radiación de calor invisible", aunque definitivamente estaba en el espectro de ondas electromagnéticas, pero por debajo del rojo visible.
Posteriormente, el físico alemán Thomas Seebeck descubriría la termoelectricidad, y en 1829 el físico italiano Nobili crearía una termopila basada en los primeros termopares conocidos, cuyo principio se basaría en que cuando cambia la temperatura entre dos metales diferentes, la correspondiente surge una diferencia de potencial en los extremos del circuito compuesto por estos...
Meloni pronto inventará el llamado Una termopila (de termopilas instaladas en serie), y al enfocar ondas infrarrojas sobre ella de una manera determinada, podrá detectar una fuente de calor a una distancia de 9 metros.
Termopila — conexión en serie de termoelementos para obtener mayor potencia eléctrica o capacidad frigorífica (cuando se opera en modo termoeléctrico o frío, respectivamente).
Samuel Langley en 1880 descubrió una vaca en celo a una distancia de 300 metros. Esto se hará utilizando un balómetro, que mide el cambio en la resistencia eléctrica que está indisolublemente ligado a un cambio en la temperatura.
El sucesor de su padre, John Herschel, en 1840 utilizó un evaporógrafo, con el que obtuvo la primera imagen infrarroja en luz reflejada gracias al mecanismo de evaporación a distintas velocidades de la finísima película de aceite.
Hoy en día, se utilizan dispositivos especiales para la adquisición remota de imágenes térmicas: cámaras termográficas, que permiten obtener información sobre la radiación infrarroja sin contacto con el equipo bajo investigación y visualización inmediata. Las primeras cámaras termográficas se basaron en sensores infrarrojos fotorresistivos.
Para 1918, American Keys estaba realizando experimentos con fotorresistores, donde recibió señales debido a su interacción directa con los fotones. Por lo tanto, se creó un detector sensible de radiación térmica que funciona según el principio de la fotoconductividad.
Termografía IR en el mundo moderno
Durante los años de la guerra, las cámaras termográficas voluminosas servían principalmente para fines militares, por lo que el desarrollo de la tecnología de imágenes térmicas se aceleró después de 1940. Los alemanes descubrieron que al enfriar el receptor de la fotorresistencia, se pueden mejorar sus características.
Después de la década de 1960, aparecieron las primeras cámaras termográficas portátiles, con la ayuda de las cuales realizan diagnósticos de edificios. Eran herramientas confiables pero con imágenes de mala calidad. En la década de 1980, la termografía comenzó a introducirse no solo en la industria, sino también en la medicina. Las cámaras térmicas se calibraron para dar una imagen radiométrica: las temperaturas de todos los puntos de la imagen.
Las primeras cámaras térmicas refrigeradas por gas mostraban la imagen en una pantalla CRT en blanco y negro con un tubo de rayos catódicos. Incluso entonces era posible grabar desde la pantalla en cinta magnética o papel fotográfico. Los modelos más económicos de cámaras térmicas se basan en tubos vidicon, no requieren refrigeración y son más compactos, aunque la imagen térmica no es radiométrica.
En la década de 1990, los receptores de matriz de infrarrojos estuvieron disponibles para uso civil, incluidos conjuntos de receptores de infrarrojos rectangulares (píxeles sensibles) instalados en el plano focal de la lente del dispositivo. Esta fue una mejora significativa con respecto a los primeros receptores de escaneo IR.
La calidad de las imágenes térmicas ha mejorado y la resolución espacial ha aumentado. Las cámaras termográficas de matriz modernas promedio tienen receptores con una resolución de hasta 640 * 480 — 307,200 receptores micro-IR. Los dispositivos profesionales pueden tener una resolución más alta, más de 1000 * 1000.
La tecnología de matriz IR evolucionó en la década de 2000. Han aparecido cámaras termográficas con un rango operativo de longitud de onda larga (longitudes de onda de detección de 8 a 15 micrones y longitudes de onda medias) diseñadas para longitudes de onda de 2,5 a 6 micrones. Los mejores modelos de cámaras termográficas son completamente radiométricos, tienen una función de superposición de imágenes y una sensibilidad de 0,05 grados o menos. En los últimos 10 años, el precio de ellos ha disminuido más de 10 veces y la calidad ha mejorado. Todos los modelos modernos pueden interactuar con una computadora, analizar los datos y presentar informes convenientes en cualquier formato adecuado.
Aislantes de calor
El aislador térmico incluye varias partes estándar: lente, pantalla, receptor de infrarrojos, electrónica, controles de medición, dispositivo de almacenamiento. El aspecto de las distintas piezas puede diferir según el modelo. La cámara termográfica funciona de la siguiente manera. La radiación infrarroja es enfocada por la óptica sobre el receptor.
El receptor genera una señal en forma de voltaje o resistencia variable. Esta señal se alimenta a la electrónica, que forma una imagen, un termograma, en la pantalla.Los diferentes colores en la pantalla corresponden a diferentes partes del espectro infrarrojo (cada tono corresponde a su propia temperatura), dependiendo de la naturaleza de la distribución de calor en la superficie del objeto examinado por la cámara termográfica.
La pantalla suele ser pequeña, tiene alto brillo y contraste, lo que le permite ver el termograma en diferentes condiciones de iluminación. Además de la imagen, la pantalla suele mostrar información adicional: nivel de carga de la batería, fecha y hora, temperatura, escala de colores.
El receptor IR está hecho de un material semiconductor que genera una señal eléctrica bajo la influencia de los rayos infrarrojos que caen sobre él. La señal es procesada por componentes electrónicos que forman una imagen en la pantalla.
Para el control, hay botones que le permiten cambiar el rango de temperaturas medidas, ajustar la paleta de colores, la reflectividad y la emisión de fondo, así como guardar imágenes e informes.
Los archivos de informes e imágenes digitales generalmente se guardan en una tarjeta de memoria. Algunas cámaras termográficas tienen la función de grabar voz e incluso video en el espectro visual. Todos los datos digitales guardados durante el funcionamiento de la cámara termográfica pueden visualizarse en un ordenador y analizarse mediante el software suministrado con la cámara termográfica.
Ver también:Medición de temperatura sin contacto durante el funcionamiento de equipos eléctricos