Fakulta strojní VŠB TUO Technická diagnostika Termodiagnostika Ing. Jan BLATA, Ph.D. Kat. 340, VŠB-TU Ostrava Ostrava 2014
Vanová křivka
Termodiagnostika Vyhodnocování technického stavu za pomoci sledování teploty, teplotních obrazců u strojních zařízení, budov, potrubí, energetických zařízení apod. Široké použití v oblastech strojírenství, stavebnictví, lékařství, elektrodiagnostice, záchranné složky
Infračervená termografie IČT V roce 1800 objevil Sir William Herschel při hledání nového optického filtru pro snížení jasu obrazu v dalekohledu existenci infračervené části elektromagnetického spektra. Při zkoušení různých barevných skel, která velmi podobně snižovala jas, bylo zjištěno, že některými skly prochází málo slunečního tepla a jinými naopak hodně. Později bylo dokázáno, že sklo má pouze omezenou propustnost infračerveného (tepelného) záření, z čehož plyne závěr, že jako optické prvky pro infračervené záření lze používat pouze odrážející prvky (rovná a zakřivená zrcadla).
Při pokusu zjistil postupný nárůst teploty spektra od fialové po červenou a objevil, že při umístění teploměru za viditelné červené spektrum je bod maxima teploty je poměrně daleko od červeného barvy, v místě které je dnes nazýváno ič pásmo
V roce 1830 bylo objeveno, že krystaly kamenné soli dostatečně propouští infračervené záření. Kamenná sůl se používala jako hlavní materiál pro výrobu optických prvků až do roku 1930, kdy byla objevena technologie výroby syntetických krystalů. S výzkumem materiálů propustných pro infračervené záření se pokračovalo i s vývojem zařízení pro měření teploty. Běžné teploměry se používaly až do roku 1829, kdy došlo k vynálezu termočlánku, který byl několikanásobně citlivější. Další významný pokrok byl učiněn v roce 1880, kdy byl vynalezen bolometr. Toto zařízení se skládá z tenkého začerněného proužku platiny, který je připojen na galvanometr. Záření dopadající na platinový proužek zvyšuje jeho teplotu a tím měřitelnou změnu elektrického odporu.
Infračervené záření Všechny formy hmoty vyzařují při teplotách vyšších než je absolutní nula tepelné záření ve viditelném i neviditelném pásmu spektra. Intenzita tohoto záření odpovídá teplotě hmoty. Příčinou tohoto záření je vnitřní mechanický pohyb molekul, jehož intenzita závisí právě na teplotě objektu. Protože pohyb molekul představuje přemísťování náboje, je vyzařováno elektromagnetické záření
Infračervené záření Infračervené záření je neviditelná část elektromagnetického spektra projevující se tepelnými účinky; jedná se o záření s vlnovou délkou v intervalu přibližně 0,75 μm až 1 mm tedy nad viditelnou částí. Viditelné záření, odpovídající spektrální citlivosti lidského oka, leží v rozsahu vlnových délek cca. 0,38 až 0,75 μm
Emisivita Emisivita je mírou schopnosti daného předmětu vyzařovat infračervenou energii, která nese informaci o jeho teplotě. Emisivita může nabývat hodnot od 0 (lesklé zrcadlo) do 1,0 (černé těleso). Vztah mezi skutečnou vyzařovanou energií a energií vyzařovanou černým tělesem stejné teploty je znám jako emisivita ε a může mít maximální hodnotu 1 (těleso v tom případě odpovídá ideálnímu černému tělesu). Tělesa s emisivitou menší než 1 se nazývají šedá tělesa.
Př.: materiál s emisivitou ε = 0,95 Odražená zdánlivá teplota Todr=10 C Teplota měřeného objektu Tobj=50 C Zdánlivá teplota objektu : 0,5 + 47,5 = 48 C Př.: materiál s emisivitou ε = 0,5 Odražená zdánlivá teplota Todr=10 C Teplota měřeného objektu Tobj=50 C Zdánlivá teplota objektu : 5 + 25 = 30 C
Rozdělení IČ spektra Blízká oblast 0,75 µm - 2 µm NWIR (Near Wave IR) Krátkovlnná oblast 2 µm - 3 µm SWIR (Short Wave IR) Střední oblast 3 µm - 5 µm MWIR (Middle Wave IR) Vzdálená oblast 5 µm - 15 µm LWIR (Long Wave IR) Velmi vzdálená oblast VLWIR (Very Long Wave IR) 15 µm - 1 mm
Infračervený teploměr Fluke 561
Optické rozlišení D : S je definováno jako vztah mezi vzdáleností měřicího přístroje od měřeného objektu a průměrem měřené plochy. Čím větší je tato hodnota, tím lepší je optické rozlišení měřicího přístroje a tím menší může být měřená plocha při dané vzdálenosti - viz následující obrázek
Vysoce přesný germaniový objektiv - 20 C až 600 C - Typ detektoru 320 240 ohniskový rovinný svazek, nechlazený mikrobolometr s oxidem vanadu (VOx) - Teplotní citlivost (NETD) Ti55: 0,05 C (50 mk) při 30 C
320x240=76800pixel Fakulta strojní VŠB TUO
Př. Teplota kontaktů pod zatížením T okolí = 20 C T kontaktu = 30 C Zátěž = 40% Zvýšení zátěže na 80% Rozdíl teplot 30-20 = 10 Výsledná teplota T 80% = 10*(80/40) 2 + 20= 60 Překročení teploty v místě vinutí o 10 sníží životnost o 50%, o 20 o 75%, o 30 o 88%
Zobrazení převodovky pohonu pásového dopravníku se závadou ložiska
Zobrazení převodovky pohonu pásového dopravníku s přidírající se brzdou
Umístění válečku dopravníku za mřížkou
Znázornění tření pásu o váleček ve spodní větvi dopravníku
Znázornění tření pásu o konstrukci dopravníku s vydřeným místem
Měření odražené zdánlivé teploty- Metoda odrazu Na IČT se nastaví ε = 1 a vzdálenost na 0.
Přímá metoda
Měření emisivity-kontaktní metoda
Metoda využívající materiálu s referenční emisivitou