građevinska industrija
PRIMENA TERMOVIZIJE
U GRAĐEVINARSTVU
I DEO
Industrija 60 / februar 2016.
14
S
ama reč termovizija (bukvalno, to znači »videti toplotu«)
objašnjava suštinu ovog pojma. Naime, radi se o tome da
odgovarajući uređaji (kamere) elektromagnetne talase iz
infracrvene oblasti prevode u neke izabrane boje vidljivog dela
elektromegnetnog spektra čineći ih na taj način vidljivim za ljud-
sko oko. Različitim temperaturama pri tome odgovaraju različite
boje i nijanse boja, pa se čak može izabrati i paleta boja u kojoj se
žele prikazati tako nastale temperaturne mape objekta. Rezultat
je takav kao da je ljudsko oko postalo osetljivo na širi deo spektra
nego što je to njegovom anatomijom određeno. Naime, svetlost
koju čovek detektuje, takozvana vidljiva svetlost, čini veoma mali
deo (0,4–0,75 μm) elektromagnetnog spektra koji počinje od
veoma dugih radio talasa sa talasnom dužinom od nekoliko sto-
tina kilometara, a završava se visokoenergetskim gama zracima.
Evolucija je dovela do toga da čovek vidom registruje zračenje
samo u tom uskom delu spektra. Neka bića detektuju i svetlost
talasnih dužina ispod i iznad onih koje oseća ljudsko oko. Toplot-
no zračenje je takođe deo elektromagnetnog spektra, ali su
talasne dužine veće od 0,75 μm, što je gornja granica osetljivosti
ljudskog oka. Pošto je taj deo spektra u nastavku svetlosti crvene
boje, to zračenje je dobilo naziv infracrveno zračenje.
Specijalnom opremom može se detektovati infracrveno zračenje
i na osnovu njega formirati temperaturna slika posmatranog
objekta. Ta metoda naziva se termovizijom ili infracrvenom
termografijom. Termovizija je, dakle, metod kojim se može
dobiti informacija o temperaturi u svim tačkama nekog objek-
ta. Ta informacija se kasnije može obraditi i prikazati vizuelno.
Termogram je slika nastala delovanjem toplotnog zračenja, kao
što fotografija nastaje delovanjem svetlosti. U literaturi se, osim
naziva termogram, sreću i izrazi termovizijska slika, IC (ili IR od
engleske fraze infra red) slika, temperaturna mapa objekta i slič-
no. Vidljiva svetlost nema uticaja na termalne slike.
Savremene infracrvene kamere su uređaji konstruisani tako da
infracrveno zračenje sa snimljenih objekata prevedu u odgovara-
juće boje vidljivog dela spektra, tako da dobijena slika prikazuje
temperaturnu mapu snimanog objekta.
Kao beskontaktna metoda za merenje temperature, infracrvena
termografija omogućava otkrivanje potencijalnih kvarova i to
bez potrebe prekida procesa, ali isto tako i detekciju prisustva
ljudi i životinja, snimanje terena u noćnim i maglovitim uslovima,
praćenje toka fluida, praćenje gubitaka toplote i pruža mnogo
drugih različitih informacija vezanih za skoro sve oblasti ljudskog
života, a koje za posledicu imaju neku anomaliju u temperatur-
nom polju.
Proizvođači infracrvenih kamera trude se da svoje uređaje učine
što moćnijim i preciznijim, a pri tome što jednostavnijim za ruko-
vanje. Pa ipak, da bi korisnik pravilno upotrebio sve ove pogod-
nosti, mora da poseduje izvesna znanja o prostiranju toplote, o
prirodi toplotnog zračenja, o emisivnosti pojedinih materijala i
uticaju okoline na rezultat termovizijskog merenja, kao i o funk-
cionisanju same kamere. Ovaj tekst ima za cilj da ukaže na znanja
neophodna za pravilno i potpuno korišćenje mogućnosti termo-
vizijske tehnike, kao i da prikaže neke njene najvažnije aplikacije.
FIZIČKI OSNOVI TERMOVIZIJSKIH ISPITIVANJA
MERENJE TEMPERATURE KROZ ISTORIJU
Još su drevni Egipćani, u želji da utvrde promenu u temperaturi
tela, pomerali šake po površini kože da bi osetili te promene.
Prsti su imali ulogu senzora, a mozak je tumačio bitnije promene.
Oni su mogli dobro da procene porast temperature u toku nekog
vremenskog perioda. Takođe su mogli da utvrde i da li se pro-
menila temperatura čitavog tela ili je samo deo tela promenio
temperaturu.
Grčki fizičar Hipokrat je 400. godine pre nove ere napisao: "U
kom god delu ljudskog tela temperatura odstupa od uobičajene,
u tom delu postoji neko oboljenje". Drevni Grci bi potapali telo
u blato. Deo tela na kojem bi se blato brže osušilo smatran je
obolelim.
Temperatura se merila šakama sve do sedamnaestog veka, kada
je Galilej izumeo termoskop - napravu koja je pokazivala promene
temperature, ali nije imala skalu. Tek je Farenhajt (Fahrenheit),
koristeći so i ledenu vodu napravio prvu skalu po kojoj do tačke
ključanja ima 212 stepeni. Celzijus (Celsius) je 1742. godine
napravio decimalnu skalu po kojoj je tačka ključanja vode obe-
ležena kao "nula", a tačka smrzavanja kao 100. Njegovu skalu
je preokrenuo švedski botaničar Lineus (Linnaeus). Profesor
Karl Vunderlih (Carl Wunderlich) iz Lajpciga je 1868. unapredio
termometriju tako što je osmislio toplomer/termometar čiji se
princip i danas koristi.
Infracrveno zračenje je 1800. godine otkrio astronom Vilijam
Heršel (William Herschel). S obzirom na to da se bavio izradom
teleskopa, Heršel je bio dobro upoznat sa sočivima i ogledalima.
Znajući da sunčevu svetlost čine sve boje vidljivog spektra, a da
je Sunce i izvor toplote, Heršel je želeo da otkrije koje boje su
zaslužne za prenos toplote. Napravio je eksperiment koristeći
prizmu, papir i termometre sa zatamnjenim staklima da bi iz-
merio temperature različitih boja. Heršel je posmatrao promene
temperature pri pomeranju termometra od ljubičaste do crvene
boje kroz dugu nastalu prolaskom sunčevih zraka kroz prizmu.
Tako je otkrio da je najviša temperatura zapravo u oblasti koja
nije obuhvaćena dugom a nalazi se iza svetlosti crvene boje.
Zračenje koje je prouzrokovalo najveće zagrevanje, dakle, nije
Termovizija je vrlo sofisticirana merna tehnika čiji se početak ekstenzivne primene poklapa
sa početkom trećeg milenijuma. Razlozi za to nalaze se u činjenici da su u termovizijske
kamere kao uređaje koji obezbeđuju vizuelizaciju toplotnog zračenja, morala da budu
ugrađena najnovija dostignuća u mnogim naukama kako bi one postale komercijalno
dostupne i jednostavne za rukovanje. Vrlo veliki prodori u oblasti senzora, tankih filmova,
optoelektronike, mikroelektronike i mikroračunara integrišu se u ove moderne uređaje
prilagođavajući ih zahtevima korisnika iz skoro svih oblasti ljudske delatnosti.
≡
Autor teksta: Prof. dr Zoran Stević
rađevinska industrija
