Industrija 60 / februar 2016.
16
zračenja jednog crnog tela, jednog sivog tela i jednog realnog
tela na istoj temperaturi (300 K).
Celokupno zračenje koje jedan merni instrument registruje,
sastoji se iz tri komponente: emitovane energije, reflektovane
energije i transmitovane energije. Ako je posmatrano telo crno,
tada je njegova emisivnost jednaka jedinici (1) i ono neće ni
reflektovati ni transmitovati energiju. Ako se radi o sivom telu,
ono se, kada se radi o spektralnoj raspodeli emitovane energije,
ponaša slično kao crno telo, ali pošto ima emisivnost manju od
jedinice, dolazi do refleksije i/ili transmisije energije. U slučaju da
se izvor zračenja ponaša kao realno telo, situacija je slična kao i
kod sivog tela. Pošto je samo emitovana komponenta povezana
sa temperaturom površine, za infracrveno merenje temperature,
važno je da se ostale dve komponente eliminišu ili kompenzuju.
Slika 2. Spektralna raspodela snage zračenja crnog, sivog i real-
nog tela na temperaturi od 300 K
OPREMA ZA TERMOVIZIJSKA ISPITIVANJA
Industrijska primena infracrvene termografije je počela sredi-
nom šesdesetih godina, kada je firma Aga (kasnije Agema, danas
Flir) proizvela prvu opremu za tu namenu - model Thermovision
651. Naziv ranijih modela „termovizija" je ušao u svakodnevnu
upotrebu i danas se koristi da označi termografsko ispitivanje.
Moderna oprema je u odnosu na prvobitne modele znatno
unapređena. Hlađeni detektori su zamenjeni nehlađenim (mi-
krobolometarskim), što je opremu učinilo manjom i prikladnijom
za rukovanje. Kvalitet dobijene slike (termograma) je takođe
usavršen. Kompenzacije, koje su se u ranijim modelima unosile
ručno, sada kamera izračunava automatski pomoću instaliranog
softvera.
Osnovni deo opreme je infracrvena kamera koja se sastoji od
sledećih elemenata (slika 3):
objektiv (1) fokusira zračenje sa objekta (O),
filter (2) propušta zračenje određene talasne dužine,
detektor (3) očitava zračenje i prevodi ga u elektronski oblik,
monitor (4) elektronski oblik prikazuje kao sliku - termogram.
Slika 2.0.1 Delovi infracrvene kamere
DETEKTORI INFRACRVENOG ZRAČENJA
Najvažniji deo infracrvene kamere je detektor infracrvenog zra-
čenja. Moguće je primeniti različite fizičke principe, a ovde će
biti prikazani najosetljiviji detektori u infracrvenom delu spektra.
Slika 3. Delovi infracrvene kamere
TIPOVI DETEKTORA
Skoro svi detektori rade kao pretvarači koji primaju fotone i
proizvode električni signal koji može biti pojačan i konvertovan
u oblik pogodan za ljudska čula. Postoje tri osnovna načina kako
detektori obavljaju tu funkciju:
(a) Detektori fotona reaguju direktno na pojedinačne fotone.
Apsorbovani foton oslobađa jedan ili više nosilaca naelektrisanja u
detektoru koji mogu (1) modulisati električnu struju u materijalu,
(2) preći direktno u izlazni pojačavač ili (3) dovesti do hemijske
promene. Detektori fotona koriste se u X-ray, ultraljubičastoj,
vidljivoj i infracrvenoj oblasti spektra.
(b) Termalni detektori apsorbuju fotone i prevode njihovu energiju
u toplotu. U mnogo slučajeva ta energija menja električne osobine
detektorskog materijala, dovodeći do modulacije električne
struje koja prolazi kroz njega. Termalni detektori imaju vrlo širok i
nespecifičan spektralni odziv, ali su posebno značajni za infracrvene i
submilimetarske talasne dužine, a takođe i kao detektori X-zračenja.
(c) Koherentni prijemnici reaguju na jačinu električnog polja signala
i mogu da sačuvaju faznu informaciju o ulaznim fotonima. Oni
rade na osnovu interferencije električnog polja ulaznog fotona sa
električnim poljem iz koherentnog lokalnog oscilatora. Ovi uređaji
se prvenstveno koriste u radio i submilimetarskim područjima, a
ponekad i u infracrvenoj oblasti.
KARAKTERISTIKE DETEKTORA
Kvalitetni detektori čuvaju veliki deo informacija koje sa sobom nose
ulazni fotoni. Za to je značajan niz parametara:
(a) Spektralni odziv – ukupan opseg talasne dužine ili frekvencije
unutar kojeg fotoni mogu biti detektovani sa odgovarajućom
efikasnošću;
(b) Spektralni opseg – područje talasne dužine ili frekvencije unutar
kojeg detektor prihvata fotone; neki detektori mogu da rade u jednoj
ili više oblasti smeštenih unutar šireg opsega spektralnog odziva;
(c) Linearnost – stepen do kojeg je izlazni signal proporcionalan
broju ulaznih fotona;
(d) Dinamički opseg – maksimalna promena u signalu unutar
koje izlaz detektora predstavlja fluks fotona bez gubitka značajnih
količina informacija;
(e) Kvantno iskorišćenje (efikasnost) – udeo struje ulaznih fotona
koji je konvertovan u signal;
(f) Šum – smetnje u izlaznom signalu. Idealno, šum se sastoji samo
od statističkih fluktuacija usled konačnog broja fotona koji daju
signal;
(g) Osobine vizuelizacije – broj detektora („piksela“) u jednoj
matrici određuje u osnovi koliko elemenata slike detektor može da
istovremeno zabeleži. Međutim, rezolucija koja može biti ostvarena
može biti manja nego ona koja je određena samo brojem piksela
zbog toga što signal može biti zaklonjen susednim detektorom;
(h) Vreme odziva – minimalni interval vremena unutar kojeg
detektor može da razlikuje promenu u intenzitetu zračenja.
građevinska industrija
rađevinska industrija
