Thermografie is een vorm van non destructief onderzoek waarbij onzichtbare infrarood straling in beeld wordt gebracht. Thermografie is een snelle, contactloze, veilige onderzoeksmethode die breed kan worden ingezet. Het aantal toepassingsmogelijkheden neemt snel toe. Desondanks is er veel onbekend over thermografie. In een poging om deze onbekendheid weg te nemen hebben wij een aantal begrippen over thermografie verzameld en in een verklarende woordenlijst geplaatst.
Verklarende woordenlijst thermografie
Absoluut nulpunt
Het absolute nulpunt ligt bij 0 graden Kelvin (-273,15 °C). Bij temperaturen onder het – denkbeeldige -absolute nulpunt is er geen beweging van moleculen en atomen mogelijk. Hierdoor kunnen objecten geen thermische energie overdragen.
Absorptie
Wanneer elektromagnetische infrarood straling een object raakt, absorbeert dit object een deel van deze energie. Absorptie van infrarood straling zorgt ervoor dat het object opwarmt. Warme objecten geven meer infraroodstraling af dan koude objecten. De geabsorbeerde infraroodstraling wordt omgezet in uitgezonden infraroodstraling. De absorptiegraad komt overeen met de emissiviteitscoëfficiënt.
ASNT
American Society of Non destuctive Testing.
Beeld frequentie
Geeft weer hoe vaak per seconde het thermische beeld ververst wordt in Hertz of per seconde. Een beeldfrequentie van 9 Hz betekent dat een warmtebeeldcamera het thermisch beeld 9 keer per seconde vernieuwd.
Bindt
British Institute of Non Destructive Testing.
Black body
De term black body werd geïntroduceerd door Kirchoff. Het is een theoretisch object, dat alle elektromagnetische straling die er op valt absorbeert, omzet in eigen infraroodstraling en 100 % emitteert. Een black body heeft een emissiviteitscoëfficiënt van 1. Er is geen sprake van reflectie of transmissie van straling. In de werkelijkheid komen objecten met deze eigenschappen niet voor.
Calorie
Eenheid van energie. De energie die nodig is om één gram water met één graad Celcius op te warmen. 1 Calorie= 4,185 Joule.
Celsius
Temperatuureenheid (Anders Celcius 1701-1744). Het nulpunt van de relatieve temperatuurschaal van Celcius ligt bij (0 °C), dit is de temperatuur waarbij water bevriest. Een ander vast punt in de schaal van Celsius is het kookpunt van water bij 100 °C. 0°C = (°F – 32) / 1,8 of °C = – 273,15 K.
Coldspot en hotspot
Een coldspot is het koudste punt van een thermisch beeld en het warmste punt is de hotspot.
Condensatie
Overgang van een gasvormige stof naar een vloeistof. Luchtvochtigheid kan condenseren op een oppervlakte, wanneer de oppervlaktetemperatuur of de temperatuur van de omgevingslucht op het oppervlak lager is dan de luchttemperatuur in de omgeving, met andere woorden; wanneer de dauwpunt temperatuur bereikt is.
Conductie
Warmtegeleiding, de overdracht van thermische energie tussen naburige deeltjes. De energie wordt hierbij steeds van de warme naar de koude deeltjes overgedragen. In tegenstelling tot bij convectie vindt bij conductie geen transport van massa plaats.
Convectie
Warmtetransport waarbij de thermische energie van het ene lichaam, vloeistof of gas naar het ander lichaam, vloeistof of gas wordt overgedragen.
Dauwpunt
De temperatuur, waarbij water condenseert. Bij het dauwpunt is de lucht meer dan 100% met waterdamp verzadigd. Wanneer de lucht geen waterdamp meer kan opnemen en afkoelt, vormt zich condens.
Detector
Een detector ontvangt de infraroodstraling en zet deze om in een elektrisch signaal. De grootte van een detector wordt vermeld in een aantal pixels. Er bestaan gekoelde en ongekoelde detectoren.
Eerste wet van de thermodynamica
De Wet van behoud van energie. De som van alle soorten energie in een gesloten systeem is constant. Energie gaat niet verloren, het kan wel worden omgezet in een ander vorm.
Emissiviteit
De emissiviteitscoëfficiënt geeft het vermogen weer van een materiaal om infraroodstraling uit te zenden in vergelijking met een black body met een gelijke temperatuur. De emissiviteitscoëfficiënt hangt af van de eigenschappen van het oppervlak, het materiaal, de temperatuur van het object en de hoek waaronder het in beeld wordt gebracht.
Endothermisch
Proces waarbij thermische energie benodigd is. Bijvoorbeeld bij een faseverandering zoals het verdampen van vloeibaar water.
Exothermisch
Proces waarbij thermische energie vrijkomt. Bijvoorbeeld bij een faseverandering zoals het bevriezen van vloeibaar water.
Fahrenheit
Temperatuureenheid (Daniël Fahrenheit 1686-1736). Fahrenheit wordt vooral in Noord-Amerika gebruikt wordt. °F = (°C x 1,8) + 32. Voorbeeld 20 °C in °F (20 °C x 1 ,8) + 32 = 68 °F.
Field of view
Het gezichtsveld van een warmtebeeldcamera. Dit wordt weergegeven als een hoek (bv. 32°) en beschrijft het gebied dat zichtbaar is voor een infraroodcamera. Het gezichtsveld is afhankelijk van de detector en de lens van de warmtebeeldcamera. Een groothoeklens heeft een groot gezichtsveld met dezelfde detector, een telelens heeft een klein gezichtsveld.
Grey body
In tegenstelling tot een black body, absorbeert een grey body nooit 100% van alle infraroodstraling. Grey bodies reflecteren een deel van de straling die op het oppervlak valt. In sommige gevallen laten zij daarnaast een deel van de infrarood straling door (transmissie). Als gevolg hiervan is de emissiviteitscoëfficiënt van een grey body altijd kleiner dan één.
Infraroodstraling
Infraroodstraling is een vorm van elektromagnetische warmtestraling. Ieder object met een temperatuur boven het absolute nulpunt (0 Kelvin = -273,15 °C) geeft infrarood warmtestraling af.
Isothermen
Lijnen van gelijke temperatuur. In een warmtebeeld kunnen isothermen weergegeven worden. Alle punten in een thermisch beeld die binnen een bepaald bereik liggen, met worden in dat geval met een bepaalde kleur aangegeven.
ITC
Infrared Training Centre. Opleidingscentrum van Flir Systems, gespecialiseerd in het onderwijs van thermografie.
Joule
Internationale eenheid van energie. James Prescott Joule ( 1818-1889). Er bestaan verschillende definities afhankelijk van de vorm van energie. Mechanische energie: 1 Joule = de kracht die moet worden uitgeoefend om een 1 Newton over 1 meter te verplaatsen. Elektrische energie: 1 Joule = de hoeveelheid energie wanneer er een stroom van 1 Ampere in 1 seconde door een kabel met een weerstand van 1 Ohm gaat.
Kalibratie
Procedure waarbij de waarden van een warmtebeeldcamera en de waarden van een referentie instrument bepaald en vergeleken worden. Aan de hand hiervan kan worden geëvalueerd of de meetwaarden van de camera binnen het toelaatbare tolerantiebereik liggen.
Kelvin
Temperatuureenheid (Lord Kelvin 1824-1907). De schaal van Kelvin is een absolute temperatuurschaal, o K komt overeen met het absolute nulpunt (-273,15 °C). Daarom geldt: 273,15 K = 0 °C = 32 °F. K = °C + 273,15. Voorbeeld 20 °C in K: 20 °C + 273,15 = 293, 15 K. De temperatuur schaal van Kelvin wordt ook wel de Thermodynamische schaal genoemd.
Kleinst detecteerbare object
Geometrische resolutie. Geeft de mogelijkheid van de detector weer om, samen met de lens, details weer te geven. De geometrische resolutie beschrijft het kleinst object, dat, afhankelijk van de meetafstand, gedetecteerd kan worden. Op het warmtebeeld komt de grootte van een object overeen met één pixel.
Kleinst meetbare object
Het kleinste object waarvan de temperatuur nauwkeurig kan gemeten worden door de warmtebeeldcamera. Het is 2-3 maal groter dan het kleinst detecteerbaar object. Vuistregel: IFOVmeas = 3 x I FOVgeo.
Kleurenpalet
Selectie van kleuren die kan worden gekozen voor de weergave van een thermisch beeld (bijv. kleurenpalet regenboog-, ijzer-, grijswaarden).
Lambert straler
Een Lambert straler is een object dat invallende straling ideaal verspreidt. Het reflecteert even sterk in alle richtingen. Met een Lambert straler kan je met de warmtebeeldcamera de reflectie temperatuur meten.
Lens
De grootte van het gezichtsveld van de warmtebeeldcamera en de grootte van de meetvlek zijn afhankelijk van de infrarood lens die wordt gebruikt. Een groothoeklens is geschikt voor een overzicht van de temperatuur verdeling van een groot oppervlak. Een telelens wordt gebruikt om kleine details nauwkeurig te meten, zelfs op grote afstand. Materialen die worden gebruikt voor infrarood lenzen zijn; germanium, saffier en silicium.
NETD
Thermische gevoeligheid. Het kleinst mogelijke temperatuur verschil dat door een warmtebeeldcamera gemeten kan worden, ook wel de gevoeligheid van een warmtebeeldcamera. Hoe kleiner de NETD waarde, hoe beter de meetresolutie van een warmtebeeldcamera is. Bij onderlinge vergelijking van de gevoeligheid van warmtebeeldcamera’s is het belangrijk om op te letten bij welke temperatuur deze is bepaald. De NETD waarde van Flir camera’s wordt bepaald bij een temperatuur van 30° C.
“Nulde” wet van de thermodynamica
Beneden het – denkbeeldige – absolute nulpunt van -273,15 graden Kelvin bewegen atomen en moleculen niet meer, er kan daardoor geen thermische energie worden overgedragen.
Real body
Bij grey bodies wordt altijd een deel van de straling van het oppervlak gereflecteerd en soms ook door- gelaten (transmissie). Hierdoor is de emissiviteitscoëfficiënt van een grey body altijd kleiner dan één. Bij een real body verschilt – in tegenstelling tot een grey body – de mate van emissie en transmissie met de temperatuur en de hoek waaronder naar het lichaam wordt gekeken.
Reflectiviteit
De mogelijkheid van een materiaal om infraroodstraling te reflecteren. De reflectiegraad hangt af van de eigenschappen van het oppervlak, de temperatuur en het type materiaal.
Relatieve luchtvochtigheid
Procentuele weergave, hoeveel waterdamp aanwezig is in de lucht. Bv. bij 33% RV bevat de lucht ca. 1/3 van het maximum volume van waterdamp dat de lucht kan absorberen, bij dezelfde temperatuur en luchtdruk. Bij een luchtvochtigheid van 100% vindt condensatie plaats omdat de lucht volledig verzadigd is en geen vocht meer kan opnemen. De gasvormige waterdamp in de lucht wordt hierdoor vloeibaar. Hoe warmer de lucht, hoe meer waterdamp de lucht kan absorberen. Condensatie komt daarom altijd eerst voor bij koude oppervlakken.
RTC (gecompenseerde reflectietemperatuur)
Bij een real body wordt een deel van de warmtestraling gereflecteerd. Men moet bij de meting van objecten met een lage emissiviteit rekening houden met de reflectietemperatuur. Met behulp van een correctiefactor in de camera wordt de reflectie berekend en hierdoor wordt de nauwkeurigheid van de temperatuurmeting verbeterd. In de meeste gevallen komt de reflectietemperatuur overeen met de omgevingstemperatuur. Wanneer de infraroodstraling van storingselementen op het meetoppervlak gereflecteerd wordt, moet men de temperatuur van de gereflecteerde straling bepalen. De reflectietemperatuur heeft weinig invloed op objecten met zeer hoge emissiecoëfficiënten.
Schoorsteeneffect
Als gevolg van temperatuurverschil tussen de binnen- en de buitenzijde van een bouwwerk ontstaat schoorsteen effect. Wanneer lucht opwarmt zet deze uit, wordt lichter en stijgt. Boven in een gebouw ontstaat overdruk, onder onderdruk. In het geval van luchtlekken zal er aan de bovenzijde sprake van exfiltratie en aan de onderzijde van infiltratie zijn.
Spot size ratio
Waarde die aangeeft op welke afstand een object met een bepaalde afmeting nog juist kan worden gemeten met een bepaalde warmtebeeldcamera. Het Spot Size Ratio van een camera wordt bepaald door het MFOV van de camera als functie van de afstand tot een object van een bepaalde grootte.
Temperatuur
Variabele voor de thermische energie van een lichaam.
Thermisch beeld
Beeld, dat de temperatuur verdeling van een oppervlak van een object via verschillende kleuren voor verschillende temperatuur waarden weergeeft. Een thermisch beeld wordt gemaakt met een warmtebeeldcamera.
Thermsich evenwicht
Als gevolg van warmteoverdracht neemt de temperatuur van objecten af of toe. Een thermisch evenwicht wordt na verloop van tijd binnen systeem bereikt op het moment dat de thermische condities van de objecten binnen het systeem zich niet meer wijzigen.
Thermische index
De Thermische Index – of F – factor – is de verhouding van het temperatuurverschil over de gebouwschil ten opzichte van het verschil in temperatuur tussen de binnen- en de buitenlucht. F – factor = (T opp. int. – T buitenlucht) / (T binnenlucht – T buitenlucht). Vaak wordt voor woonruimte een Thermische Index > 0,75 aangehouden om comfortproblemen en condensatie te voorkomen.
Thermische straling
Warmteoverdracht tussen objecten door uitwisseling van elektromagnetische straling als gevolg van emissie en absorptie. Vindt plaats in gassen en in een vacuüm, maar niet in de meeste vast stoffen.
Thermografie
Meettechnologie waarmee de thermische straling, m.a.w. de temperatuurverdeling aan het oppervlak van objecten wordt weergegeven door middel van een warmtebeeldcamera.
Transmissiegraad
Het vermogen van een materiaal om infraroodstraling door te laten. Deze is afhankelijk van het soort materiaal. De meeste materialen zijn in het infraroodbereik opaque (niet doorlatend).
Triple point
Het triple point is een combinatie van temperatuur en druk waarbij alle drie fasen (vaste stof, vloeibare vorm en gas) van een bepaalde stof tegelijk kunnen bestaan. Het triple point van water ligt bij een temperatuur van 0.01°C en een druk van 611,77 Pa.
Tweede wet van de thermodynamica
Thermische energie wordt overgedragen van plaatsen met een hoge naar plaatsen met een lage temperatuur. Hoe hoger de temperatuur hoe sneller de beweging van moleculen en atomen. Als gevolg van deze beweging en het botsen van de deeltjes wordt thermische energie overgedragen.
Verschuivingswet van Wien
Wilhelm Wien (Duits natuurkundige 1864-1928) Beredeneerde dat de piek van de golflengte van de straling die wordt uitgestraald door een blackbody afneemt wanneer de temperatuur ervan toeneemt.
Warmte
De warmte van een object wordt bepaald door de totale hoeveelheid kinetische energie die de moleculen waaruit het object is opgebouwd bezitten. Warmte is een vorm van energie. Alle objecten boven het denkbeeldige absolute nulpunt bevatten deze energie. De moleculen waaruit een substantie bestaat bewegen altijd in meer of mindere mate. Warme moleculen bewegen sneller en koude moleculen langzamer.
Warmtebeeldcamera
Een camera die infraroodstraling meet en deze straling omzet in een thermisch beeld. Met behulp van een warmtebeeldcamera kan de temperatuurverdeling aan het oppervlak van objecten worden weergegeven, die voor het menselijk oog niet zichtbaar is. Gebouw thermografie, energie inspecties, industriële- en medische thermografie zijn een aantal toepassingen.
Wet van Stephen-Bolzmann
Wanneer de temperatuur van een oppervlak van een object verandert neemt het vermogen tot straling van het oppervlak van dat object toe met het temperatuurverschil tot de vierde macht.
William Herschell
Sir William Herschel (1738-1822) ontdekte bij toeval het infrarode spectrum tijdens een experiment met prisma’s die hij gebruikte om zonlicht in verschillende kleuren te breken. Toen hij vervolgens temperatuur metingen deed bleek er een toename naarmate de kleuren dichter bij rood kwamen. De hoogste temperatuur werd uiteindelijk gemeten naast het rood, buiten het visuele spectrum. Dit was een bewijs van het bestaan van een nieuw deel van het electromagnetische spectrum dat later infrarood zou gaan heten.
Tags:
Gerelateerd: