"Что ты видишь?" - взгляд специалиста на ошибки ИК-термографов

Перейти в магазин

Аннотация

Инфракрасная термография известна уже много лет как средство диагностики, но многие люди опасаются её из-за использования в фильмах. В научной фантастике она, например, нужна обнаружения монстра или инопланетного корабля, тогда как в других фильмах её используют военные, чтобы раскрывать противника. Кинооператоры сделали применение инфракрасной камеры лёгким: бери и снимай - и всё, что нужно, будет обнаружено. Но такая съёмка не подразумевает никаких навыков устранения ошибок.

Я хотел бы заострить внимание: это не так просто, как кажется. Только с соответствующей подготовкой можно компетентно и уверенно использовать ИК-термографию как средство для обнаружения неполадок оборудования. Я упоминаю это, потому что разочаровываюсь каждый раз, когда кто-то без предварительной подготовки просит меня одолжить свою камеру и сразу же обижается на мой неистовый ответ "НЕТ!".

Скорее всего, этот человек будет интерпретировать термограмму, не уделяя никакого внимания науке и грамотному использованию инструмента, игнорируя такие факторы как фокус, диапазон, расстояние, излучательную и отражательную способность. Я не разрешаю брать, потому что хотя камеры и стали в последнее время с "дружелюбным" интерфейсом, нужно многое узнать о термографии для надлежащего использования камеры.

Диагностические ошибки сеют полный хаос, потому что они начинают цепную реакцию и могут не только смутить оператора камеры, но и вызвать большие затраты как для него, так и для клиента.

В этой статье разбираются часто встречающиеся ошибки, возникающие при использовании инфракрасной камеры, и представлены способы, как их избежать. Используя свою камеру каждый день, я часто спрашиваю себя: "Что ты видишь?"

Перейти в магазин

1. Введение

Первая вещь, которую я хочу объяснить, - это первый шаг к корректной термографии, который известен как "ФОРД". Нет, имеется в виду не известная автомобильная марка - аббревиатура расшифровывается как "ФОкус, Расстояние и Диапазон".

Проще говоря, если изображение не сфокусировано, температура за пределами диапазона или цель слишком далеко, то результат будет неверен. Информация, которая экстраполируется из термограммы, для правильной диагностики должна быть верной и настолько точной, насколько это возможно. Отсутствие данных гораздо менее опасно, чем получение неправильной информации.

Перейти в магазин

Рис.1 Термограмма и фотография шпинделя точильного станка

2. Проверка зоны измерения

Специалисты смотрят и на такие показатели, как излучательная и отражательная способности, - но что насчёт того, что имеет непосредственный эффект на точность интерпретации термограммы, вещи, которые подразумеваются как должное? Они могут встречаться нам постоянно и без камеры - например, пыль или охаждающее средство, но способны оказаться невидимыми при взгляде через камеру. Это могут быть и инструменты, незаметно лежащие возле измеряемой зоны, но мешающие получению хорошей термограммы. Эти предметы могут блокировать или отражать важную информацию. Рассмотрим, как они будут мешать получить правильную термограмму, на следующем примере.

На рис. 1а представлена термограмма шпинделя точильного станка. Туман из вещеста охладителя, не видимый на термограмме, будет оказывать эффект на измеренные значения, а пристуствующие рядом хромовый патрон и пластиковая крышка от аэрозоля частично закрывают обзор цели.

Хромовый патрон находится на левой стороне шпинделя и, скорее всего, отражает неверные ИК-данные от другого источника, а пластиковая крышка, похоже, закрывает часть интересующей зоны шпинделя с точки обзора камеры. Поскольку их сложно заметить на термограмме из-за того, что они почти вписываются в изображение, они могут помешать увидеть важный источник выделения тепла. Наконец, аэрозоль охладителя наверняка исказит температуру, потому что он будет ослаблять энергию от цели и излучать энергию за счёт своей собственной температуры.

Моя точка зрения: "Держи всё в порядке". Следите за мусором и препятствиями в зоне измерения перед тем, как осуществлять термосъёмку.

Перейти в магазин

3. Не спешите с выводами

Если осуществлять съёмку на "горячую руку", можно с лёгкостью получить неверное изображение. Можно сказать, что в основе работы лежит утверждение, что "мы вынуждены делать быстрое сканирование, анализ и прогноз, которые должны быть одновременно точными и иногда волшебными". Если заниматься съёмкой "в панике", то результаты могут смутить, как видно на следующих изображениях:

Рис. 2а. Неужели есть утечка?

Рис. 2б. Нет, это всего лишь блик

 В примере на рис. 2а и 2б, тепловая энергия от верхнего освещения, отражаясь от металлической крышки распределительной коробки, даёт значительное увеличение температуры. Если бы мы предположили, что распределительная коробка действительно так нагрелась, то это могло бы быть интерпретировано как косвенное отображение чего-то намного более горячего внутри коробки. Отражение в той же точке (смотри по стрелочке) на обычном изображении как бы намекает - это действительно просто отражение.

Перейти в магазин

4. Снова отражение

Рис. 3а и 3б иллюстрируют ещё один пример отражения.

Рис 3а. Горячая точка на покрытии блока питания мотора непрерывного действия

Рис. 3б. Это ещё одно отражение от освещения, дающее возможность неверной интерпретации термограммы

Ваш телевизор исправен - не пытайтесь настраивать каналы. Мы можем передать вам тысячи каналов и очистить один кадр до полной прозрачности. Вы попали в "Зону отражений". Верхнее освещение - одна из крупнейших проблем в получении хороших термограмм. Оно не ограничивается цехом - оно повсюду вокруг нас.

Рис. 4а и 4б демонстрируют, насколько сложен термографический анализ при наличии сильного верхнего освещения и множественных отражающих поверхностей.

Рис. 4а. Попытки получить достоверные данные могут стать соревнованием...

Рис 4б. ...а попытки получить термограмму от отражающих поверхностей с верхним освещением просто суровы.

Мы не можем сказать с какой-либо уверенностью, что измерения действительны или корректны без понимания и определения, какую же роль отражение играет в повседневной термографии. В этом примере верхнее освещение сильно мешает правильному измерению температуры и попытки получить верные значения бесполезны. Кажущиеся повышения температур такими и являются - кажущимися.

Перейти в магазин

5. Как мы справляемся с отражениями

Используя свою инфракрасную камеру, я часто обнаруживаю много вещей, которые могут оказывать влияние на мои данные и, всё же, мои прогнозы остаются сомнительными для заказчика. Я чувствую своим долгом защищать себя от таких затруждений насколько это возможно, пытаясь избавиться от солнечных зайчиков на этапе до того, как они отразятся от оборудования.

Мы можем справиться с отражениями путём устранения источника света, отражающей поверхности или и того, и того сразу для получения хороших данных. Один из широко распространённых методов получения правильных показаний - покрыть объект неотражающим покрытием, таким, например, как машинная металлическая краска.

Следующая ситуация так же широко встречается и может быть интерпретирована неправильно, если мы не будем аккуратны. На рис. 5а и 5б представлена хорошо освещаемая предохранительная панель с левым клеммником, температура которого на термограмме превышает 123 °F.

Рис. 5а. Освещённая предохранительная панель

Рис. 5б. Вроде горячий, но на самом деле...

Про эту видимую температуру можно сказать только одно: видимо, она не реальная. Приблизительно тут всё: кажущаяся температура является кажущимся результатом кажущегося отражения, которое в свою очередь является прямым отражением флюоресцентных ламп из кабинета напротив предохранителей. Попробуйте произнести это быстро! ;)

Эта проблема была замечена и распознана как неверное измерение при помощи всего лишь незначительных усилий. Небольшое изменение угла обзора позволяет её идентифицировать. Если проблема тоже меняет своё местоположение, то Вы можете насладиться осознанием, что уровень вашей компетентности выше, чем был когда-либо раньше.

Перейти в магазин

6. Когда оно реально - оно реально опасно

Хорошая новость заключается в том, что когда появляется настоящая проблема, грамотный специалист сможет распознать её и сообщить о ней с точностью и уверенностью. Термограммы на рис. 6 показывают "до и после" успешной диагностики потенциально серьёзной проблемы.

Слева - широко распространённый пример проблемы электрических соединений. Верхняя гайка на предохранительном блоке была перегрета и крайне ослаблена из-за слабого соединения (верхняя термограмма). Как результат, провода, ведущие от предохранительного блока, были также перегреты (нижняя термограмма).

Так что же Вы видите?

Вы смотрите не только на потенциальное возгорание и угрозу безопасности, но и возможность простоя оборудования.

Много других проблем подобной природы было выявлено в тот же день, что и на рис. 6. Главным результатом стало предотвращение травмирования персонала, значительных издержек из-за повреждения оборудования возможным пожаром и потери времени.

Соединения были закреплены, а провода заменены. Справа на рис. 6 термограммы того же самого узла уже после починки. На что вы смотрите теперь? - На хорошо сделанную работу!

Перейти в магазин

7. Счастливый конец не за горами

Рис. 7 иллюстрирует историю с по-настоящему счастливым концом - и одну из самых важных термограмм, которые мне когда-либо приходилось брать. Заказчик попросил сделать близкое сканирование на верхней антресоли, потому что там никто никогда не осуществлял проверку.  Он сказал, что бы чувствовал себя гораздо спокойнее, зная что там в порядке, а что не так.

Рис. 7. Термограмма и фотография пускового устройства с несколькими перегретыми терминалами

У заказчика было установлено пусковое устройство с и, по-видимому, для него было неизвестным, что оно подключено к трём моторам. Ухудшало ситуацию то, что нагрев были совершенно не учтён и потому не перегружал систему, из-за чего она продолжала работать в таком режиме.

Так на что ты смотришь? - Очень страшное состояние! Примечание: температуры превышают 646 °F.

Я незамедлительно предупредил главного электрика, который произвёл модификации, и система была исправлена и запущено обратно в сеть.

На что ты смотришь теперь? - На хорошо сделанную работу, повышенное чувство собственной важности и удовлетворение заказчика.

Перейти в магазин

8. Подводя итоги

С аккуратным отношением к Вашей подготовке и желанием учиться на своём опыте, Вы получите способность правильно выбирать между действительными и ложными показаниями, а так же сможете компетентно высказывать свои рекомендации.

Помните, если вы точно знаете на что Вы смотрите, Ваши заказчики будут смотреть на Вас - и если Вы не будете знать, клиент никогда не посмотрит на Вас снова!