Giải pháp đo nhiệt độ không tiếp xúc

Camera nhiệt (thermal camera) và các bộ đo nhiệt không tiếp xúc (pyrometer) với dải đo rộng, độ nhạy cao

Nguyên lý hoạt động

Chúng ta biết rằng, quang phổ bức xạ hay còn gọi là sóng ánh sáng mà mắt chúng ta cảm thụ được qua võng mạc chỉ là một phần nhỏ của một dải quang phổ lớn. Người ta gọi dải quang phổ nhìn thấy được là quang phổ “khả kiến”. Mỗi loại vật thể ngoài quang phổ khả kiến đều có những bức xạ quang phổ khác nhau.

Bức xạ nhiệt là một trong số đó và thường không nhìn thấy được bằng mắt người. Công nghệ ảnh nhiệt sử dụng dải quang phổ bức xạ nhiệt này để tái tạo hình ảnh dưới dải nhiệt mẫu.

Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên 0 tuyệt đối đều phát ra một lượng bức xạ. Nhiệt độ của vật thể càng cao thì càng phát ra nhiều bức xạ. Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vật thể, máy ảnh nhiệt làm cho bức xạ nhiệt vô hình có thể nhìn thấy được ở dạng hình ảnh vùng nhiệt.

Hầu hết các camera đo nhiệt độ hiện nay đều sử dụng thành phần cảm biến hồng ngoại 2D  (infrared 2D detector).

Mối quan hệ giữa Vật liệu - Dải nhiệt độ - Bước sóng phát xạ:

• Dải bước sóng dài (LWIR): 8 µm… 14 µm.
• Dải bước sóng trung bình (MWIR): 3 µm… 5 µm.
• Dải bước sóng ngắn (NIR hoặc SWIR): 0,8 µm… 1,1 µm hoặc 1,4 µm… 1,8 µm.

Các ứng dụng của pyrometer và camera nhiệt:

• Kiểm tra – phòng chống cháy nổ.
• Giám sát quá trình luyện kim – nhiệt luyện.
• Theo dõi nhiệt độ trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.
• Bảo trì lắp đặt hệ thống điện: Kiểm tra đánh giá mức nhiệt độ của các hệ thống điện áp thấp, trung tần và cao thế trên đường dây truyền tải điện cao thế, các trạm biến áp, hệ thống điện năng lượng mặt trời,…
• Kiểm tra vận hành tòa nhà: Hệ thống thông gió, hệ thống máy sưởi, hệ thống điện, đảm bảo an toàn điện và các sự cố quá nhiệt, kiểm tra chất lượng của điều hòa không khí, kiểm tra hiệu quả cách nhiệt của cửa sổ,…
• Giám sát chất lượng sản phẩm:

Giám sát quá trình sản xuất linh kiện nhựa, vải tráng nhựa,…

Giám sát nhiệt độ của khuôn đúc kim loại, phát hiện các khuyết tật của phôi đúc trong quá trình đúc.

Giám sát quá trình sản xuất kính, chai thủy tinh, gốm sứ, gạch...đảm bảo sản phẩm làm mát bình thường tránh gây ảnh hưởng đến máy móc và dây chuyền sản xuất.

• Sử dụng camera nhiệt trong ngành Semicon – Công nghiệp bán dẫn: theo dõi sự nóng lên và tản nhiệt của bảng mạch, từ đó thiết kế bảng mạch sao cho tối ưu nhất.
• Ứng dụng camera nhiệt trong hoạt động bảo trì của nhà máy công nghiệp: Camera nhiệt cũng đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực này. Các thiết bị cơ học trong nhà máy có thể xảy ra các sự cố làm tăng nhiệt độ do ma sát lớn hoặc vận hành không chính xác. Việc dự đoán và phát hiện kịp thời các sự cố trong khu vực gia công, sản xuất giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa cho doanh nghiệp, tăng năng suất, hạn chế gián đoạn quy trình sản xuất. Ngoài ra, camera nhiệt giúp kiểm tra các điểm phát ra nhiệt độ trên hệ thống điện của nhà máy.

Các tham số quan trọng trong việc lựa chọn infrared camera phù hợp

• Phạm vi nhiệt độ - Dải quang phổ.

Dải đo là toàn bộ khoảng nhiệt độ mà máy ảnh được hiệu chuẩn và có khả năng đo.

Dải quang phổ là dải bước sóng mà cảm biến trong máy ảnh phát hiện được, được đo bằng micromet (µm).

• Trường quan sát.

Trường quan sát được xác định bởi ống kính máy ảnh và là phạm vi của cảnh mà máy ảnh sẽ nhìn thấy tại bất kỳ thời điểm nào. Để chụp cận cảnh, bạn cần một ống kính có FOV góc rộng (45° hoặc cao hơn). Đối với công việc đường dài, bạn cần một ống kính chụp tele (12° hoặc 6°)

• Độ nhạy nhiệt (NETD).

Độ nhạy nhiệt hoặc Độ chênh nhiệt độ tương đương với nhiễu (NETD) mô tả sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất mà bạn có thể thấy với máy ảnh. Con số càng thấp thì độ nhạy nhiệt của hệ thống hồng ngoại càng tốt.

• Độ phân giải IR.

Độ phân giải của máy ảnh là bao nhiêu pixel mà máy ảnh có trên hiện trường. Độ phân giải cao hơn có nghĩa là mỗi hình ảnh chứa nhiều thông tin hơn: nhiều điểm ảnh hơn, nhiều chi tiết hơn và khả năng nhận được phép đo chính xác cao hơn.

• Tốc độ khung hình.
• Độ chính xác.
• Khả năng lấy nét – Tiêu cự.