5 Nisan 2013 Cuma
Askeri Alanda Termal Bileşenler ve Savunma Araçları
Savunma Uygulamaları
Termal kameralar ilk olarak güvenlik amaçlı kullanılmaya
başlandı ama zamanla çok çeşitli sektörlerde kullanımı giderek
arttı. Özellikle ısıya güdümlü füze, gece görüş sistemleri ve
benzeri askeri tekniklerin gelişmesi ile önemi artmıştır. Sınır
gözetlemeleri, karargâh, askeri tesis ve karakolların
korunması, kıyı-liman gözetlemeleri, petrol platformu, boru
hattı ve baraj gibi sivil tesislerin korunmasında termal
kameralar sıklıkla kullanılmaya başlandı.
Açıklama : BAYKUŞ Termal Kamera Sistemi
Termal Dünyanın Anlamı
Nesnelerin salım güçleri dolayısıyla, doğru sıcaklık
ölçümleri çok zordur bu da elde edilen resimlerin doğru
şekilde yorumlanmasını zorlaştırır. Termal kameraların
kullanımıyla ekipmanlara ilişkin arıza gidermeyi, bakımı ve
bina denetlemelerini de içeren, ticari ve endüstriyel ortamlar
için kritik olan pek çok fonksiyonu icra etmek üzere
termografiden yararlanılabilir. Termal kameralar geleneksel
anlamda pahalı addedilmektedirler. Bununla birlikte bir tesisin
faaliyetleri ile ilgili bakım ve planlanmamış aksama süresine
bağlı maliyetler, önleyici bakım görevlerini gerçekleştirmek
için termal görüntüleyiciler kullanıldığında büyük ölçüde
azaltılabilir.
3.5. Sağlık Uygulamaları
3.5. Sağlık Uygulamaları
Açıklama : Sağlık Sektöründe Termal Kamera
Sağlık sektöründe özellikle domuz gribi gibi yüksek ateşe
sebep olan hastalıkların tespiti için kullanılmaya başlanmıştır.
Tıpta iç yaralanma, iltihap ve damar tıkanıklarının tespitinde
kullanılırlar.
3.4. Bina Tanılaması
3.4. Bina Tanılaması
Termal görüntüleme ikamet için ayrılmış veya ticari
amaçlı bina tanılamasıyla ilgili çeşitli uygulamalar adına uzun
zamandır kullanılmaktadır. Bina tanılama uygulamaları çatı
nemlilik incelemelerini, enerji ve hava sızıntısına yönelik bina
yalıtımı denetlemelerini ve nem algılamasını kapsar. Diğer
termografi uygulamalarında olduğu gibi başarı için ısı transferi
teorisi bilgilerine ve binaların nasıl inşa edildiğine ilişkin
bilgilere ihtiyaç duyulur.
Yalıtım Tanıtımları İçin Youtube Kanal Sayfası Tıklayarak Ulaşabilirsiniz.
3.3. Süreç Uygulamaları
3.3. Süreç Uygulamaları
Termal incelemeler ısıya dirençli donanımlar olan yüksek
sıcaklıklara dayanma yeteneğine sahip ekipmanları denetlemek
için yaygın biçimde kullanılırlar. Örneğin bakım teknisyenleri
yalıtımın durumunun uygunluğunu denetlemek veya bir
arızaya neden olabilecek yüzey sıcaklıklarını hesaplamak için
termal verileri kullanabilir. Dayanak noktası incelemesi
normal işleme koşullarını ve iyi bir çalışma düzeninde işleyen
ekipmanlardan bir referans noktası tesis etmenin amaç
edinildiği incelemedir. Bir eğilim incelemesi kıyaslama
amacıyla görüntüler sağlamak için bir dayanak noktası
incelemesinden sonra gerçekleştirilen incelemedir.
Termografi adına en yaygın uygulamalardan biri
depolama tankları ve silolar gibi depolardaki katıların,
sıvıların veya gazların seviyelerini tespit etmek veya bunları
onaylamaktır. Tipik olarak içindeki malzeme seviyesini
göstermek üzere depoların çoğu bir araçlandırmaya sahip
olmakla birlikte araçlandırmanın uygun biçimde işlevlerini
yerine getirmemesi nedeniyle veriler pek çok defa kesin
değildir veya diğer zamanlarda veri hassastır fakat bağımsız
olarak onaylanması gerekmektedir.
Çoğu buhar kapanı ve vana düzgün biçimde çalışırken
böyle cihazlar bir ucundan diğer ucuna kadar sıcaklık
farklılıkları sergileyecektir. Tabii ki pek çok tipte buhar kapanı
ve vana vardır. Ve her biri biraz farklı bir termal imzaya sahip
olabilir. Bu nedenle bunları bir zaman dilimi içinde dikkatli
bir biçimde incelemek ve normalde işlevlerini nasıl yerine
getirdiklerini anlamak önemlidir.
3.2. Elektromekanik ve Mekanik Uygulamalar
3.2. Elektromekanik ve Mekanik Uygulamalar
Açıklama : Termografi kullanılarak motorun durumunun belirlenmesi
Elektromekanik ve mekanikle ilgili denetlemeler çeşitli
ekipmanları kapsar. Termal görüntülemenin motorlar, döner
ekipmanlar ve buhar ayırıcılar gibi ekipmanları denetlemeye
yönelik olarak paha biçilmez olduğu kanıtlanmıştır. Bu
uygulamaların çoğu nitelikseldir. Mevcut termal görüntü tipik
olarak daha öncekiyle kıyaslanır. Daha sonra ise ekipman
durumundaki bir değişmeden ortaya çıkan her farklı durum
dikkate alınır.
Motorlar termal olarak incelenirler çünkü ısıyla ilişkili
arızlara çok elverişlidirler. Mesela yanlış motor ayarı veya
motor dengesizliği tipik olarak aşırı ısınma şeklinde
sonuçlanır. Motor muhafazasının yüzey sıcaklığına bakmak
yararlı olmakla birlikte bir motorun iç sıcaklıklarındaki
değişmeler her zaman çok kısa bir süre içinde anlaşılamaz. Ya
zaman içinde ya da benzer motorlarla kıyaslamalı olarak
motorun termal görüntülerini almak faydalı olabilir. Örneğin
bu tozla tıkanmış veya tek fazlı ve aşırı derecede ısınan bir
motoru açığa çıkarmak için yardımcı olabilir.
Denetlemeler için motor yataklarının termal imzası da
kullanılabilir. Örneğin motor yatakları motordan çok daha
fazla sıcaksa bu, son derece detaylı biçimde araştırılması
gereken, olası bir sorunun göstergesidir. Benzer şekilde
normal olarak işleyen motor bağlantıları ve mil yatakları ortam
hava sıcaklığına çok yakın termal imzalar sergilemelidir. Diğer
inceleme yöntemlerinin faydalı veya güvenilir olamayabileceği
konveyörler gibi düşük hızlı döner ekipmanları denetlemek
adına termografinin özellikle yararlı olduğu kanıtlanmıştır.
Türbinler, dişli kutuları ve ısı değiştiriciler gibi daha karmaşık
tipte ekipmanlar da bir termal kamera ile incelenebilir.
EK BİLGİ : Elektromekanik, mekanik sistemlerin elektronik sistemler ile kumandasına dayanan sistemler bütünü.
3.1. Elektrikle İlgili Uygulamalar
3.1. Elektrikle İlgili Uygulamalar
Termal görüntüleyiciler en yaygın olarak elektrikli
sistemlerin sağlamlığını incelemek için kullanılır çünkü test
prosedürleri temassızdır ve çabucak uygulanabilir. Elektrikle
ilgili termografi çalışmalarının çoğu benzer bileşenlerin termal
imzalarını basitçe kıyaslayan şekilde nitelikseldir. Termal
imza, bir nesneden dışarı verilen veya yayılan ısının zaman
aralığının tek bir noktasındaki anlık bir durum görüntüsüdür.
Üç fazlı elektrikli sistemlerde bu açıktır, çünkü normal
koşullar altında fazlar hemen hemen her zaman kolayca
anlaşılan termal imzalara sahiptirler. Ekipman arızalarının sık
sık açık tanınabilir termal imzaları olması nedeniyle termografi
özellikleri etkilidir. Dahası şayet bir şeyler gösteriyorsa gözle
görülebilir denetlemenin çok az şey anlattığı yerlerde bile
termal sıradışı durumlar ortaya çıkar. Termal sıradışı durum
ekipmanda mevcut anormal veya şüpheli bir durumdur.
Termal sıradışı durumların her zaman algılanabilir olmamasına
veya ana nedenin her zaman iyi anlaşılamamasına karşın,
yüksek elektriksel dirençten kaynaklanan ısının tipik olarak
elektriksel arızalardan önce yükü bulduğuna hiç kuşku yoktur.
Elektriğin iletimi sırasında akım geçişi ile direnç üzerinde
enerji ısı olarak harcanır. Bu durumda elektrik iletim
hatlarında özellikle kontak noktalarındaki ısı artışları o nokta
için bir direnç olduğunun göstergesidir. Kabloların birleşme
noktalarında, kontak noktalarında, baraların vidalarında,
sigorta yuvalarında termik şalterlerin vidalarında bu
korozyonlar ısınmalara sebep olurlar. Bu ısınmalar termal
kamera ile gözlenerek noktasal tespitler yapılabilir. Ve yapılan
bu kestirimci bakım sonrası planlı zamanlarda probleme sebep
olan olumsuz durum ortadan kaldırılabilir.
Normal yük dengesiyle ilişkili olmayan meselelere bağlı
biçimde bir veya daha fazla faz veya parça farklı bir sıcaklığa
sahip olduğu zaman termal sıradışı bir durum mevcut olabilir.
Örneğin anormal biçimde yüksek direnç bir bağlantı
noktasında ısınma olarak sonuçlanır. Bununla birlikte arızalı
ve bu nedenle güç verilmemiş bir durumdayken bileşenler
daha soğuk görünebilir. Açık bir elektrik kutusu bir termografi
uzmanını çeşitli risklere maruz bırakabilir. Elektrik
çarpmasından dolayı ölüm genellikle mesele değildir çünkü
termografi temas gerektirmemektedir.
Teorik ve bilimsel verilerden sonra hayatımızdaki termal dünyadan bahsedelim...
3. TERMAL KAMERA UYGULAMALARI
Termografi ve termal görüntüleme elektrikli ekipmanları
ve süreç ekipmanlarını denetlemek, sağlık, savunma ve bina
tanılamaları için kullanılabilir. Elektrikli ekipmanlar motorları,
dağıtım ekipmanlarını ve trafo merkezlerini içerir. Süreç
ekipmanları otomatize üretim ve montaj ekipmanlarını kapsar.
Bina tanılamaları, çatıdaki rutubeti kontrol etmeyi, hava
sızıntısına yönelik olarak bina yalıtımı incelemelerini ve nem
algılamasını için alır. Yalıtım ise duvarların, çatıların ve
döşemelerin içine yerleştirilmiş bina termal çevre kaplama
malzemelerini kapsar.
2.3. Termal Kameralarda Sıcaklık
2.3. Termal Kameralarda Sıcaklık
Açıklama : Uydu'dan Termal Görüntü
Termal kameralar görüntü oluşturabildikleri belli bir
sıcaklık aralığına sahiptirler. Her sıcaklık değerinde farklı IR
yayılımlar olduğu ve her IR yayılımın farklı dalga boyuna
sahip olmasından dolayı da bu objektifler belli sıcaklık
aralıklarında görüntü verebilirler. Bu kameralarda kullanılan
objektifler çok küçük sıcaklık farklarını yakalayabilen
(0.01 °C gibi) ve bu farklılıktan görüntü oluşturabilen
özelliklerdedir.
Isıl kızılötesi görüntüleyiciler kızılötesi dalga boyundaki
enerjiyi görünür ışık video ekranına dönüştürürler. 0º
Kelvin’in üzerindeki tüm cisimler ısıl kızılötesi enerji yayarlar
bu yüzden pasif olarak tüm objeleri ortam ışığından bağımsız
olarak görebilirler. Bununla beraber, birçok ısıl görüntüleyici
sadece -50ºC’ den daha sıcak cisimleri görebilirler.
Isıl ışınımın spektrumu ve miktarı cismin yüzey
sıcaklığına güçlü şekilde bağlıdır. Buda bir ısıl kameranın bir
cismin yüzey sıcaklığını görüntülemesini mümkün kılar.
Bununla birlikte, diğer etkiler, bu tekniğin doğruluğunu
kısıtlayan ışınımı etkiler. Örneğin ışınım sadece cismin
sıcaklığına bağlı değildir, aynı zamanda cismin salım gücünün
de bir fonksiyonudur. Ayrıca ışınım etraftaki cisimlerden gelir,
cisimden yansır ve cismin ışınımıyla yansıyan ışınım
atmosferin soğurmasından da etkilenir.
Infrared ışın (IR) -273°C’nin üzerindeki her nesnenin
yaydığı sıcaklığı alabilir. Infrared ışını insan gözü göremez
ama termal bir kamera görebilir. Yaydıkları sıcaklığın
miktarını göstermek için nesnelerin fotoğraflarını çekebilir. Bu
tür resimler nesnenin sıcaklık düzeyini harita renkleriyle
gösterir.
Kask üzerinde kullanılmak üzere dizayn edilmiş olan
termal kameralar daha yüksek sıcaklıklarda da çalışabilir.
İtfaiyeciler için üretilmiş olup, yoğun dumanlı ve kapalı
ortamlarda yangın kaynağına kolayca ulaşma imkanı sağlar.
2.2. Termal Kameralarda Çözünürlük
2.2. Termal Kameralarda Çözünürlük
Açıklama : Sıvı Nitrojen
Sıvı Nitrojen Deneyi : Ulaşmak İçin Tıklayın.
Modern termal kameraların görüntüleri ve kullanımları
normal kameralarla benzerlikler taşımaktadır. Normal
kameralarda kullanılan CCD ve CMOS imaj sensörleri
görünebilir ışıkları alabilecek şekilde tasarlanmışlardır,
infrared ışığa karşı duyarlı değildirler. Bu yüzden birçok
termal görüntüleme kamerası özellikle bu iş için üretilmiş
focal plane arrays ( FPA ) imaj sensörler kullanmaktadırlar.
FPA’lar daha uzun dalga boylarına cevap verebilmektedirler.
Termal kameralarda yapısal farklılıkları olmasına rağmen
sonuçta normal kameralar gibi görüntü oluşturdukları için
oluşturulan görüntünün çözünürlüğü analiz açısından
önemlidir. Teknolojinin gelişimi ile beraber 160x120 piksel
çözünürlükte görüntü oluşturabilenlerin yanı sıra 320x240
piksel boyutta görüntü oluşturabilen kameralar pazarda yer
almaktadır. Termal kamera konusunda 1950'den bu yana
yapılan çalışmalar da 640x480 çözünürlüklü kameraların
üretimine ulaşılmıştır. 640x480 pixel çözünürlük şuan en iyi
termal kamera çözünürlüğüdür. 640 x 480 = 307.200 piksel ile
daha uzaktan daha fazla detay görmenizi sağlar.
Çözünürlükleri normal optik kameralardan düşüktür. En sık
kullanılan çözünürlük değerleri;
160×120
320×240
640×512' dir.
Çözünürlük arttıkça maliyet oldukça artmaktadır.
Termografik kameralar görünür spektrumu gösteren
kameralara göre oldukça pahalıdır ve en son modelleri
genellikle ithalat sınırlamalıdırlar. Eski nesil ışınımölçerler
(Bolometre) veya daha duyarlı modeller (InSb gibi) kriyojenik
soğutma isteyebilmektedirler . Bu işlem minyatür Stirling
döngülü buzdolapları veya likit nitrojen ile yapılabilmektedir.
 |
| Minyatür Stirling Döngülü Buzdolabı |
2.1.3. Elektronik Sinyal İşleme Birimi
2.1.3. Elektronik Sinyal İşleme Birimi
Termal kamerayı diğer görüntüleme cihazlarından ayıran
en büyük özelliklerinden biriside sahip olduğu analiz
yazılımlarıdır. Analiz yazılımı sayesinde bilgisayar ortamında
çekimi yapılan objelere ait problemlerin tespiti yapılabilir.
Ortama göre farklılıkları veya eşdeğer noktaların birbirlerine
göre farklılıkları tespit edilebilir. Bunlar belli formatlarda
raporlar haline getirilerek bakım ekibi tarafından anlaşılır
raporlar haline çevrilebilir. Analiz sırasında çekimi yapılan
materyalin tipinin ne olduğu doğru girilir ise sonuçlar son
derece hassas bir şekilde alınabilir. Bacada kullanılan
topraktan imal edilmiş bir tuğla ile paslı bir metal gövdenin
veya parlak bakır bir elektrik sistemi barasının infrared
yayılımları bir olmadığı için çekimi yapılan materyalin yayılım
oranı doğru girilmelidir. Her materyalin infrared yayılımını
bilmemiz bazen mümkün olmayabilir. Bu durumda analiz
yazılımı sayesinde doğada bulunan hemen hemen tüm
materyal tiplerinin infraed yayılımları bulunabilir.
Objelerin kızılötesi spektrumda ışıma oranı yani ısı yayım
katsayısına emissivity denir .Her obje farklı ısı yayım oranına sahiptir.
Bu değer 0.0 iletimsiz, 1.0 iletimli arasında
değerlendirilmektedir. Siyah bir nesnenin emissivity değeri
1.0’dır. Diğer bütün nesneler için ise emissivity değeri 1.0’ın
altındadır.
2.1.2. Dedektör, Soğutucu Birimi
2.1.2. Dedektör, Soğutucu Birimi
Normal kameralar görüntüyü ışık sayesinde oluştururken
termal kameralar görüntüyü ısı sayesinde oluştururlar. Benzer
şekilde insan beyni ve gözü görüntüyü oluşturmada renkleri ve
ışığı kullanırken renk farklılıkları önemlidir. Beyaz bir duvar
önünde bulunan beyaz bir objenin fark edilmesi son derece
zor olduğu gibi ortam sıcaklığına eşit bir sıcaklıktaki bir
objenin termal kamera ile görüntülenmesi de son derece
zordur. Bu tür kameralarda kullanılan dedektörler çok küçük
sıcaklık farklarını yakalayabilen (0.01 °C gibi) ve bu
farklılıktan görüntü oluşturabilen özelliklerdedir. Ayrıca
görüntü oluşturabildikleri belli bir sıcaklık aralığına
sahiptirler. Her sıcaklık değerinde farklı IR yayılımlar olduğu
ve her IR yayılımın farklı dalga boyuna sahip olmasından
dolayı da bu dedektörler belli sıcaklık aralıklarında görüntü
verebilirler.
2.1.1. Optik Mekanik Birimler
2.1.1. Optik Mekanik Birimler
 |
| Açıklama : Optik Birim |
Tipik termal kameralar merceği, mercek muhafazasını,
ekranı, dedektör ve işleme elektronik cihazlarını, kumanda
araçlarını, veri depolama cihazlarını, veri işleme ve rapor
oluşturma yazılımını içeren çok sayıda ortak bileşenden
oluşur. Bu bileşenler termal görüntüleme sisteminin tip ve
modeline bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
Termal kameraların en az bir merceği vardır. Görüntüleyici
bir mercek kızılötesi ışınımı alır ve bunu kızılötesi bir
dedektör üzerine odaklar. Dedektör cevap verir ve elektronik
bir görüntü oluşturur. Termal bir kameranın üzerindeki
mercek, gelen kızılötesi ışınımı dedektör üzerine toplamak ve
odaklamak için kullanılır. Çoğu uzun dalga boylu termal
görüntüleyicinin mercekleri germanyumdan (Ge) yapılmıştır.
İnce yansıma önleyici astar tabakaları, merceklerin geçirimini
arttırır.
Termal bir kameranın üzerine konumlandırılmış sıvı kristal
görüntülü (LCD) inceleme ekranı üzerinde, termal bir görüntü
açığa çıkarılır. Çeşitli saha konumlarında karşı karşıya kalınan
farklı aydınlatma koşulları altında kolayca incelenebilmesi için
LCD inceleme ekranı, yeterince geniş ve parlak olmalıdır. Bir
görüntü sık sık batarya şarjı, tarih, saat, hedef sıcaklığı
görülebilir ışıklı görüntü ve sıcaklığa ilişkin bir renk
spektrumu anahtarı gibi bilgilerde sağlayacaktır.
Dedektör ve işleme elektronik cihazları, kızılötesi enerjiyi
işleyerek kullanılabilir bilgiye dönüştürmek için kullanılır.
Hedeften gelen termal ışınım, genellikle elektronik yarıiletken
bir malzeme olan dedektör üzerine odaklandırılır. Termal
ışınım, detektörden gelen ölçülebilir bir tepki üretir. Bu tepki,
termal görüntüleyicinin gösterme ekranında termal bir görüntü
oluşturmak üzere, termal görüntüleyici içinde elektronik
olarak işlenir.
Ekran üzerindeki termal bir görüntüyü düzeltmek için
kumanda araçları ile çeşitli elektronik ayarlamalar yapılabilir.
Sıcaklık aralığı, termal ölçüm menzili ve seviye, renk paletleri
ve görüntü birleştirme gibi değişkenlere elektronik ayarlamalar
yapılabilir. Ayarlamalar aynı zamanda yayma kuvvetine ve
yansıtılan arka plan sıcaklığını da yapılabilir.
Termal görüntüleri ve ilişkin verileri içeren elektronik
dijital dosyalar, farklı tiplerde elektronik hafıza kartları veya
depolama ve transfer cihazlarında depolanır. Pek çok kızılötesi
görüntüleme sistemi tümleşik, görülebilir ışıklı bir kamera ile
elde edilmiş bir görsel imajın yanında tamamlayıcı ses veya
metin verilerinin depolanmasına da izin verir.
Kaydol:
Kayıtlar (Atom)