Jak správně nastavit termokameru – a proč na tom záleží
Termokamera je zajímavý a velmi užitečný nástroj. Umožňuje nám vidět teplo , tedy něco, co lidské oko nevidí. Ať už ji používáme pro technickou diagnostiku, inspekci budov, elektro rozvody nebo hledání úniků tepla, platí jedno zásadní pravidlo:
Bez správného nastavení a porozumění podmínkám může termokamera lhát.
A co je horší – může to vypadat jako pravda, které nemáme problém uvěřit a udělat tím velkou chybu, která nás může stát peníze a nebo zdraví. V tomto článku se podíváme na to, jak a proč může být obraz z termokamery zkreslený, i když zařízení technicky funguje správně.
Termokamera není fotoaparát
Termokamera nesnímá teplotu přímo – snímá infračervené záření, které povrchy vyzařují. Výsledný snímek je pak přepočítáním intenzity detekovaného záření na teplotu pomocí zadaných parametrů. Aby tedy kamera ukazovala teplotu správně, musí být známé a správně nastavené minimálně parametry jako:
- Emisivita povrchu (vlastnost materiálu vyzařovat IR záření),
- Okolní teplota, která se může od pozorovaného materiálu odrazit,
- Vzdálenost objektu a atmosférické podmínky,
Bez toho může i sebelepší termokamera ukázat naprosté nesmysly. A nebude to chyba termokamery, bude to chyba nastavení a podmínek měření.
Jeden matoucí příklad z praxe: Jak je možné, že mi termokamera ukáže - 40 °C na střeše v létě?
Během jasného letního dne zamíříte termokameru na střechu s lesklým kovovým plechem (třeba rámy oken světlíků) a kamera ukáže –40 °C. Zdá se to jako nesmysl? Je kamera vadná?
Z pohledu fyziky je to naprosto správný výsledek – kamera zachytila odraz studeného nebe (vysoké vrstvy atmosféry mají efektivní zářivou teplotu okolo –40 až –50 °C). Kovové materiály s nízkou emisivitou (např. hliník, nerez, pozinkovaný plech) totiž téměř nevyzařují své teplo, ale perfektně odrážejí okolí.
Výsledkem je, že kamera nezměřila teplotu kovového rámu, ale teplotu toho, co se v ní zrcadlí. A to může být obloha, mraky nebo třeba i pozorovatel sám.
Existují i další běžné "logické nesmysly", které dávají fyzikální smysl
- Fasáda je nerovnoměrně tepelně „flekatá“, přestože na ni celý den svítilo slunce
Slunce sice celý den hřálo, ale jistě ne rovnoměrně a možná ještě nyní svítí na nějakou část fasády. Nebo jako v předchozím případě je část fasády ovlivněna odrazem otevřené oblohy. Pokud navíc měříme se špatně nastavenou emisivitou, může kamera ukázat úplně jinou teplotu, než by člověk čekal. Můžeme nabýt dojmu, že dům má špatně instalované zateplovací prvky nebo že jsou někde úniky tepla, ale pravda to být nemusí. Proto měříme domy ve chvíli, kdy slunce nesvítí a dům je v konstantním stavu, ideálně brzy ráno před východem slunce.
- Teplé okno jako místo úniku tepla
Skleněné plochy sice mají vysokou emisivitu, ale vykazují i vysokou odrazivost. Termokamera pak místo reálné teploty skla ukáže odražené teplo z interiéru nebo samotného operátora, pokud se do skla dívá pod určitým úhlem. Můžete tak díky termokameře „vidět ve skle duchy“, ale teplotu skla bez jeho povrchové úpravy nezměříte.
- Chladná část solárních panelů
Předpokládáme, že rovnoměrně osvícené fotovoltaické panely budou i na termokameře vykazovat stejnou teplotu a přitom panely, které jsou od pozorovatele vzdálenější jsou studenější. Můžeme to považovat za chybu panelů, ale ono to tak není. Jde o to, že emisivita (schopnost vyzařovat) má i úhlovou závislost a z čím většího úhlu (od kolmice) se díváme, tím nižší je intenzita detekovaného záření. V pořádku je pozorování pod úhlem max. 40° od kolmice, větší úhel už může způsobit právě tuto chybu.
- "Vadné" podlahové topení, které někde hřeje a někde nehřeje
Když je podlahové topení překryté kobercem a jiná část je pod dlažbou, může se některá část jevit na snímku jako chladnější než druhá. Každý povrch vyzařuje tepelné záření jinak, s jinou intenzitou. Topení topí všude stejně, ale schopnost toto teplo vyzařovat, závisí na povrchu (na emisivitě) a to nám ovlivňuje měření termokamerou.
Co všechno tedy ovlivňuje přesnost měření?
Pokud se má termokamera používat pro kvantitativní měření (měření teploty ve stupních Celsia), je nutné vždy nastavit:
- Emisivitu: např. 0,95 pro matné materiály, 0,10–0,30 pro lesklé kovy
- Odraženou teplotu (reflected temperature): nastavuje se podle toho, co se od povrchu odráží
- Vzdálenost: větší vzdálenost = více absorpce ve vzduchu
- Relativní vlhkost a okolní teplotu: kvůli korekci absorpce IR záření
A dodržet podmínky měření, které jsou specifické vždy pro konkrétní aplikaci. Špatně nastavené tyto parametry mohou změnit výsledek o desítky stupňů.
5. Tipy pro správné použití
- Měřte vždy téměř k povrchu – úhel ovlivňuje odraz i rozptyl záření; měření zcela kolmo může způsobit nežádoucí odraz operátora/drona/kamery
- Pokud je povrch lesklý (např. kov), překryjte ho izolační páskou s vysokou emisivitou (např. elektrikářská černá páska)
- Neprovádějte měření na přímém slunci – povrchy se ohřívají nerovnoměrně, a odrazy mohou zmást interpretaci
- Zkontrolujte, co se odraží v zorném poli kamery – to, co vidí kamera, není vždy to, co si myslíte
- Nezaměňujte vizuální podobu snímku (barevnou paletu) s přesností – barva není teplota, ale vizualizace
Závěr: Termokamera je skvělý sluha – a velmi špatný pán
Pokud termokameru použijete bez základních znalostí a správného nastavení, může vás velmi rychle a snadno oklamat – a to i ve věcech, které se zdají „logické“. Naopak s dobře provedeným nastavením a pochopením fyzikálních principů se z ní stává mimořádně přesný nástroj nejen pro detekci závad, ale i pro hlubší porozumění tepelným procesům kolem nás. Nelze očekávat, že termokamerou pouze vezmete do ruky a měříte – tak to nefunguje. Abyste mohli měření termokamerou věřit a byla pro Vás dobrým partnerem, je tedy vhodné a důležité mít kameru kalibrovanou (vědět, jakou má sama o sobě odchylku od přesných hodnot laboratoře) a také být poučeným technikem. Nabídku školení najdete na našich stránkách www.w-technika.cz a nabídku možností kalibrace na webu www.w-kalibrace.cz .
