Termal Kamera görüntüleme yöntemi olarak gözle görülmeyen IR enerjiyi (ısıyı) esas alan ve görüntünün genel yapısını IR enerjiyi göre oluşmuş renkler ve şekillerin belirlendiği görüntüleme sistemidir. Genelde güvenlik amaçlı da kullanılabilir.
Genelde güvenlik amaçlı da kullanılabilir ama çok çeşitli sektörlerin de kullanımına açıktır. Özellikle ısıya güdümlü füze, gece görüş sistemleri ve benzeri askeri tekniklerin gelişmesi ile önemi artmıştır.
Termal kameralar, elektriksel problemlerin tespitinde de kullanılır. Elektrik akımının geçişi sırasında materyalde oluşan ısınma, termal kameralar ile gözlenerek problem tespiti kolaylıkla yapılabilir. Aşırı yük altındaki güç transformatörleri, kablolar, kontak noktaları, kapasitörler, termal kamera ile gözlenerek ısınan noktalardaki problemler herhangi bir elektriksel ölçüm yapmadan tespit edilebilir.
İnşaat mühendisliği alanda ise çelik yapılarda metal yorgunluğunun tespiti, sıva altında oluşan küf nem veya çatlakların tespiti için termal kameralar oldukça avantajlı ürünlerdir. Bu cihazların çektiği fotoğrafta sıcak bölgeler açık renk, soğuk bölgeler ise koyu renk ile gösterilir. En soğuk bölgeyi mavi, en sıcak bölgeyi ise sarı gösterir. Ortamın sıcaklığına göre maviden sarıya da kırmızı renk kullanarak geçer.
Tüm nesneler eğer -273 derece üzerinde ise termal enerji yaymaktadır. Bu da nesnelerde sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Gözümüzün göremediği kızılötesi aralıkta termal enerji yayılır. Bu aralık kırmızı ışık ve mikrodalga ışınları arasındadır. Bu kameralar normal bakınca görülmeyen fakat ciddi sonuçlar doğurabilecek problemleri net olarak görebilmeyi sağlar.
Termal kameralar yüzey sıcaklıklarını ölçmek, algılamak amacıyla elektronik optik cihazlarda kullanılmaktadır. Elektromanyetik dalgalar iletimi doğrudan olmayan hareketi esnasında çıkan ısı hareketidir.
Bu cihazlar bu dalgaları ışınımı algılamak aynı zamanda ölçmek amacıyla elektronik optik cihazları kullanılır. Burada kamera canlıları vücutlardan çıkan ısı sayesinde görünür. Yani canlının yaydığı vücut ısısından yola çıkarak tespit eder ve yerlerini belirler.
Bu cihazları diğer görüntüleme cihazlarından ayıran özelliği ise analiz yazılımlarına sahip olmasıdır. Bu sayede doğadaki tüm materyal tiplerin kızılötesi yayılımları bulunabilir.
Bu cihazlar görüntü oluşturmak için belli bir sıcaklık aralığına sahiptir. Sıcaklığına göre de IR yayılımları vardır ve her IR yayılımı değişik dalga boyunda olduğu için bu cihazlar belirli sıcaklık arasında görüntü verirler. Kameradaki objektifler küçük sıcaklıkta bile sıcaklık farkını yakalayıp bu farktan görüntü oluşturan bir özelliğe sahiptir.
Özet Bölümü
Termal Kameraların Kullanım alanları
Askeri ve sivil alanlarda yaygın olarak kullanılan kamera sistemleri bunun dışında, ısıl değişkenliklerin tespitini gerektiren hemen hemen her alanda kullanılırlar:
- Buhar, basınçlı gaz, sıcak su, sıcak hava taşıyan sistemlerin kaçaklarının tespiti
- Elektrik panoları, iletim hatları, aşırı yüklenen enerji sistemlerinin bağlantı hatalarının ve gereğinden fazla yüklenip ısı yaratan yerlerinin tespiti
- Motor, rulman, dönen parçaların yağlanmamasından kaynaklanan sürtünme ve oluşturduğu yerlerin tespiti
- Konut, iş merkezi gibi binaların enerji verimliliğinin ölçülmesinde, enerji sarfiyatının düzeltilmesi için sorunlu bölgelerin tespiti
- Su kacağı tespiti
- Nem kontrolü.
Termal Kameralar Ne İşe Yarar
- Elektrik sektöründe ise, elektriksel problemlerin tespitinde kullanılır. Elektrik akımının geçişi sırasında materyalde oluşan ısınma termal kameralar ile gözlenerek problem tespiti kolaylıkla yapılabilir.
- Aşırı yük altındaki güç transformatörleri, kablolar, kontak noktaları, kapasitörler, termal kamera ile gözlenerek ısınan noktalardaki problemler herhangi bir elektriksel ölçüm yapmadan tespit edilebilir.
- İnşaat mühendisliği alanda ise çelik yapılarda metal yorgunluğunun tespiti için, sıva altında oluşan küf nem veya çatlakların tespiti içinde kullanılır.
- IR (kızıl ötesi) algılayıcılarıyla cisimlerin ısılarını algılarlar.
- Siyah beyaz veya renkli (kırmızı sıcak, siyah soğuk) gibi renklerden siyah – kırmızı arasında oluşan bir görüntü verir.
Termal Kameralarda Kullanılan Objektifler ve Dedektörler
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 objektifler çok küçük sıcaklık farklarını yakalayabilen (0.01 0C 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 olasından dolayı da bu objektifler belli sıcaklık aralıklarında görüntü verebilirler.
Askeri amaçlı olanlar genellikle doğada bulunan cisimlerin ortak IR yayılımlarının olduğu 8 ile 14 mikro metre dalga boyuna duyarlı oldukları gibi endüstriyel tipte olanlar daha düşük dalga boylarına hassas üretilirler ve daha yüksek veya daha düşük sıcaklıklarda da görüntü oluşturabilme özelliklerine sahip olabilmektedir.
Bu kameralar kamera merceği, ekranı, veri işleme, rapor oluşturma, kumanda araçları gibi yazılımları içeren optik bileşenlerden oluşmuştur. Bu kameraların en az bir merceği bulunur.
Bu mercek önce kızılötesi ışınımı alır ve dedektöre odaklar ve detektör cevap verince görüntü oluşur. Aslında mercek ışınımları dedektörde toplamak ve odaklamak amacıyla kullanılır. Termal görüntüleyicilerin çoğu uzun dalga boyuna sahip olmakla beraber bu mercekler germanyumdan yapılmıştır.
Termal Kamera Çözünürlük Özellikleri
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.
En çok kullanılan FPA çeşitleri InSb, InGaAs, HgCdTe ve QWIP’ tir. Çözünürlükleri normal optik kameralardan düşüktür.
En sık kullanılan çözünürlük değerleri
- 160×120
- 320×240
- 640×512
Çözünürlük arttıkça maliyet oldukça artmaktadır. Termografik kameralar görünür spektrumu gösteren kameralara göre oldukça pahalıdır ve en son modelleri genellikle ithalat sınırlamalıdırlar.
Eski nesil ışınım ölçerler (Bolometre) veya daha duyarlı modeller (InSb gibi) kriyojenik soğutma isteyebilmektedirler. Bu işlem minyatür stirling döngülü buzdolapları veya likit nitrojen ile yapılabilmektedir.
