Thermografie, een warme kijk op de wereld

In de meeste gevallen wordt temperatuur gemeten met een thermometer. Thermometers zijn er in verschillende uitvoeringen en volgens verschillende meetprincipes, maar in de meeste gevallen moet er contact met het medium worden gemaakt om de temperatuur te kunnen meten. Temperatuur kan ook contactloos gemeten worden door het meten van de infrarode straling. Het verkrijgen en analyseren van deze uit infrarode straling verkregen thermisch informatie heet thermografie.

De grondleggers van thermografie

In 1666 ontdekte Isaac Newton dat wit licht bestaat uit een spectrum van licht met verschillende golflengtes. Newton toonde met zijn prisma-experiment aan dat wit licht is samengesteld uit alle kleuren van de regenboog. Het ontleden van die kleuren bleek niet mogelijk en samengevoegd leveren deze dus kleuren weer wit licht op. In 1800 ontdekte William Herschel dat deze kleuren ook een verschillende temperatuur hebben. Blauw is het koudst en rood is het warmst. Daarbij ontdekte hij ook in het deel van het spectrum dat voorbij het rood lag nog een hogere temperatuur en concludeerde dat in dit deel van het spectrum er een licht bestond dat niet voor het menselijk oog waarneembaar is. Het infrarode licht.

Hoe werkt thermografie?

De Temperatuurmetingen zijn op basis van temperatuurverschillen op een relatieve temperatuurschaal (0 K = -273°Celsius).
Elk object of medium boven het absolute nulpunt zendt infrarode straling uit. Hoe hoger de temperatuur hoe meer infrarode straling wordt uitgezonden. De infrarode straling is opgebouwd uit de som van de opgenomen, doorgelaten en gereflecteerde straling. Afhankelijk van het oppervlak van het object wordt meer of minder straling uitgezonden en/of gereflecteerd. Dit is de emissiviteit. Voor IR straling uit de omgeving (b.v. halogeenlamp of zon) die reflecteert op het te meten object moet gecompenseerd worden.

Meetapparatuur

De hoeveelheid infrarode straling (temperatuur) kan gemeten worden met een thermografische camera. Het optiek van een thermografische camera bestaat uit een detector die de golflengte analyseert. De werking van de detector berust op de Wet van Wien. De thermografische camera geeft een visuele weergave van de heersende temperaturen. Deze weergave heet een thermogram en lijkt op een gewone foto, maar is radiometrisch. In een thermogram wordt de temperatuurschaal weergegeven om een kleur toe te kennen aan een temperatuur. In een duidelijk thermogram heeft een lage temperatuur een donkere kleur (net geen zwart) en een hoge temperatuur een lichte kleur (net geen wit).

Waaraan moet voldoen?

In 95% van de gevallen kan worden volstaan met een kwalitatieve meting: zijn er afwijkingen (temperatuurverschillen) ten opzichte van de rest en waar bevinden die zich. Bij de overige 5% van de gevallen gaat het om kwantitatieve metingen, waarmee de ernst van de afwijking zal worden vastgesteld. Om tot een nauwkeurige meting te kunnen komen, zullen er compensaties plaats moeten vinden voor omgevings- en objectinvloeden door het instellen van parameters. Belangrijke parameters zijn emissiewaarde, de achtergrondstraling en de range waarin gemeten wordt. Verder is een scherpe afbeelding van belang met een goede compositie.

Toepassingen van thermografie

Inmiddels zijn er voor thermografie vele toepassingen. De voornaamste toepassingsgebieden zijn er voor toestandsafhankelijk onderhoud in de industrie, elektrotechnisch- en mechanisch onderhoud. Brandweer gebruiken thermografie om door rook heen te kunnen kijken en zo brandhaarden en slachtoffers te kunnen lokaliseren. Beveiligingsbedrijven en politie gebruiken thermografie om verdachten te lokaliseren of op te sporen. Meer specifiek wordt thermografie toegepast voor kwaliteits- en procesbewaking, niet destructief- medisch- en veterinair onderzoek.

Waarom is thermografie zo bruikbaar?

Thermografie is contactloos en daarom kan op (veilige) afstand worden meten. Er wordt gemeten in twee dimensies en het is real-time. Het is een snelle meetmethode en er kan tijdens bedrijf situaties worden gemeten. De plaatjes zijn duidelijk en goed te interpreteren. Een beperking van thermografie is dat de meting een momentopname is en hiervoor een representatieve situatie en belasting noodzakelijk is. Het is niet mogelijk om door materialen heen te kijken.