Termal kamera

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 ama çok çeşitli sektörlerin de kullanımına açıktır. Özellikle ısıya güdümlü füze, gece görüş sistemleri ve benzeri askeri tekniklerin gelişmesi ile önemi artmıştır.

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.

Bu cihazların çektiği fotoğrafta sıcak bölgeler açık renk, soğuk bölgeler ise koyu renk le gösterilir. En soğuk bölgeyi mavi, en sıcak bölgeyi ise sarı gösterir. Ortamın sıcaklığına göre maviden sarıya ya da kırmızı renk kullanarak geçer.

Tüm nesneler eğer -273 C° üzerinde ise termal enerji yaymaktadır. Bu da nesnelerin sıcaklığına 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.

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. Her objenin ısı yayımı farklılık gösterir buna emissivity denir ve 0 ile 1 arasında değişir. Siyah hariç tüm nesneler 1'in altında, siyahta ise emissivity 1'dir.

Bu cihazlar görüntü oluşturmak için belli bir sıcaklık aralığına sahiptir. Sıcaklığına göre de IR yayılımları vardır ve her IR yayılımın 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.

Termal kameralar günümüzde ustalar tarafından sıklıkla su kaçak tespiti ve su kaçağı bulma hizmetlerinde kullanılmaktadır yüksek hassasiyetle ısı farkına ayıran bu kameralar zeminde olan ıslaklık nemlenme ve rutubetleri kolaylıkla tespit ederek su kaçıran borunun yerini bulmaktadır.^[1]^[2]

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 °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 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 dalgaboyuna 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 ve bu mercek önce kızılötesi ışınımı alır ve dedektöre odaklar ve dedektör de 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.^[1]^[2]

Kullanım alanları

Askeri ve sivil alanlarda yaygın olarak kullanılan kamera sistemleri ısıl değişkenliklerin tespite yaradığı hemen hemen her alanda kullanılırlar. Canlı varlıkların tespiti askeri uygulamaların en büyük ayağı iken ısı kaçakları ve istenmeyen ısı üretimleri sivil kullanımda daha yaygındır. Sıralamak gerekirse,

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 kaçağı tespiti, rutubet nem kontrolü olarak listelenebilir.

Ayrıca bakınız

Termografi
Kızılötesi
Elektromanyetik Tayf
Radyasyon

Kaynakça

^ ^a ^b Faundez-Zanuy, M. and Mekyska, J.,”On the Focusing of thermal images”, Pattern Recognition Letters 32 (2011) 1548–1557.
^ ^a ^b Kosikowski, M. and Suszynski, Z.,”Processing and recognition of the thermal images using wavelet transforms”, Microelectronics Reliability 51 (2011) 1271–1275.