Rys. 1 Budowa ludzkiego oka

Oko ludzkie umożliwia nam zdobywanie bardzo dużej ilości informacji o otoczeniu, o odległościach, kształtach, ruchach oraz barwach, dzięki czemu możemy bezpiecznie poruszać się w przestrzeni oraz analizować obserwowaną sytuację.

Rys.2 Zakres fali widzialnych

Jednak nie wszystkie organizmy widzą tak samo, natura dostosowała sposób widzenia do potrzeb poszczególnych organizmów. Węże posiadają możliwość widzenia fal podczerwonych, za pomocą jamek termicznych, dzięki którym wąż wykrywa nawet minimalne zmiany temperatury.
Zmiany te wywołane są przez stałocieplne zwierzęta (myszy, ptaki), a także te zmiennocieplne (jaszczurki, żaby) ponieważ temperatura ich ciała jest nieco wyższa od temperatury otoczenia. Jamki skierowane są tak, aby wąż mógł określić odległość jak i wielkość swojej ofiary nawet w warunkach ograniczonej widoczności lub ciemną nocą. Organy te wykrywają różnice rzędu 0.001°C.

Rys. 3 Różnice ciepła na ciele ptaka

Teraz już możemy zrozumieć zasadę działania kamery termowizyjnej, która naśladuje i łączy pracę oka i jamek termicznych węży. Promieniowanie cieplne emitowane jest przez istoty żywe, zbiorowisko kropel cieczy, powierzchnię ciała stałego w obserwowanej przestrzeni czyli przez każdy obiekt, którego temperatura przekracza zero absolutne(-273, 15°C).

To promieniowanie przechodzi przez soczewkę i skupia się na detektorze. Współczesne detektory budowane są jako matryce pojedynczych detektorów, zwanych pikselami. Każdy z poszczególnych detektorów przetwarza padające na niego promieniowanie na sygnał elektryczny, który zmienia się zależnie od intensywności promieniowania podczerwonego. Sygnał ten jest przekształcany do postaci cyfrowej i wtedy już widzimy go na wyświetlaczu kamery (zdjęcie termowizyjne, termogram).

Kamera termowizyjna może być wykorzystana przez człowieka do różnych celów. Dzięki niej możemy zidentyfikować wady izolacji termicznej budynków,
uzyskać wiele informacji na temat wykonania prac budowlanych i jakości użytych materiałów oraz strat ciepła w naszych domach. Pozwala na łatwą lokalizacja rur
z ciepłą wodą oraz wycieków i nieszczelności, miejsc pęknięć sieci grzewczej i wodociągowej. Kamera termowizyjna czyni nas tak przebiegłym i skutecznym w oszczędzaniuenergii cieplnej jak przebiegły i sprytny potrafi być wąż w złapaniu i pochłanianiu „ciepła” ;)

Rys.4 Różne temperatury na elewacji budynku pozwalają na wykrycie wad.

Patrycja Surówka

Źródła:
Rys.1 pobrane z kck.wikidot.com
Rys2.-Rys.4 własne materiały

Znajdujące się w domu miejsca narażone na pleśń często są przyczyną niekorzystnych wpływów na zdrowie ludzi w postaci uszkodzeń i zaburzeń czynności wielu organów i układów, w tym układu oddechowego, nerwowego, immunologicznego, a także układów hematologicznych i skóry. Dobrą wiadomością jest to, że rozwiązanie tego problemu jest łatwe- wystarczy zlokalizować miejsca narażone na działanie wilgoci. Idealnym urządzeniem do tego celu jest kamera termowizyjna.

Rys.1 Zawilgocony narożnik w budynku, który powoduje pleśń i rozwój grzybów

Dzięki badaniu kamerą termowizyjną dostajemy obraz – termogram czyli rozkład temperatur na badanej powierzchni zewnętrznej. Termogramy ukazują nam miejsca chłodniejsze poprzez skalę temperatur i odpowiadające jej kolory. Im zimniejsze miejsca na powierzchni ścian wewnętrznych budynku tym kolory „chłodniejsze”- ciemno niebieskie.
Kamera termowizyjna szybko pozwala zlokalizować takie miejsca, a co najważniejsze jest to pomiar bezinwazyjny.
Chłodne miejsca są przyczyną przesiąkania wody przez dach lub taras, a w zimnej porze roku także wykraplaniem pary wodnej zawartej w powietrzu na chłodniejszych fragmentach ścian i okien.

Rys.2 Wady w szczelności otworu okiennego

Gromadzenie się pary wodnej w materiałach budowlanych prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości oraz stworzenie mikroklimatu idealnego do powstania oraz rozwoju pleśni i grzybów.

Na etapie gdy objawy problemu nie są jeszcze widoczne gołym okiem, a łatwo dostrzegalne dla oka kamery termowizyjnej, rozwiązanie problemu polega na poprawie izolacji, zlikwidowaniu przyczyn wszelkich nieprawidłowości w instalacjach ogrzewania, zaopatrzenia w wodę użytkową, klimatyzacji lub wentylacji. Zignorowanie tego problemu może skutkować znacznie wyższymi kosztami i nakładem pracy.

Kamera termowizyjna dzięki dużej czułości termicznej pozwala zlokalizować nawet niewielkie zawilgocenie na powierzchni obserwowanej ściany. Im wcześniej odkryjemy problem tym łatwiejsze będzie stworzenie w naszym domu odpowiednich waunków mikroklimatu dla osób, które kochamy, bez narażania ich na pogorszenie zdrowia oraz choroby. Zadbajmy o klimat naszego domu, aby był dla nas odpowiedni.

Rys.3 Błędne wykonanie narożnika – obniżona temperatura ściany

Kamera termowizyjna opiera się na rejestrowaniu promieniowania podczerwonego, które jest niewidzialne dla ludzkiego oka. Każdy obiekt, którego temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego czyli od temperatury 0 K (-273,15°C) jest źródłem ciepła i emituje promieniowanie podczerwone. Nawet ciała, które wydają się nam bardzo zimne, takie jak kry lodu na Antarktydzie, również są źródłem tego promieniowania.

Rys. 1 Zdjęcie wykonane kamerą termowizyjną, które daje nam możliwość rozpoznania miejsc cieplejszych bądź zimniejszych.

Kamera ta lokalizuje i określa wielkość występowania promieniowania podczerwonego emitowanego przez dany obiekt. Efektem badania są zdjęcia zwane termografami - obraz cieplny w postaci mapy pokazującej rozkład temperatur, w której każdy piksel posiada swoją wartość temperatury.
Kamera termowizja jest więc rodzajem termometru działającego na odległość, który ma możliwość przedstawienia naszym oczom znacznie więcej, aniżeli jesteśmy w stanie zobaczyć.

Analizę budynku kamerą termowizyjną można wykonać zarówno od zewnątrz budynku, jak i od środka poszczególnych jego pomieszczeń. W obu przypadkach będziemy mogli dostrzec mostki termiczne czyli „dziury”, przez które ucieka cenne ciepło. Gdy wykonujemy pomiar w ogrzewanym pomieszczeniu miejsca ucieczki ciepła są na termogramach pokazywane, jako miejsca zimniejsze i zazwyczaj mają kolor ciemny - niebieski, zgodnie ze skalą temperatur.

Natomiast jeśli pomiary wykonywane są na zewnątrz budynku lub w pomieszczeniach nieogrzewanych ma miejsce odwrotna sytuacja. Wówczas wadliwość izolacji termicznej lub wpływ wilgoci jest pokazywany jako miejsca cieplejsze i jednocześnie – jaśniejsze na zdjęciach.

Rys. 2 Skala temperatur na termogramie mieści się w przedziale od 26.05°C – 6.84°C (barwa jasna oznacza miejsca posiadające wysoką temperaturę, barwa ciemna – niska temperatura).

Możliwości wykorzystania kamery termowizyjnej:
- sprawdzenie poprawności wykonania izolacyjności termicznej fundamentów domu
- wykrywania wad ogrzewania podłogowego i niedrożność tradycyjnej instalacji grzewczej
- lokalizacji miejsc, które ukrywają pod tynkiem: zamurowane okna, wyloty kominów wentylacyjnych
- kamerę termowizyjną można między innymi wykorzystać do ustalenia czy ramy stolarki okiennej i drzwiowej są poprawnie osadzone na ościeżach – tak,
by nie dochodziło do ucieczki ciepła
- można ją stosować do określania strat zimna - w przypadku klimatyzacji
- wykrywania pęknięć lub przerwy w uszczelnieniach budynku
- lokalizacji wilgoci przenikającej przez spoiny i pęknięcia w dachach, sufitach i ścianach, która pozostaje w nich uwięziona, co powoduje gnicie
struktury budynku i powstawanie pleśni
- kamery termowizyjne doskonale nadają się do badania jakości wykonania izolacji cieplnej, oraz zbadania czy zastosowane materiały
w pełni odpowiadają za izolację cieplną
- wykrywanie miejsc nawiewu zimnego powietrza przez gniazdka elektryczne, oraz kratki wentylacyjne
- ocena, w jakim stopniu potrzebny jest remont budynku

Skorygowanie tych błędów i wad w sposób znaczący zwiększa sprawność energetyczną oraz strukturalną integralność budynku.

Szczególnie ważne są miejsca niewidoczne po zakończeniu budowy, które mogą mieć znaczący wpływ na koszty eksploatacji budynku.

Rys.3 Otwory okienne i drzwiowe źle uszczelnione są miejscami największej straty ciepła w budynku

Regularne kontrole struktur za pomocą kamery termowizyjnej od wewnątrz i od zewnątrz pomagają szybko zlokalizować miejsca, gdzie występują mostki termiczne. Oczywiste jest także, że znając źródło i przyczynę strat ciepła – zdecydowanie łatwiej jest z nimi walczyć i starannie zaplanować działania zmierzające do ograniczenia strat energii cieplnej.

Przedsiębiorstwa specjalizujące się w badaniach termowizyjnych budynków mieszkalnych starają się propagować wśród deweloperów, wykonawców i osób indywidualnych ideę kontroli wykonywanych prac przy użyciu kamery termowizyjnej. Staramy się uświadamiać wszystkim, że takie badania przed zakończeniem prac pomagają wwyeliminować wiele niedociągnięć. Sprawdzenie budynku pozwala na usunięcie ewentualnych błędów, w momencie gdy jest jeszcze czas na wprowadzenie poprawek. Pamiętajmy, że badania termowizyjne są wsparciem dla budownictwa.

Patrycja Surówka

Właściciele koni od wieków używają własnych rąk do identyfikacji różnic temperatury swoich koni, jako źródła wskazania problemów zdrowotnych. Ludzki dotyk nie może wykryć zmian w temperaturze poniżej dwóch stopni Celsjusza. Nowoczesna kamera termowizyjna może wykryć różnice temperatury mniejsze niż 0.03 stopnie Celsjusza. W trakcie identyfikacji pozwala na dokładniejsze wykrycie problemów zdrowotnych związanych z temperaturą. Koński konsultant termograficzny Lynne Boyes szybko wykorzystał potencjał technologi i wprowadził ofertę termograficznego przeglądu w jego firmie ThermoZone w Kwa-Zulu Natal Midliands, która jest specjalistycznym i poważnym centrum dla koni w Południowej Afryce. „Kamera termowizyjna jest profesjonalnym narzędziem służącym do wyróżnienia obszarów problemowych oraz może być postrzegana jako system wczesnego ostrzegania w celu identyfikacji kłopotów jakie zaczynają się pojawiać. Pozwala to na wczesne leczenie i zapobieganie dalszym poważnym obrażeniom.”

Według Boyes kluczem do termografii koni jest spojrzenie na asymetrię wzorów termicznych. „Korpus jest zaprojektowany do bycia w równowadze także oba boki konia powinny wykazywać identyczne wzorce termiczne. Nieprawidłowości są pokazane jako gorące lub zimne miejsca, wskazując zapalenia lub urazy neurologiczne. W niektórych przypadkach dolegliwość może być wykryta nawet dwa tygodnie przed pojawieniem się oznak niepokoju u konia". 

Do końskiej kontroli termograficznej Boyes używa kamery termowizyjnej FLIR E60bx. „Kiedy sprawdzałem dostępne kamery termowizyjne zdałem sobie sprawę, że potrzebuję kamery z odpowiednią jakością obrazu i czułością termiczną. Kamera termowizyjna FLIR E60bx o rozdzielczości 320x240 pikseli i czułości termicznej poniżej 50mK dostarcza dokładnie taką jakość obrazu, jakiej potrzebuję, przy bardzo konkurencyjnej cenie. Dodatkową zaletą jest to, że można ją obsługiwać samodzielnie jedną ręką. Oznacza to, że mam drugą rękę wolną do obsługi konia. "

Użyteczne funkcje

"Kolejną przydatną funkcją jest nagrywanie głosu", kontynuuje Boyes. "Funkcja ta pozwala mi nagrywać komentarze głosowe, więc nie muszę trzymać pióra i arkusza papieru. Łączność WiFi FLIR E60bx do przenoszenia obrazu z kamery termowizyjnej na tablet również okazały się bardzo pomocne. Korzystając z tableta mogę zrobić raporty na miejscu , niemal w czasie rzeczywistym, więc tym samym mogę poświęcić więcej czasu na robienie tego, co kocham, pracując w dziedzinie kontrolnej koni. "

 
Rys.1 Kamery termowizyjne mogą być wykorzystywane do wykrycia zakażenia, uszkodzenia w tkankach miękkich, takich jak mięśnie i ścięgna i innych problemów zdrowotnych.

Rys.2 Ten oto obraz termiczny pokazuje wzór typowy określający stan znany jako tzw. kissing spine (całujące się wyrostki kolczyste). Diagnozę potwierdzono badaniem rentgenowskim.

Boyes zaczął badać termografią konie kilkadziesiąt lat temu. "Czytałem artykuł o termowizji i jej stosowaniu w znalezieniu problemów u koni. To co przeczytałem wywarło na mnie absolutne wrażenie. To było jeszcze przed rozpowszechnieniem internetu, więc pozyskanie informacji na temat termografii koni było bardzo ograniczone. Udało mi się jednak dowiedzieć, jaka była cena kamery termowizyjnej. Najgorsze było to, że przekraczała ona mój budżet. Więc ten pomysł został zostawiony na półce, ale nie całkiem zapomniany."

Niedrogie kamery termowizyjne

"W ostatnich latach spotkałem kilka przypadków, w których rzeczywista dolegliwość nie została określona, a właściciel powiedział, że koń nie wskazywał oznak bólu", kontynuuje Boyes. "Z powodu bólu spowodowanego przez uszkodzenie, koń zrekompensuje swoje stanowisko, aby złagodzić szkody bólu. Ta zmiana postawy często powoduje ból w innych częściach ciała zwierzęcia. Nazywa się to ''wspomniany ból" przez lekarzy weterynarii. Wspomniany ból, nieleczony może stać się poważnym problemem dla konia. Obszary te nie są widoczne, ale są związane ze zwiększonym ciepłem w obszarach dotkniętych tym problemem. Chciałem mieć dodatkowe narzędzie, aby pomogło mi ocenić ten rodzaj obrażeń, więc mój pomysł wykorzystania termografii powrócił. "

Rys.3 Na tym termicznym obrazie przednie lewe kopyto pokazuje większe ciepło, które okazało się być spowodowane przez ropień.

Rys.4 Obraz termiczny z prawej strony przedstawia kopyta konia po leczeniu, oba są w tej samej temperaturze.

W internecie udostępniane informacje są łatwo dostępne, Boyes był w stanie wykonać kilka bardzo dokładnych badań na temat termografii koni za pomocą dostępnych urządzeń. "Byłem zaskoczony, że ta technologia stała się tak niedroga w ostatnich latach. Moje badania wskazują również, że wielu profesjonalnych i wiarygodnych termograferów obecnie pracuję w przemyśle związanym z koniami z zastosowaniem kamery termowizyjnej FLIR. Zamówiłem kamery termowizyjne FLIR E60bx ponieważ oferują najlepszą jakość aparatu, na jaką mogłem sobie pozwolić budżetowo, a co więcej nadal jestem bardzo zadowolony z mojego wyboru. Termografia daje mi świeże, dobrze wyostrzone obrazy i pokazuje mi najmniejsze zmiany temperatury na ciele koni. Jest to kamera, którą dażę zaufaniem do dokładnych pomiarów termicznych za każdym razem."

Lokalne wsparcie

Dla Boyes wsparcie lokalnego dystrybutora produktów FLIR H Rohloff (Pty) Ltd, z siedzibą w Johannesburgu, było bardzo ważne. "Moja siedziba jest na samym krańcu Afryki Południowej, więc jesteśmy bardzo daleko od zakładów europejskich i północnoamerykańskich firmy FLIR. W mało prawdopodobnym przypadku problemu technicznego mojego sprzętu, byłoby finansową katastrofą jeśli problem nie mógłby zostać szybko rozwiązany. Mając lokalnego agenta jestem przekonany, że zespół FLIR będzie w stanie wymyślić plan, aby szybko otrzymać i naprawić mój sprzęt. "

Rys.5 Ten obraz termiczny pokazuje ''wspomniany ból'' w okolicy szyi, który powstał w wyniku ropniaka w przednim kopycie.

Rys.6 Skanowanie cieplne krwiaka, powstałego w wyniku przesunięcia w skoku podczas zawodów.

Dla termografii koni trzeba więcej niż tylko bardzo dobrej kamery.  "Znajomość fizjologii koni jest bardzo ważna, aby być w stanie dokładnie zinterpretować obrazy termiczne. Pracuję z końmi w taki, czy inny sposób przez ponad 40 lat. W tym czasie poznałem tajniki anatomii konia oraz jego fizjologi i zyskałem wiele praktycznych doświadczeń w leczeniu rozmaitych urazów. To daje mi doskonałe zrozumienie, na co zwracać uwagę przy interpretacji radiometrycznych obrazów koni. Istnieją również czynniki, które mogą tworzyć fałszywe odczyty lub "artefakty", takie jak ręce ludzkie dotykające skóry zwierzęcia, taki przykład w celu potwierdzenia. Należy upewnić się, że możliwość artefaktów wpływających na wyniki jest unikniona. "

Lokalny interes związany z termowizją koni szybko rośnie, według Boyes. "TermoZone świadczy usługi termowizyjne dla hodowli, wyścigów i końskich szlaków przemysłu, jak i dla wielu graczy polo, pokazów skoczków, kierowców karet i jeźdźców wytrzymałościowych w tej dziedzinie. Niektóre z naszych miejscowych kowali, fizjoterapeutów koni i hodowców bydła również korzystają z usług termograficznych ThermaZone. Chociaż termowizja koni jest stosunkowo nowa w RPA w branży jeździeckiej, znaczne inwestycje finansowe, które zrobiłem na sprzęt i szkolenia termograficzne już przynoszą liczne owoce."