Форум по тепловизорам

[mfcn]

Столкнулся со следующей особенностью тепловизора - большая погрешность в области отрицательных температур - занижение около 5 градусов в области нуля, и в экстраполяции около 10 при -20oC.
Тепловизор testo 881-2.
Интересно подтверждение таких же закономерностей для других конкретных моделей тепловизоров.

[Alexey]

Да у нас аналогичная проблема.
Тепловизор NEC 7102WV.
Опыт эксплуатации показывает, что при отрицательных температурах аппарат не достоверно измеряет температуру.
При адекватной качественной картине происходит как бы количественный сдвиг по шкале температур (например, при реальной температуре поверхности -10С, аппарат показывает -20С и тд).
Пытались решить эту проблему и калибровкой и вводом попраки на внешние условия - занижение температуры остается. (тем больше чем ниже температура).
В представительстве NEC нам ответили, что (при условии правильности проведения измерений) вероятно это неисправность тепловизора. При поверке прибора это не выявляется, так как калибровка приборов осущствляется в положительной области шкалы температур от 0,3С и выше.

[mfcn]

Видимо нет.

Как показывают наши исследования в приборе (в нашем по крайней мере) как таковой калибровки нет вообще. Есть проверка при одной или нескольких температурах, а пересчет значений осуществляется по теоретической, и не вполне верной зависимости.

Примерная кривая тепловизора получается такая:
Измеренное значение | истинное значение
-5oC | 0oC
-11oC | -5oC
-17,5oC | -10oC
-25oC | -16oC
-30oC | -20oC

Вообще, точное соотношение между измеренной и истинной температурой требует знания определенного коэффициента в расчетной зависимости тепловизора, так что для Вашего прибора цифры могут различаться.

Похоже на Ваши отклонения?

А что за задача? Холодильное оборудование?

[Alex]

Проблема актуальна тем, кто хочет получать точные значения температур при минусе. Однако от тепловизора требуется чаще распределение (разность температур) по картинке и поиск аномалий.
Ранее не замечал за Testo плохой метрологии у тепловизоров и решил проверить на нашем 881-2. На тест было пущено еще пару тепловизоров оказавшихся под рукой: Flir T425 и LAND Ti814.
Вкратце суть процедуры проверки точность измерения О градусов Цельсия. В принципе существуют черные тела с охлаждением (на эффекте Пельтье), но у нас его нет. Было решение проверить температуру тающего льда. Еще в институте мы занимались колкой льда для сосудов Дюара, поэтому с учетом коэффициента для воды/льда (0.95-0.96) можно получить достаточно точный эталон.

Так все это выглядело на фото:


А так с помощью тепловизоров:
Тепловизор Testo 881-2

Тепловизор Land Ti-814

Тепловизор Flir T425


Результаты тестирования показывают, что все тепловизоры справились и в пределах погрешности (2°С) соответствуют реперной температуре. Неточность может возникать из-за правильности установки коэффициента излучения и отраженной температуры. Также при съемке под углом а мороз возможно сильное влияние отраженной температуры неба (если навести тепловизор на небо тепловизоры обычно показывают минимально возможную температуру, которую он может измерить) , это может давать занижение. Так же надо отметить, что тепловизоры в момент эксперимента находились при комнатной температуре, наверное, если их охладить характеристики могут немного уйти.

[Alexey]

Для mfcn
Задача у нас – тепловизионная съемка ограждающих конструкций зданий.
Да действительно, у нас тоже примерно такое же занижение температуры.
Еще большое влияние оказывает время, которое мы выдерживаем прибор на улице: если сразу начать снимать то это занижение больше, а если выждать время то меньше, но все равно остается и существенное аналогично вашим цифрам.
Оно и понятно что нужно дождаться пока тепловизор примет температуру окружающей среды, поскольку там внутри есть температурный датчик, который измеряет температуру воздуха и в зависимости от нее делает пересчет измеряемой температуры. Возможно у нас этот датчик неисправен или пересчет делается неверно…
Специально такую кривую как у Вас мы не строили, просто каждый раз параллельно измеряем температуру в характерных точках пирометром (он показывает точно) и потом вовремя обработки термограмм на компьютере просто привязываемся к истинной температуре в этих реперных точках и делаем сдвиг шкалы.
А как Вы выполняете калибровку перед измерением!? Какой промежуток времени выдерживаете перед началом измерений?


Для Alex
Вы не совсем точно поняли вопрос.
Во всяком случае проведенный Вами эксперимент не имеет отношения к нашей проблеме: наш тепловизор в Вашем эксперименте также покажет температуру близкую к 0С.
Проблема в том чтобы измерять распределение отрицательных температур в диапазоне -10С -20С. При этом сам прибор также находится при отрицательной температуре воздуха. Все что касается коэффициентов излучения и отраженной температуры мы учитываем. Также вводим поправки и на влажность и температуру окружающего воздуха.
Насчет отражения ясного неба в мороз резонное предположение, но мы проводим съемку в пасмурную погоду в темное время суток и не под углом. При этом температура уходит совсем «не немного».

[Alex]

Эксперимент проводился на основании первого сообщения:

[Alexey]

можете считать что я придираюсь, но у первого сообщения была и вторая часть - ... и в экстраполяции около 10 при -20oC.
Огромная благодарность Вам если Вы, обладая в своем распоряжение несколькими различными тепловизорами, проведете так сказать вторую часть эксперимента: измерите температуру порядка -10С тепловизором, находящимся при отрицательной температуре.

[mfcn]

Alex

Измерение на воде некорректно. Я тоже наблюдал такой же результат, что на моем приборе расхождение в области нуля на воде незначительно. Но оказалось неожиданно значительным в области 50-60 градусов выше нуля.

Проблема в том, что с водой происходит конденсация (при низких температурах) и испарение (при высоких), что изменяет температуру поверхности относительно объема.
Соответственно там где тепловизор регистрирует нуль, может быть реальных 3-4 градуса выше нуля.

PS А у меня есть черное тело на Пельтье, и с сушкой воздуха. Примитивное, но работает неплохо

Реальные экспериментальные данные:
черное тело|тепловизор
35,5|35,5
11,5|9,5
5,6|2,7
0,2|-5
-7,8|-13
-12,4|-17,5
-14,7|-22
Черное тело у меня до -25, но дальше тепловизор ничего не показывает.


Alexey
Мы занимаемся той же задачей что и Вы. Т.е. тоже ограждающие конструкции. Пока имеется возможность проводим и лабораторные исследования. И именно указанный прибор и доступен для лабораторных исследований.
Температура окружающей среды учитывается тепловизором, в том числе, для определения доли отраженного излучения от всего регистрируемого излучения объекта (одновременно с коэффициентом излучения). Реально, правильно вводимая температура отнюдь не равна температуре окружающей среды. Например в ясный день, для отдельно стоящего здания это будет скорее средняя величина между температурой воздуха и радиационной температурой неба (-50 - -70 град.).
Но если Вы введете данное значение, то отклонения будут еще больше.
В свете сказанного, кажется странным, что Вы доверяете пирометру. Доверять надо контактным датчикам - термопарным или терморезистивным, и то, только в случае, если поверхность обладает достаточной теплоемкостью.

В пасмурную погоду - все полегче, но радиационная температура облаков все равно ниже, чем окружающей среды, хотя различие не столь велико.

Температурный датчик который есть в тепловизоре измеряет (должен измерять) температуру заслонки, по которой проводится автоматическая корректировка (щелкание прибора). В принципе, чем ближе температура данной заслонки к температуре объекта, тем показания будут точнее. Это верно. Проблема только в том, что, боюсь выдерживать надо часами, так как (по крайней мере у нашего прибора) не наблюдается никакой специальной системы охлаждения заслонки наружным воздухом. А вообще - мысль интересная... Отображал бы еще где-нибудь прибор данную температуру автокалибровки...

PS Сдвиг шкалы тем и плох, что не учитывает того, что чем дальше мы от точки калибровки, тем больше отклонение. Тут пересчитывать надо.

PSS Спасибо за обсуждение. Стало понятнее

Приведенные мной отклонения на практике реализовываться не будут, так как съемку проводят "остывшим" тепловизором, но до непонятной температуры. В частности сегодня регистрировал на наружной стене здания -19, там где реальная температура -15. Отклонение есть, но конечно далеко не то. И теперь мне понятно почему.

[Alexey]

Согласен, что контактный датчик в данном случае является эталоном точности, но у нас так получается, что пирометр дает результаты очень близкие к реальным (сравнивали именно с показаниями контактного температурного датчика), хотя конечно систематических исследований не проводили – просто попробовали при нескольких отрицательных температурах – совпало. Может быть, при других температурах действительно пирометр будет измерять не точно, надо протестировать. Безусловно измеряем и учитываем температуру окружающего воздуха.
Насчет сдвига шкалы, да согласен, что отклонение для разных температур будет сильнее, чем дальше от точки калибровки. В принципе есть программное обеспечение для обработки термограмм, которое позволяет ввести все температуры и делать сдвиг шкалы неравномерный с учетом температуры калибровки и тд. Но мы проанализировали, вроде бы при небольших отрицательных температурах (-10 -15, когда мы обычно снимаем), эта неравномерность не сильно большая. Кроме того в конечном счете тепловизор дает качественную картину (без применения спец методик), поэтому есть ли смысл в нашем случае стремится к абсолютной точности.
У нас калибровка в рабочем режиме производится не по заслонке, а по внутренней поверхности крышки. Я пробовал принудительно или нагревать крышку или охлаждать по сравнению с температурой окружающего воздуха, а потом калибровать. Это дает существенный эффект на получаемые результаты: сдвиг в одну или другую сторону по сравнению с реальными температурами. Но ведь это отдельная история насколько крышку надо охладить и тд.. А так наверное вы правы если очень долгое время выждать, то измерения будут более точными. Но у нас сложность в том, что аккумуляторы при низкой температуре очень быстро разряжаются..
Вам тоже спасибо за обсуждение, тоже становится понятнее.

[mfcn]

Alexey

А что у вас за пирометр (фирма, марка)? Как часто проводите его проверку/калибровку?
Нет ли существенных отклонений при измерении с улицы, при ясном небе?

По поводу спецметодик. Это и больше всего удивляет. Тепловизор, по своему устройству - много пирометров в одном приборе. Если какие-то метрологические приемы закладываются в пирометр, почему их нет в тепловизоре?

Заслонка и крышка - разные вещи. Может быть я оперирую неправильным термином, называя устройство заслонкой (мб. правильнее диафрагмой).
Разве Ваш прибор, во время измерений не щелкает переодически (раз в 10-30 секунд)? При этом, после щелка немного меняются показания. Именно этот процесс и есть автокалибровка, она проводится постоянно даже во время съемки.
По крышке вы, фактически, измеряете температуру окружающей среды не более того. Или я не понял о какой крышке речь (та которой закрывается объектив)?

Получается, что Ваш прибор не имеет внутреннего датчика температуры, раз показания зависят от измеренной температуры окружающей среды?
А что за прибор?
В нашем testo 881-2 температура окружающей среды вообще не вводится, есть только Tо - температура отраженного излучения.
Хотя вводится, но используется только в режиме поиска влаги.

По поводу разрядки аккумуляторов. Для охлаждения тепловизора (и заслонки) не обязательно его держать включенным. Можно охладить (скажем час), потом включить, немного подождать (несколько мин) и приступать к измерениям... По логике получается так...

А что за такое программное обеспечение которое умеет пересчитывать термограммы по сложным зависимостям? Если не сложно, прошу сообщить названия, так как мне подобного софта обнаружить не удалось. Столкнувшись с сабжевой проблемой я (пока один), и не обнаружив ничего подходящего, начал работу над собственным софтом для пересчета термограмм, так что могу пересчитать что-нибудь ради интереса .
Для пересчета нужно:
0. Название прибора
1. На термограмме были минимум две точки у которых точно известна температура (разные температуры, отклонение за пределами погрешности).
2. Реальное значение температуры отраженного излучения.
3. Поверхности должны быть шероховатыми.
4. Желательно знание коэффициента излучения.
5. Термограмма в BMP формате, либо понимаемая goratec/testo.
6. Настройки тепловизора при съемке (коэффициент излучения, температура отраженного излучения (или окружающей среды), смотря что задается).

Выходная термограмма будет в BMP.
Да и, тепловизор должен быть микроболометрическим 8-14 мкм (7-14, 8-13,...).

[Alexey]

Пирометр у нас Raytek
Калибровку проводили только один раз как то…
При ясном небе на улице не измеряли.
Да это вопрос, почему приборы, работающие на одном принципе показывают разные значения, - выходит разные зависимости заложены. Хотя конечно, как я уже говорил, пирометр не является для нас эталоном.

Нет у нас именно крышка на объектив.
Такой автоматической калибровки у нас нет.
Прибор NEC 7102WV,
Как мне сказали модель старая и температура отраженного излучения в нем не вводится.

Насчет разрядки аккумуляторов, можно конечно попробовать выдерживать тепловизор на холоде выключенным, но это неудобно- слишком большие затраты времени получаются.

Программное обеспечение поставлялось вместе с прибором, причем там были различные варианты под названием типа TH71-711. (сейчас нет под рукой). Там не сказать что какие то сложные зависимости закладываются, просто можно было вводить несколько параметров - температуру воздуха, температуру фона и тд и в зависимости от этого пересчитывались значения температуры… Но пересчет температур тоже выполнялся неоднозначно, кроме того данная программа оказалась достаточно сложной и неудобной в использовании, поэтому мы в основном пользуемся другой программой Image Processor, -она нам более удобна.
Спасибо большое, в последнее время пока другими вопросами занимаемся, но как вернемся к этим задачам, то может появиться термограмма которую можно будет пересчитывать.. Кстати где то я встречал и коммерческие программы которые позволяют BMP файлы с заданными температурами в 2-х точках пересчитывать термограммы.

[mfcn]

[Alexey]

Raytek PM+ (Германия)
Да действительно калибровка проводится но не автоматически через определенные интервалы времени, а только при нажатии кнопки auto, да и в принципе при нажатии любой кнопки ( например просто при съемке очередного кадра).
То есть если ничего не делать а просто "смотреть на объект" может быть подправляя шкалу и тд, то показанию будут постепенно плыть
в сторону занижения, а как только сохранишь кадр - он сохранится с заниженными температурами, и тут же после сохранения прибор откалибруется сам и будет показывать уже более высокие температуры, но все равно ниже чем реальные.
Будем вести переговоры с ведущим специалистом в области термографии, может научимся точнее снимать.