ترموگرافی یا دمانگاری
ترموگرافی نوعی تصویر برداری دمایی با استفاده از امواج فروسرخ است. در این روش امواج فروسرخ از طریق دوربینهای دمانگار دریافت شده و نگاشت حرارتی آنها به دست می آید و نقاط دارای دماهای متفاوت با طیف‌های رنگی گوناگون قابل مشاهده اند. این روش دارای کاربردهای بسیار زیادی است، ازجمله در بازرسی کوره های مذاب، بازرسی لوازم برقی و… بکار برده می شود. با توجه به اهمیت این تکنیک در صنعت، هر کارخانه یا تأسیساتی برای تشخیص عیوب پنهان دستگاه‌های خود به این خدمات نیاز دارد تا از بروز خسارات سنگین جلوگیری شود.
در این روش دوربینهای ترموویژن با دریافت تابش‌های فروسرخ در محدوده 9 تا 14 میکرومتر، طیف‌های ترموگرام (Thermogram) را ایجاد می‌کنند. این دوربین‌ها ابزاری الکترونیکی و دقیق هستند که امواج فروسرخ گسیل شده از سطح اجسام را توسط سنسورهای خود جذب کرده و سپس این امواج را به‌وسیله میکروپروسسورهای دقیق خود به یک تصویر باکیفیت مبدل می‌کنند. به‌طورکلی تصاویر حاصل از دوربین ترموویژن سیاه‌وسفید است که در نهایت توسط پردازشگرهای داخلی دوربین، تبدیل به یک تصویر رنگی و باکیفیت میشود. درواقع اساس این کار تفکیک انرژی‌های تابش شده از سطح جسم نمایش آنها به صورت طیفی از رنگ‌هاست که در این روش با تجزیه‌وتحلیل داده‌های حاصل از تصاویری که از طریق ترموویژن تهیه شده‌اند، میتوان عیوب قطعات مختلف دستگاه را شناسایی و جهت تعمیر آنها اقدام کرد.
روشهای آزمایش ترموگرافی مادون قرمز
وقتی صحبت از روش‌ها یا تکنیکهای آزمایش ترموگرافی مادون قرمز میشود، گزینه‌های مختلفی وجود دارد که می‌توانید از بین آنها یکی را انتخاب کنید. انتخاب شما به ملاحظاتی که در بالا مورد بحث قرار گرفت بستگی دارد، از جمله اینکه به چه مجموعه‌ای از داده‌ها نیاز دارید و قرار است بر روی چه چیزی نظارت داشته باشید. در ادامه به برخی از رایج‌ترین روشهای آزمایش ترموگرافی مادون قرمز نگاهی می‌اندازیم.
۱. ترموگرافی غیر‌فعال
این روش آزمایش شامل ثبت تصاویر حرارتی در حین کار یا بلافاصله پس از کار دستگاه است. این روش به شما امکان این را میدهد که بدون نیاز به یک منبع انرژی خارجی یا متوقف ساختن تجهیز یا دستگاه، داده‌های مورد نیاز خود را جمع‌آوری کنید.
۲. ترموگرافی فعال
این V,A به یک منبع انرژی خارجی نیاز دارد تا تغییرات دمایی در قطعه که تحت تأثیر مواد و عیوب داخلی است را مشخص کند. این روش برای نشان دادن نحوهٔ جریان حرارت از طریق یک قطعه و برای مکان‌یابی انحرافات و عیوب قطعه در حین استفاده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۳. ترموگرافی فلاش (Flash)
در این روش از پالس‌های نوری برای یافتن شکاف‌ها، آشغال‌ها و ضایعات یا سایر موانعی که باعث مسدود کردن جریان گرما به داخل یک قطعه میشود، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۴. ویبروترموگرافی
با وارد کردن امواج صوتی به تجهیز یا قطعه‌ای، ویبروترموگرافی میتواند محل ایجاد ترک در مواد را تعیین کند. اختلال ناشی از انرژی صوتی باعث ایجاد اصطکاک بین دو لبه ناهموار در دو طرف تَرَک میشود. این موضوع باعث میشود حرارت تولید شود، که این حرارت توسط دوربین مادون قرمز تشخیص داده میشود.
۵. ترموگرافی قفل‌شونده (Lock-in thermography)
مانند بسیاری از روشهای دیگر، در ترموگرافی قفل‌شونده یا Lock-in thermography هم باید یک منبع انرژی خارجی (نور، صدا، گرما و غیره) روی سطح یک قطعه اعمال شود تا ناهنجاری‌های زیر آن سطح را آشکار کند. فهم عمق، اندازه و محل ناهنجاری و همچنین ساختار و خواص مواد برای دقت در نتایج این روش مهم است. این روش با این که از اغلب روش‌هایی که قبل‌تر مورد بحث قرار گرفت بیشتر طول می‌کشد اما اما میتواند به اجزا با دیواره‌های ضخیم‌تر نفوذ کند.
کاربردهای ترموگرافی
در سالهای اخیر در زمینه تکنولوژی ساخت دوربینهای ترموگرافی پیشرفتهای زیادی حاصل شده است. توسعه کاربردها و تنوع مدلها کاهش نسبی قیمت را در پی داشته و موجب افزایش محبوبیت و
مقبولیت این ابزار در بین افراد فنی و غیرفنی شده است.
اغلب کاربردهای بازرسی ترموگرافی در حوزه صنایع است. در ادامه قصد داریم نکات و مطالب کلیدی و مهم این تکنیک را در کاربردهای صنعتی تشریح نماییم.
جاده ها، پلها و ساختمانها
- تشخیص خرابی روکش و لایه لایه شدن بتن
- تشخیص خوردگی بر اثر فرسایش
- لایه لایه شدن آسفالت جاده ها
- بررسی جزئیات ساختار سازه ها
- تشخیص نفوذ آب یا هوا به داخل حفره ها در بدنه سازه ها
- تشخیص پلهای حرارتی و برودتی در دیوارها
- تشخیص مسیر عبور و وجود نشتی در لوله های زیرزمینی
- تشخیص مسیر عبور کابلها و سیم های برق
- نفوذ رطوبت
- تشخیص نواحی و نقاط نفوذ سرما یا گرما
- تشخیص ضعف عایق کاری
- تشخیص موقعیت و محل نفوذ رطوبت به سقف پشت بام ها
کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی
- تشخیص وجود مقاومت غیر عادی در اتصالات و تجهیزات الکتریکی
- تشخیص وجود اضافه بار
- تشخیص وجود قطعی در مدارها
- تشخیص وجود جریانها یا ولتاژهای هارمونیک
- تشخیص گرمای غیر عادی در بوبینها
- تشخیص ضعف یا شکست عایقی
- بررسی وضعیت تهویه و سیرکولاسیون در ترانسفورماتورها
- بررسی وضعیت تهویه الکتروموتورها
- بررسی و تشخیص برخی مشکلات بانکهای خازن
- ارزیابی وضعیت حرارتی خطوط و تجهیزات هوایی انتقال برق
- ارزیابی مدارات الکترونیکی و بردهای چاپی
کاربردهای مکانیکی و ارزیابی پروسه های فرایندی
- تشخیص وجود فرسایش غیر عادی در بیرینگها
- تشخیص وجود ناهمراستایی در کوپلینگها
- تشخیص وجود نشتی داخلی در مسیرهای تحت فشار
- بررسی عملکرد سیستمهای گرمایش و سرمایش
- بررسی وضعیت عایق کاری در تجهیزات سردوگرم
- تشخیص وجود ترک و خوردگی فرسایشی در لوله ها و مسیرهای انتقال سیالات
- تشخیص وجود گرفتگی و رسوب در مسیرهای انتقال سیالات
- بررسی عملکرد والوها از نظر آب بندی
- بررسی عملکرد کانالهای تهویه هوا
- بررسی عملکرد مبدلهای حرارتی (عملکرد و راندمان)
- تشخیص برخی نشتیهای خارجی (برخی گازها)
- ارزیابی فرایندهای پالایش
کاربردهای زمین شناسی، آلودگی و زیست محیطی
- تشخیص منابع تولید گازهای زیرزمینی
- بررسی پوشش گیاهی
- بررسی کوچ حیوانات
- بررسی روند فرسایش و رسوب خاک
- بررسی فعل و انفعالات حرارتی زیرزمینی
- بررسی آلودگی آبهای روان
- شناسایی توده منابع معدنی مانند زغال سنگ و غیره
کاربردهای تجسس و بازرسی
- عملیات های ارتش و پلیس
- آتش نشانی
- بازرسی در مکانهای مملو از دود
- دید در شب
- تشخیص اهداف استتار شده
- امداد و نجات
- نقشه آتش سوزی ها
کاربردهای پزشکی و دام پزشکی
- بررسی متابولیسم سرطان
- بررسی وجود آرتروز
- بررسی مشکلات ماهیچه ای و گردش خون
- پایش عملکرد حرارتی بدن
- ترموگرافی حیوانات
کاربردهای هواشناسی
- پیش بینی وضع هوا و الگوهای دمایی
- بررسی جریان گردش هوا روی اقیانوسها
کاربردهای ستاره شناسی و نجوم
- کاوشهای فضایی و بازرسی های کیهانی
کاربردهای تحقیق و توسعه (R&D)
- آنالیزهای خاص در تغییرات حرارتی
کاربردها در صنایع خودرو
- بررسی عملکرد تایرها رادیاتورها سیستم اگزوز سیستم
- خنک کاری موتور ترمزها سیستم گرمایش و سرمایش اتاق و شیشه ها
برخی کاربردهای متفرقه
- باستان شناسی
- نبش قبر
- جعل اسناد
شرط موفقیت در یک برنامه بازرسی ترموگرافی نه تنها به درک ترموگرافر از مبانی انتقال حرارت بستگی دارد، بلکه کسب دانش کافی در مورد عملکرد تجهیزات تحت بازرسی نیز از مهمترین فاکتورهای موفقیت در این کار است. به عنوان مثال کسی که با هدف بازرسی ترموگرافی تجهیزات الکتریکی، عملیات بازرسی ترموگرافی انجام میدهد بایستی از عملکرد و ساختار تجهیزات الکتریکی و حالتهای خرابی آنها اطلاعات و دانش کافی داشته باشد تا بتواند الگوهای خرابی این تجهیزات را به درستی شناسایی و تجزیه و تحلیل نماید دانش و اطلاعات فنی ترموگرافر در زمینه تجهیزات تحت بازرسی عامل برتری او نسبت به سایرین است به همین ترتیب کسی که در زمینه پزشکی و بررسی دمای بدن موجودات زنده به ترموگرافی میپردازد زمانی میتواند گزارشهای دقیق و قابل استنادی ارائه دهد که پیش زمینه و دانش کافی در حوزه مذکور داشته باشد.
توصیه میشود بازرسان ،ترموگرافی دانش و اطلاعات خود را در زمینه بخشها و تجهیزات تحت بازرسی تا حد ممکن افزایش دهند چالش مهمی که در بازرسی ترموگرافی وجود دارد این است که در برخی موارد نمیتوان نقطه محل دقیق یا علت اصلی بروز عیب را شناسایی نمود. در واقع آنچه دیده میشود الگوی حرارتی و مقادیر دما بر اثر وجود وضعیت غیر عادی روی بخشی از تجهیز است که به صورت نقطه داغ آشکار شده است؛ اما نکته مهم این است که در یک تصویر حرارتی میتوان وضعیت غیر عادی را با دقت و کیفیت قابل قبولی شناسایی نمود و جهت بررسی جزئیات بیشتر و پی بردن به علت اصلی عیب از ابزارها و تکنیکهای دیگری به عنوان ابزارهای مکمل استفاده نمود از دیدگاه کارفرما یا مدیر شناسایی به موقع وضعیت غیر عادی و برنامه ریزی برای اقدام لازم بسیار مهمتر از این است که تجهیز با وجود خرابی تا مرز توقف کامل کار کند و باعث بروز خسارت و هزینه های زیاد گردد ترموگرافر از طریق آموزش و تجربه میتواند قابلیت و توانمندی خود را در زمینه های مختلف صنعت افزایش و بازرسیهای مفید و ارزشمندی انجام دهد مباحثی که در ادامه عنوان میگردد حاصل تجربیات چندین ساله نگارنده در صنایع مختلف است که میتواند پیش زمینه ارزشمندی برای بازرسان ترموگرافی در کاربردهای بازرسی ترموگرافی در صنایع مختلف فراهم سازد.
