کاربردهای ترموگرافی

با وجود اين كه ترموگرافی يكی از ارزان ترين و كارآمد ترين روش های بازرسی و پايش وضعيت می باشد، اما بايد توجه نمود كه محدوديت های خاصی نیز دارد؛ که این امر کاربردهای آن را در همه حوزه ها میسر نمی کند. یکی از خصوصیات ترموگرافی آن است كه اين روش صرفا انرژی تابشی حرارتی لایه ای به ضخامت تقریبی 0/001 اينچ از سطح جسم را اندازه گيری می کند. اين موضوع، قابلیت ترموگرافی را در بررسی و پایش وضعیت طیف وسیعی از تجهیزات و کاربردها تحت تاثیر قرار می دهد. برای توفیق ترموگرافی در یک کاربرد خاص، علاوه بر استعداد تشعشعی سیستم مورد بررسی، بکارگیری يک دوربين ترموگرافی با كيفيت و حضور يك اپراتور ماهر و باتجربه الزامیست. به طور کلی، کاربردهای ترموگرافی در زمینه پایش وضعیت را می توان در 4 حوزه زیر دسته بندی کرد :

  • تجهیزات الکتریکی
  • تجهیزات مکانیکی
  • سازه های شهری
  • پزشکی

تجهیزات الکتریکی :

مهمترین علت بخش عمده ای از مشکلات سیستم های الکتریکی تولید حرارت بیش از حد در اثر مقاومت الکتریکی بالا (و یا جریان الکتریکی اضافی) در مدارها می باشد. بطور طبیعی زمانی که جریان الکتریکی در یک مدار جریان می یابد، طبق قانون اُهم بخشی از آن به انرژی حرارتی تبدیل می شود. در صورتی که مقاومت الکتریکی (یا جریان الکتریکی) بیش از حد در مدار بوجود آید، باعث تولید حرارت غیر طبیعی و بیش از حد در مدار می شود که علاوه بر هدر رفت انرژی، در ادامه می تواند منجر به صدمه دیدن تجهیزات گردد. ترموگرافی با ثبت امواج مادون قرمز ناشی از حرارت های غیر طبیعی، امکان ردیابی و شناسایی نقاط حساس و معیوب تجهیزات را فراهم می کند.

 معمولاً عیوب تجهیزات الکتریکی در تصاویر ترموگرافی به صورت نقاط داغ (یا سرد) دیده می‌شوند. این عیوب عمدتا از دو عامل اصلی نشات می گیرند: (الف) مقاومت الکتریکی بالا در اتصالات و (ب) بارگذاری بیش از حد. به عنوان مثال مقاومت الکتریکی بالا می تواند در اتصالات ناقص، اکسید و یا خورده شده بوجود آید. همچنین جریان الکتریکی بالا ممکن است ناشی از تخریب عایق ها رخ دهد که نهایتا باعث ایجاد نقاط داغ می‌شوند. برخی از عیوب شایع در تجهیزات الکتریکی که توسط ترموگرافی امکان شناسایی آنها وجود دارد عبارتند از :

  • اتصالات ناقص
  • بارگذاری بیش ار حد
  • مدارهای باز
  • بارگذاری های نا متعادل
  • و …

تجهیزات مکانیکی :

از آنجا که ترموگرافی بر مبنای تغییرات دما و حرارت سطوح عمل می نماید، برای پایش وضعیت ماشین آلات مکانیکی بدین روش لازم است با اساس عملکرد، خصوصیات حرارتی، عیوب منجر به تولید حرارت، شرایط شروع به کار، شرایط طبیعی کار، و شرایط خاموشی ماشین آلات آشنایی کافی داشت. با توجه به اینکه هیچکس به اندازه پرسنل یک واحد صنعتی با تجهیزات آن واحد آشنا نیستند، بنابراین برای اجرای عملیات ترموگرافی موفق بایستی سوابق عملکردی تجهیزات بعلاوه اطلاعات ترموگرافی آنها در شرایط کاری نرمال در دسترس باشد.

کاربردهای ترموگرافی در تجهیزات مکانیکی

 طیف وسیعی از تجهیزات مکانیکی مورد استفاده در واحدهای صنعتی قابلیت پایش وضعیت با روش ترموگرافی را دارا می باشند. از جمله مهمترین این تجهیزات می توان به موارد زیر اشاره کرد :

  • موتورها
  • پمپ ها
  • مبدل های حرارتی

وجود عیوب مختلف مانند عدم هم محوری، سایش بیش از حد، روانکاری ناقص و غیره می تواند باعث افزایش دمای ماشین آلات مکانیکی شود. با توجه به الگوی حرارتی تشکیل شده، در بسیاری از موارد می توان علت افزایش حرارت را مشخص کرده و با کمک سایر روش‌های پایش وضعیت (آنالیز ارتعاشات، آکوستیک امیشن، آلتراسونیک، و آنالیز روغن) به عیب یابی تجهیزات پرداخت. برخی از مهمترین علل بوجود آمدن تغییرات دمایی در تجهیزات مکانیکی عبارتند از :

  • خنک کاری نامناسب
  • عدم هم محوری
  • عیوب یاتاقانی
  • عیوب عایقی
  • و …

سازه‌های شهری :

کاربردهای ترموگرافی در سازه های شهری

مهمترین کاربرد ترموگرافی در حوزه پایش وضعیت سازه های شهری مربوط به ساختمان ها می باشد. از آنجا که در ساختمان ها مانند بسیاری از سازه های مهندسی انرژی حرارتی جریان دارد، بنابراین تغییرات دمایی و به تبع آن تغییرات تشعشعات مادون قرمز قابل ردیابی و اندازه گیری است. خوشبختانه اغلب مصالح مورد استفاده در ساختمان ها دارای ضرایب تشعشعی در محدوده 0.9 تا 0.96 می باشند؛ از اینرو، تشعشعات مادون قرمز آنها طی تنها یک مرحله قابل اندازه گیری است. عموما ترموگرافی ساختمان ها یک بار از بیرون و یک بار از درون ساختمان انجام می گیرد. در اینصورت، حالت بهینه برای پایش وضعیت وجود اختلاف دمای حدود 20 درجه ای مابین دماهای داخل و خارج ساختمان می باشد (بعضا دمای 10 درجه نیز کفایت می کند). این بدان معنی است که بهترین زمان انجام ترموگرافی ساخنمان ها فصل زمستان خواهد بود که دمای محیط نزدیک صفر درجه است. در حالت کلی، پل های داغ با ترموگرافی خارجی ساختمان قابل ردیابی می باشند؛ در حالی که، پل های سرد با ترموگرافی داخلی ساختمان مشاهده می شوند. مهمترین مواردی که با استفاده از ترموگرافی ساختمان ها قابل شناسایی می باشند عبارتند از :

  • نشت انرژی (حرارتی)
  • نشت رطوبت (آب)
  • میکرو ارگانیسم ها (بدلیل وجود رطوبت)

پزشکی :

کاربردهای ترموگرافی در پزشکی

با پیشرفت علم و تکنولوژی در حوزه پزشکی، سیر شناسایی و درمان انسان ها به سمتی سوق پیدا کرده است که بیمار کمترین زمان را در طول فرآیند شناسایی و بهبود بیماری سپری کند. یکی از مهمترین شاخص های طبیعی انواع بیماری ها در انسان تغییرات دما (وجود دمای غیرطبیعی) ناشی از جریان خون در بدن می باشد. بر این اساس، ترموگرافی مادون قرمز به عنوان روشی سریع، غیرتهاجمی، بدون تماس و بصورت منفعل قابلیت نظارت بر وضعیت بدن انسان را داراست؛ بدین صورت که نقشه (تصویر) درجه حرارت سطح بدن را از راه دور ارایه می نماید. در طول دهه های اخیر تحقیقات وسیعی برای استفاده از دوربین های ترموگرافی و به دست آوردن ارتباط نزدیک بین فیزیولوژی حرارتی بدن و دمای پوست انجام شده است. در این راستا، ترموگرافی با موفقیت برای تشخیص بیماری های زیر مورد استفاده قرار گرفته است :

  • سرطان (پستان)
  •  پاتولوژی خون (آرتریو اسکلروز، عروق محیطی، ترومبوزهای وریدی، و …)
  • پاتولوژی مفاصل و استخوان‌ها
  • بیماری های مرتبط با پاتولوژی تومورال
  • بیماری های مرتبط با نوزادان

 

دانلود مقاله ترموگرافی_بخش سوم

print