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 sistemi kullanan bir cihazdır. Genellikle güvenlik amaçlı kullanılsa da, pek çok sektörde de kullanım alanı bulmaktadır. Özellikle ısıya güdümlü füze, gece görüş sistemleri ve benzeri askeri tekniklerin gelişmesi ile önemi artmıştır.

Elektrik sektöründe ise, elektriksel problemlerin tespitinde termal kameralar yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrik akımı geçişi sırasında materyalde oluşan ısınma, termal kameralar ile gözlemlenerek arızaların tespiti kolaylıkla yapılabilir. Aşırı yük altındaki güç transformatörleri, kablolar, kontak noktaları ve kapasitörler termal kameralar ile gözlemlenebilir. Isınan noktalar, herhangi bir elektriksel ölçüm yapılmadan tespit edilebilir.

İnşaat mühendisliği alanında ise termal kameralar, çelik yapılarda metal yorgunluğunun tespiti, sıva altında oluşan küf, nem veya çatlakların tespiti için kullanılır.

Bu cihazların çektiği fotoğraflarda, sıcak bölgeler açık renkte, soğuk bölgeler ise koyu renkte gösterilir. En soğuk bölgeler genellikle mavi, en sıcak bölgeler ise sarı renkte görünür. Ortamın sıcaklığına göre maviden sarıya ya da kırmızıya doğru geçiş yapar.

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 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 88emissivity 99 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 kaçağı tespiti ve su kaçağı bulma hizmetlerinde kullanılmaktadır. Yüksek hassasiyetle ısı farklarını ayırt edebilen bu kameralar, zeminde olan ıslaklık, nemlenme ve rutubeti kolaylıkla tespit ederek su kaçağına neden olan 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 olmasından dolayı da bu objektifler belli sıcaklık aralıklarında görüntü verebilirler. Askeri amaçlı olanlar genellikle doğada bulunan cisimlerin ortak IR yayılımlarının olduğu 8 ile 14 mikrometre dalga boyuna 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,

oluşturduğu yerlerin tespiti,

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

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.

Dış bağlantılar

Hayvanat Bahçelerinde Çeşitli Hayvanların Termal Kamera görüntüleri 2 Aralık 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Betonarme Yapılarda Alt Yapı İşlerinde Termal Kamera Kullanımı 30 Mart 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

[ReferenceA-1] Faundez-Zanuy, M. and Mekyska, J.,”On the Focusing of thermal images”, Pattern Recognition Letters 32 (2011) 1548–1557.

[ReferenceB-2] Kosikowski, M. and Suszynski, Z.,”Processing and recognition of the thermal images using wavelet transforms”, Microelectronics Reliability 51 (2011) 1271–1275.

[1]

[2]