termalvekizilÖtesİ kameralar
TRANSCRIPT
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
1/32
OPTO ELEKTRONK
TERMAL KAMERALAR
VEKIZILTES KAMERALAR
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
2/32
ERK Tarihe
Kzltesi Enerji Elektromanyetik Spektrum Kzltesi Kameralar Kzltesi teknolojinin avantaj ve dezavantajlar
Termal Grntleme Termal Grntleme Sistemlerinin Yaps Kzltesi Ima Termal Enerji Termal Kamera Grnt Oluturma Aamalar
Termografinin Avantajlar Termografinin Dezavantajlar Termal ve Kzltesi Kameralarn Uygulama Alanlar Sonu Kaynaklar
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
3/32
TARHE
1. Kzltesi nmn kefi genellikle bir 19. yzyldayaam bir gkbilimci olan William Herschela ithaf edilir
2. Herschel bir gen prizma kullanarak gneten gelen krm ve tayfn iinde krmznn altnda bulunankzltesi nm bir termometre kullanarak tespit
etmitir.3. Sonuca ararak bulduu bu nma "Kalorifik nlar"
ismini vermitir. Kzltesi terimi 19. yzyln sonlarnakadar kullanma girmemitir
4. 19. yzyldan sonra; Paul Kruse Texas Instruments ilebirlikte 1955'ten nce ilk infrared grntleri eldeedilmitir. Geliimi gnmze kadar devam etmitir.
http://www.turkcebilgi.com/paul_kruse_(m%C3%BChendis)/ansiklopedihttp://www.turkcebilgi.com/paul_kruse_(m%C3%BChendis)/ansiklopedi -
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
4/32
KIZILTES ENERJ
Doada bulunan tm varlklar sahip olduklar scakla bal olarak farkl
dalga boylarnda younluk deiimi gsteren termal radyasyon olarak daadlandrlan elektromanyetik enerji yayarlar.
Bu elektromanyetik enerji, scakl mutlak sfrn (0K YA DA -273C)zerindeki her cisim tarafndan yaylr
Cisimlere bakldnda,krmzdan mora deien renk tayf grlr. Burenkler arasndaki temel fark dalga boyudur.
Kzltesi enerjinin dalga boyu 0.72 mikron ile 1000 mikron arasndadr(mikron=1x10-6 metre).
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
5/32
KIZILTES ENERJ Kzltesi enerjinin frekans 1x1012 hertz ile 4.3x1014
hertz arasndadr. Elektromanyetik spektrum band iinde, insan gznn
alglayabilecei, grnr krmznn hemen ilerisindebulunan bir blgedir.
Krmz rengin hemen zerinde balayan kzltesi bandiinde termal grntleme yaplan iki dalga boyu aralmevcuttur.Bunlar sras ile "Orta Kzltesi (3-5m)" ve "Uzak
Kzltesi (8-12m)" bantlardr.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
6/32
ELEKTROMANYETK SPEKTRUM
370n
m
720n
m
3m
5m
8m
12m
LWIRMWIRGrnr Ik
KIZILTES SPEKTRUMKIZILTES SPEKTRUM
GRNR YAKINIR
ORTAIR
UZAKIR
MKRODALGA
MKROMETRE
KIZILTES
0.37 0.72 1.3 5.6 1000
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
7/32
KIZILTES KAMERALAR
Kzltesi kameralar, gece boyunca gndz netliinde grnt
almak iin tasarlanmtr. Elde edilen grnt gece siyah-beyaz ,gndz renkli
tonlardadr. Bu kameralar, objektif evresindeki zel kzltesi LEDlere
sahiptir.
Gece karanlnda ve k olmayan durumlarda bu ledlerkullanlr.
Bu ledlerden yaylan kzltesi n, kamerann grntaralndaki cisimlerden yansyarak tekrar kamera ekrannadner.
Kameraya ulaan bu yansyan nlar bir mercek yardm ilededektr zerinde odaklanr.
Dedektrden alnan kzltesi nlar nce elektrik ardndandata sinyallerine dntrlerek kullanlr.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
8/32
KIZILTES KAMERALAR
Fotometrik uygulamalarda kullanlan kzltesi kameralar,elektromagnetik spektrumun orta kzltesi blgesindealrlar.Kzltesi kameralarn genel elemanlar ekildeki gibidir.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
9/32
Kzltesi grntleme sistemleri uzun dalga boylarndaaltrlr.
Mercek materyalleri olarak silisyum ve germanyum
camlar kullanlr. Dier birok materyal, kzltesi blgeiin effaf olmadndan kullanlmazlar.
Silisyum tabanl materyaller CCD(yk balamal dzen)
kameralarda, germanyum ise termal kzltesikameralarda kullanlr.
Bu mercekler, n dedektr zerinde odaklanmasnsalar.
Kzltesi kameralarda dedekte etmek iin termal vefoton dedektrler kullanlr.
Termal dedektrler gelen n miktarna gre deiimgsterirler.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
10/32
Foton dedektrler; zerine den nlarn kritik dalga boyu denenbir deerden byk olup olmad kontrol edilir.
Kameraya gelen n dalga boyu, kritik dalga boyundankk ise tepki verilmemektedirler.
Kritik dalga boyu, dedektrde kullanlan malzemeye gredeimektedir.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
11/32
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
12/32
Bunlardan ilk mekanik olarak alrken sonuncusutamamen elektriksel olarak alr.
Laboratuar ortamnda Sv nitrojen, arazide Joule-thompson mini soutucu yaygn olarak kullanlr
Son yllarda Stirling devirli buzdolab kullanmdaartmtr.
Grlts azaltlan sinyal en sonunda sinyal ilememekanizmas yardm ile data sinyaline dntrlerekgrnt olumas iin monitre gnderilir ve cisimalglanmas tamamlanm olur.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
13/32
KIZILTES TEKNOLOJNN AVANTAJLARI VEDEZAVANTAJLARI
1. ok az miktarda enerji harcanr.
2. Maliyeti dktr
3. evre artlarndan etkilenmez
4. Data transfer oran yksektir.5. Gece ve gndz kullanm kolayl salar.
6. Grnr haberleme yolu gerektirir.
7. Ksa mesafede etkindirler
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
14/32
Termal Grntleme
Cisimlerden yaylan ve insan gz tarafndan
alglanamayan kzltesi enerjiden elde edilen bilginingrnr hale dntrlmesi termal grntlemeteknolojisi tarafndan salanr.
Byle bir grntde nesnelerin sahip olduklar farklscaklklar farkl renk tonlarnda grnrler.
Termal Grntleme Sistemleri grnr k bandndaalan kameralardan farkl olarak gndz veya geceyksek netlik ve znrlkte grnt elde ederler.Ayrca grnr k band iinde etkin olan sis, toz veduman gibi faktrler kzltesi band iindeki enerjiiletimini daha az etkiler
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
15/32
KIZILTES IIMA
Kzltesi blge, elektromanyetik spektrumdaki grnr ve mikrodalgablgelerin arasndadr.
Isnan nesneler kzltesi blgede nsal enerji aa karmaktadr.
Btn nesneler, hatta oda scaklnda ve donmu nesneler dekzltesi blgede az da olsa nsal enerji yayarlar. Yani scakl mutlaksfrn (O Kelvin, -273 C) zerindeki tm cisimler kzltesi enerji yayar.
Olduka yksek scaklktaki bir nesnenin, nsal enerji spektrumu dayksektir
Oda scaklndaki bir cismin en fazla kzltesi enerji yayd dalgaboyu (tepe dalga boyu) yaklak 10 mdir
ekilde grld gibi cismin scakl arttka tepe dalga boyuazalmaktadr. Gnein sahip olduu scaklk 5900 Ke eit ve tepedalgaboyu yaklak 0.53 m (yeil k)dir. Gne mortesinden,(ultraviolet-UV) uzak IR blgenin tesine kadar bol miktarda enerji aakarr
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
16/32
KIZILTES IIMA
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
17/32
TERMAL ENERJ
Termal grntlemede cisim tarafndan yaylan, iletilen ve
yanstlan kzltesinin tamam gsterilmektedir.
Bu yzden bu yolla cismin scakl ile ilgili kesin bir deerbulunmas olduka zordur zel matematiksel hesaplamalar
ister.
Tplm Enerji = Yaylan Enerji + letilen Enerji + Yanstlan Enerji
Bir termal kamera ile bakldnda grlen enerji toplam enerjiyi
gstermektedir
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
18/32
Yaylan Enerji : Genellikle llmek istenilen enerjidir.
letilen Enerji : Uzak bir termal kaynaktan gelip iindengeen enerjiYanstlan Enerji :Uzak bir termal kaynaktan gelip cisminyzeyinden yansyan enerji
Cisim bulunduu ortamdan daha yksek bir scaklasahipse termodinamiin ikinci yasasna gre scakcisimden souk cisme doru bir s ak gerekleir.
Termografisi alnacak ortamda souk bir alan varsa bucisim scak cisim tarafndan yaylan radyasyonu
emecektir
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
19/32
Bu cisimlerin yayma ve emme yeteneklerine emissivitydenmektedir.
D ortam artlarnda s iletimine neden olan rzgarnvarl da gz nne alnmaldr.
Termografik kamera ilk adm olarak insan gznngremeyecei elektromanyetik nmlar grecek dahasonra eitli matematiksel algoritmalar kullanp bunugzle grlebilir bir resme dntrp genellikle JPG
formatnda kaydedecektir.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
20/32
TERMAL KAMERA SSTEMLERNN YAPISI
Bir termal kamera sisteminin yaps Dedektr, Opto-Mekanik ve Sinyal leme Kontrol olmak zere anafonksiyonel balk altnda toplanabilir.1. Opto Mekanik
Dedektre kzltesi enerjiyi aktaran optik elemanlarsistemin bak asn ve optik bytmesini belirler.
Sistemde yer alan dedektr yapsna bal olarak bir
tarayc ayna kullanlr.Hem grnr hem de kzltesi enerjiyi geiren azsayda optik malzeme bulunmaktadr.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
21/32
Termal grntleme amacyla kullanlan optikmalzemelerin banda Ge ve ZnS(inko slfr)gelmektedir
2.DedektrPerformans belirleyici unsurlarn ba Dedektrdr.Bu dedektrlerin yapmnda ; HgCdTe(Cva KadmiyumTelluride ), InSb, QWIP(Kuantum kzltesi nl
fotodedektr) vb maddeler kullanlmaktadr.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
22/32
Hassas dedektrlerin kullanlmas znrlarttrmaktadr
Dedektrlerde, optik-mekanik sistem ile alnankzltesi nlar sonucu sl deiimler meydana gelir.
Kameraya gelen k,k miktarna bal olan bu sldeiimlere gre deerlendirerek elektriksel sinyale
evirir.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
23/32
3. Sinyal leme Kontrol sistemlerinde modern elektronik devre elemanlarndan
oluan donanmlar ve bu donanmlara zel gml
yazlm olarak da adlandrlan yazlm tasarm yntemlerikullanlmaktadr.
Tasarmlarda yksek ilem kapasiteli Saysal aretlemcilerin yansra Alan Programlanabilir Kap Dizileride youn olarak kullanlr.
Yazlm ve donanm Termal Grntleme Sistemlerindeayrlmaz bir btn olutururlar.
Sinyal ileme mekanizmas, dedektrden alnan elektriksinyalini data sinyaline evirerek, sinyalin monitr
tarafndan kullanlmasn salar. Bylece, cisimlerin scaklna bal olan grnts
oluturulmu olur.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
24/32
TERMAL KAMERA GRNT OLUTURMAAAMALARI
Termal kamerann grnt oluturma ilevi 5 aamadan oluur
1. Kamerann gr as iindeki tm nesnelerden yaylankzltesi radyasyon bir lensle odaklanr.
2. Kzltesi dedektrler, odaklanan kzltesi tarayarakkullanr. Taranan k yardm ile dedektrler termogram veyascaklk haritas karr.
3. Oluturulan bu termogram elektrik sinyallerine dntrlr.
4. Elektrik sinyalleri dataya dntrlmek zere bir sinyal ilemenitesine gnderilir. Sinyal ileme nitesi ,bir devre zerinegml bulunan kk bir ipten oluur.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
25/32
Oluturulan data, grnt oluturmas iin ekranagnderilir.
Termal grntnn olumas iin ortamda nbulunmasna ihtiya yoktur.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
26/32
Orta-infrared (termal) kta ekilmi kk bir kpeinresmi(sahte renk)
Orta-infrared (termal) kta ekilmi iki devekuu resmi
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
27/32
Bir insan tarafndan tutulan ylann termografik resmi
alt sahasnda bir trafo
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
28/32
Termografinin Avantajlar
Grnr bir resim verdii iin byk bir alann scaklkarlatrlabilir.
Gerek zamanl olarak hareketli hedefleri yakalayabilmeyetenei vardr.
Arza sonucu snmaya balam ve yksek scaklknedeniyle bozulabilecek malzemelerin bulunmassalanabilir.
Dier metotlarla lm yaplamayacak kadar tehlikeliyerlerde lm ve gzlem yapabilmeye imkantanmaktadr.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
29/32
Termografinin Dezavantajlar
Az sayda retilmeleri nedeniyle fiyatlar oldukayksektir ( 6000 usd ve zeri )
Tecrbeli bile olsanz grntleri tercme etmek zorolabilmektedir.
Doru scaklk lmleri, emissivity ve dier yzeylerdenmeydana gelen yansmalar nedeniyle engellenmektedir.
Sadece yzey scakln lebilir.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
30/32
Termal ve infrared kameralarn uygulamaalanlar
Medikal grntleme Veterinerlik uygulamalar Gece gr sistemleri Aratrma projeleri Proses kontrol Askeri savunma ve gvenlik amal Kimyasal grntleme Volkan inceleme sistemleri Durum gzleme sistemleri
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
31/32
SONU
Termal ve infrared kameralar genelde gece gr
sistemleri iin askeri alanda kullanlrlar. Termal ve infrared kameralarn alma mantklar
hemen hemen ayndr. Farkl olan ey ise cisimlerialglama ekilleridir.
Her iki kamera eidinin temeli de, n olmadortamlarda cisimlerden bir ekilde yansma yolu ile kalnarak n iletilip grsel hale getirilmesidir.
Bu sayede gece karanlnda dahi net grntlersalanm olur.
Daha gvenli ve daha rahat bir yaam iin termal veinfrared kameralar gittike hayatmzda yeredinmektedirler.
-
8/14/2019 TERMALveKIZILTES KAMERALAR
32/32
KAYNAKLAR
A. Rogalski, Progress in Quantum Electronics 27 (2003)
59210. R.Ciupa, A. Rogalski, Performance limitations of photon
and thermal infrared detectors, Opto- Electronics Review5 (1997) 257266.
Burnay,S.G.,williams,T.L.,Jones,G.H.: Applications ofThermal Imaging, Adam Hilger, London,1988
http://thermoanalytics.com/
www.Google.com
www.wikipedia.com www.Howstuffworks.com
http://thermoanalytics.com/http://www.google.com/http://www.wikipedia.com/http://www.howstuffworks.com/http://www.howstuffworks.com/http://www.wikipedia.com/http://www.google.com/http://thermoanalytics.com/