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Thermeraの原理

  • 接触式温度センサとの違い
  • 赤外線サーモグラフィとの違い

接触式温度センサとの違い

一般的に使用されている接触式温度センサ(熱電対、測温抵抗体、サーミスタ測温体、バイメタル式温度計等)においては以下のような課題が考えられます。

サンプル

素早く温度計測。2次元の熱画像で!

サンプルサンプル

鉄鋼の2次元温度分布計測例

■ 接触式温度センサを設置する場合…
センサ1つで得られる温度情報は1点のため、温度分布情報を得るためには何点ものセンサを設置する必要があり、設置の時間と手間がかかります。

■ Thermeraは2次元熱画像だから!
Thermeraは2次元の画像で各画素ごとに温度情報を得ているため、細かい分布を視覚的に確認し、数値データとして保存することが可能です。
また、カメラを設置して画像を撮影するだけなので、データの取得が簡単です。

→設置時間、手間の煩わしさを解消!

消耗によるメンテナンスコストや、接触による対象物への影響も心配なし!

サンプルサンプル

非接触なので高温の物体の計測でも消耗しません

■ 接触式の運用は...
表面温度だけでなく内部温度を計測ができるというメリットがありますが、長期使用しているとセンサ自身の劣化、汚れや錆等による消耗から、買い替えが必要になります。また、接触することによりセンサーへの熱伝導によって対象物の温度が変化してしまうこともあります。

■ Thermeraは非接触だから!
対象物に触れることなく計測が可能なため、温度センサに発生するような外的ダメージを受けることがありません。
また、対象物に触れずに計測ができるので、熱伝導による影響や接触による汚れも発生しません!

→対象物に変化を与えることなく簡単計測!

リアルタイムに温度確認が可能!

サンプルサンプル

温度分布、温度履歴のグラフを
リアルタイムに表示します

■ 接触式の計測速度は…
対象物の温度を計測するというよりは、対象物に接して同じ温度になったセンサ自体の温度を計測していることになります。つまり、接触してから同じ温度まで上昇するのに時間がかかり、温度変化に対しても応答速度に遅れが生じてしまいます。

■ Thermeraは放射による計測だから!
放射により熱画像データを得ているため、遅れが生じることなくリアルタイムにデータ取得が可能です。

→高速熱解析にも、リアルタイムに対応可能!

赤外線サーモグラフィとの違い

例えば、赤外線カメラ(サーモグラフィ)におけるこんなお悩みを、2色法を採用しているThermeraなら解決できます。

サンプル

放射率補正が不要

Thermeraは、”2色法” を採用している熱画像カメラのため、放射率補正をキャンセルし、補正の必要がありません。
対象物の形状、距離、角度、温度に影響を受けることなくより真値に近い温度データを取得できます。

一般的なサーモグラフィに必要な補正は・・・

物体から出ている赤外線放射エネルギーを検出し、その強弱を被検体の放射率で補正、温度値に変換し分布として画像表示しています。但し、物体の放射率は下記のような条件により変化します。

  • 素子の検出波長域
  • 物体の温度
  • 物体の材質
  • 物体の表面状態(光沢、錆、加工等)
  • カメラ~対象物の距離、角度

このため、正しい放射率を把握するのは非常に困難です。

Thermeraは2色法だから!

2色法では、異なる2波長での放射エネルギーを検出し、その比より温度値換算されています。同じ温度で放射率によってエネルギーが異なる場合でも、2つの波長帯でのエネルギーは同じ様に増減するため、その比は変わりません。「放射エネルギー」が増減しても、比が変わらなければ限りなく真値に近い温度を算出できるという理論に基づいた温度計測法が「2色法」です。

-放射率の異なる被検体の計測テスト-

〇〇の様子

ステンレスの金属板の半分に黒体スプレーを塗布し、金属地肌とスプレーを塗布した部分をバーナーで加熱し温度を同時に計測

〇〇の様子

2色法による計測結果

放射率が異なってもほぼ同じ温度として計測
撮影協力:株式会社INUI様
断熱コーティング剤の性能試験の結果はこちら(株式会社INUI様WEBサイト)

-部位により放射率が違う対象物の例-

〇〇の様子

Thermeraによる温度計測例
2色法では明るい部分の温度が一概に高いわけではない

→Thermeraなら、放射率がわからなくても温度を算出!
2色式原理に関する詳細情報、技術資料はこちら(PDF)

〇〇の様子

サーモグラフィによる温度計測例
放射率の高い部分の温度が高く表示される

瞬間の高速現象の熱画像を可視化

ハイスピードカメラをThermeraシステムで温度較正することで、高速動画と熱画像動画の両方が取得できます。
1秒間に10,000コマ以上の高速取り込みも可能です。

→高速の温度変化も計測可能!

ここが違う!

ハイスピードカメラを使用することで、燃焼や爆発のような高速現象の可視化が可能!1つのカメラで、高速度現象解析と熱解析の両方が可能になります。ハイスピードカメラは、撮影環境、速度、画質、感度等、ご用途に合わせて様々なタイプをご用意しています。

〇〇の様子

ハンディ、タッチパネルモニタ付

〇〇の様子

高速、高画質、高感度

→熱画像計測に最適なハイスピードカメラを各種取り揃えております。

※ハイスピードカメラを使用する場合は、取り込んだ画像を熱表示するため、リアルタイム計測ではありません
ハイスピードカメラの製品情報詳細はこちら

ガラス越しに温度計測が可能

Thermeraでは、可視光~近赤外の波長の光から温度計測を行っているため、窓越し(ガラス・アクリルカーテン等)での対象物の温度計測が可能です。
※樹脂の場合、一部のモデルでは使用できません。

■ 一般的なサーモグラフィでは…
遠赤外光(約8~14μm)を受光しているため、ガラス・アクリル等の窓材は透過せず、窓の向こう側の対象物の計測はできません。
また、中赤外を使用してガラス越しに計測するには、中赤外線が透過する窓材(石英やフッ化カルシウム等)に変える必要があります。

■ Thermeraは可視域の波長だから!
Thermeraシリーズの中で、可視域の波長を採用しているモデルでは、可視域の光を受光しているため、人間の目と同じように窓越しの物体を捉えます。

-ガラス越し撮影例-

-ガラス越し撮影例-

様々なレンズが使え、測定距離の変更による補正が不要

■ 市販のレンズが使用できます。
Thermeraは、熱画像を得るのに可視~近赤外光を使用しているため、民生用カメラに使用される光学レンズが使用できます。 極小の物体から広い視野までレンズにより様々な大きさの対象物に対応可能です。
顕微鏡 / ボアスコープ、長焦点顕微鏡、接写、広角、望遠...etc

■ サーモグラフィでの距離による影響は・・・
放射により熱画像データを得ているため、遅れが生じることなくリアルタイムにデータ取得が可能です。

一般的に、遠赤外光を使用する赤外線サーモグラフィでは、各レンズごとにワークディスタンス(測定距離)・視野が固定、または光学ズームが可能なタイプで も、各距離ごとに温度較正をする必要があるため 測定対象物までの距離を変えることは難しいのが現状です。 また、赤外線サーモグラフィには赤外光を透過するGe(ゲルマニウム)製レンズを使用するため、1つあたりのレンズ単価も高額です。

■ Thermeraは可視から近赤外を使用!
2色法を採用しているThermeraでは、ワークディスタンス(測定距離)が変わっても補正なしで同じ温度が算出されますので、1つのレンズで幅 広い用途にお使い頂くことができます。また、汎用レンズを使用でき、測定環境・対象物に合わせて豊富なレンズ類から最適な仕様でお選び頂けます。

右図はThermeraにて黒体炉の温度計測を行った例です。上から距離50cm、1m、1.5mで温度の計測を行ったところ、黒体炉内の熱電対温度994℃に対して、上から998℃、997℃、996℃とほぼ同じ値を示しています。

Thermeraは、測定距離や角度が変わっても温度値はほぼ一定です!

温度とスス濃度(KL値)計測が両方可能

Thermeraは、金属やガラスなどの固体/液体の温度計測に適したレシオ法と、燃焼の温度計測の手法として特に内燃機関の燃焼温度計測に使用される Hottel & Broughton法の2種類のアルゴリズムを用意しています。Hottel & Broughton法では、ディーゼルエンジンの燃焼等において、温度計測と同時に発生するスス濃度(KL値)の計測が可能です。

KL値計測に関する詳細はこちら(PDF)

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