4. тепловидение. результаты измерения тепловых полей аудиовизуальной техники
Результаты проведенного тепловидения и исследований (см. главу 1) позволили разработать технологию осмотра типового кинокомплекса, основным и вспомогательным оборудованием которого являются (рисунок 4): кинопроектор, система вентиляции, блок питания, бесперемоточное устройство, кинопроцессоры, коммутаторы, усилители, медиаплеер, компьютер.
Для каждого ксеноблока проводилось тепловидение (тепловизионная съемка) с пяти ракурсов по сегментам 60 градусов, чтобы не пропустить дефект (температурное пятно).
Ниже на рисунках 28, 29, 30, 31, 32 и 33 представлены фотографии элементов кинокомплексов и их экспериментальные термограммы обработанные на компьютере с помощью программного обеспечения «Протон-Эксперт» (производитель ООО «Балтех»).
Как видно из приведенных ниже обработанных термограмм наиболее критичным к перегреву является ламповый фонарь с ксеноновой лампой.
На рисунке 29 показана термограмма дефектного сетевого адаптера, на рисунках 32 и 33 четко наблюдаются проблемы электрощита (автоматов) и системы вентиляции кинопроектора соответственно.
Рисунок 28. Фотография, термограммы и их гистограммы
Рисунок 29. Фотография, термограммы и гистограммы сетевого адаптера
Рисунок 30. Фотографии и термограммы цифрового кинопроектора
Рисунок 31. Фотография и термограммы кинопроцессоров с переднего и заднего ракурса
Рисунок 32. Фотография и теплограммы распредилительного щита
Рисунок 33. Фотографии и теплограммы кинопроектора с дефектом системы вентиляции
Полученные экспериментальные данные подтверждают, что одним из преимуществ тепловидения (тепловизионной диагностики) киноаппаратуры является ее универсальность и простота (визуализация) при определении технического состояния объектов киноиндустрии и возможность применения данного метода ко всем электромеханическим системам кинопроекционных комплексов.
Для повышения достоверности тепловидения необходимо произвести дополнительную обработку термограмм.
Поскольку тепловидение и тепловизионная диагностика аудиовизуальной аппаратуры есть распознавание технических состояний объекта по параметрам теплового поля исследуемого объекта, дальнейшую обработку полученных термограмм следует выполнять в устройствах автоматического анализа, где на первый план выходят задачи выделения признаков, определения точных текущих координат объекта и формирования данных о количественных характеристиках
Воспринятое тепловое изображение элементов киноаппарата может показывать высокие температурные отличия. Современная ИК-аппаратура также может работать в широком температурном диапазоне, не теряя при этом на температурном изображении объекта никакой информации ни в верхней, ни в нижней частях температурной шкалы.
Камеры сегодня могут автоматически находить самую высокую температуру в изображении. Это показано на рисунке 34. Максимальная температура в отмеченной квадратом области 62,20С. Указатель показывает точное расположение пятна. Термограмма может быть легко сохранена в памяти камеры. В более дорогостоящих и функциональных тепловизионных комплексах есть возможность добавлять голосовой комментарий. Сообщение будет следовать совместно с термограммой.
Рисунок 34. Указатель показывает точное расположение пятна при термографии
Правильное температурное измерение зависит не только от возможностей программного обеспечения или самой камеры. Ошибка может появиться тогда, когда реальное место нагрева (например, подключение) скрыто от оператора, и была зафиксирована теплота, которая предалась от источника нагрева через расстояние другому элементу (например, лампа кинопроектора нагрела стенки корпуса). Реальное место нагрева может быть вообще скрыто. Это видно на термограмме (рисунок 35).
Рисунок 35. Тепловизор не видит нагрева, поскольку он скрыт
При тепловидении необходимо, когда нет точной уверенности в экспозиции, попытаться наводить камеру на обследуемый киноаппарат под различными углами и удостовериться, что горячая область замечена и определена в максимальном ее размере (локализация теплового нагрева от соседних объектов – тепловое отражение). То есть надо быть уверенным, что какой-то элемент или часть конструкции не скрывают самое горячее пятно. На представленной термограмме самое горячее пятно (рисунок 35), определяемое тепловизором, с температурой 830С – это выходы кабелей из блока. Рабочая температура кабелей под блоком 600С. Однако, реально самое горячее место скрыто за блоком. Разница в 230С – это температура мнимого дефекта, так как кабели над блоком имеют высокий нагрев от переносимого тепла. Этот тепловой источник находится ниже нагретых кабелей внутри блока и имеет существенно более высокую температуру.
Другая причина ошибок или неверного определения температуры на обследуемом объекте при тепловидении – плохо выбранный фокус съемки (рисунок 36). На левом изображении лампа в фокусе. Температура в области 640С как среднее число. На правом изображении лампа не в фокусе и температура в 510С определяется, как максимальная.
Для тепловидения электрических элементов киноаппаратов используется специальный метод, который достаточно прост и основан на сравнении однотипных объектов - так называемое измерение со ссылкой. Данный метод предполагает систематический просмотр однотипных элементов параллельно, чтобы оценить степень нагрева одного из них в сравнении с элементом, предположительно находящимся в нормальном состоянии.
Рисунок 36. Разница температур в 130С из-за неодинаковой фокусировки
Нормальным состоянием элемента считается такое, когда электрический ток, проходящий в нем, создает рабочую температуру, выраженную на термограмме некоторым цветом (или серым тоном), который является, обычно, идентичным, например, для всех трех фаз при симметричной нагрузке. Незначительные изменения в цвете могут быть на фоне электрического проводника, например, в соединении двух различных материалов, при увеличении или уменьшении области (сечении) проводника, где имеется некоторое сопротивление электрическому току.
На рисунке 37 показаны три плавких предохранителя, температура которых почти одинакова. Изотерма указывает различие между фазами фактически меньше 20С.
Рисунок 37. Изотерма предохранителей
Некоторое отличие цветов – обычный результат, если фазы несут несимметричную нагрузку. Это различие в цветах не представляет собой перегревание, так как это не происходит в местном масштабе (т.е. в локальной области), а распространяется по всей фазе.
Реальный нагрев, с другой стороны, представляется тепловым пятном и с явным спадом температуры за пределами пятна (рисунок 38).
Рисунок 38. Термограмма и термопрофилограмма. Тепловое пятно с типичным температурным увеличением вдоль кабеля питания кинопроектора.
Рядом с термограммой расположен график профиля температуры вдоль линии (термопрофилограмма), где наглядно видно увеличение температуры примерно до 930С в центре теплового пятна.
Две левые фазы на рисунке 39 оцениваются как нормальные, принимая во внимание, что правая фаза показывает очень явную температуру превышения. Фактически, рабочая температура левой фазы 680С, то есть весьма существенная. Дефектная фаза справа показывает температуру 860С.
Температура превышения в этом случае 180С, что есть дефект, требующий скорейшего устранения.
Рисунок 39. Три фазы, из которых две нормальные и третья явно перегретая
Рисунок 41. Температурное состояние предохранителей.
На рисунке 41 представлены три термограммы, отображающих температурное состояние предохранителей. На первой термограмме максимальная температура (указана на температурной шкале справа) определена в 610 С, на второй – в 31,80С, на третьей термограмме максимальная температура находится где-то посередине. Три термограммы различны и на каждой из них только один из предохранителей попадает под весь температурный диапазон, указанный на температурной шкале рядом. Однако, на всех трех термограммах – одно и тоже изображение. Полная и достоверная информация о температуре каждого предохранителя находится в каждой термограмме. Это можно выяснить, установив при настройке тепловизора правильно температурный масштаб. Серые области на двух термограммах указывают на то, что они являются более горячими, чем установленная шкала температур при тепловидении.
Тепловидение.Выводы по главе 4.
Правильное тепловидение зависит от окружающих условий или/и величины нагрузки общей для всей группы оборудования на обследуемом объекте (например, температура в помещении операторской может зависеть от смены сезонов, от систем кондиционирования кинотеатров и пр.).
Для повышения достоверности тепловизионной диагностики (тепловидения) рекомендуется производить дополнительную обработку термограмм в устройствах автоматического анализа с определением точных текущих координат объекта с тепловым дефектом и возможностью формирования баз данных для дальнейшего диагностического анализа комплексов аудиовизуальной техники.