理 量 1
( Thermography ) 輻 ( ) 量 2
類 輻 量量 量 3
Types of Analysis Qualitative Comparative analysis Quantitative True temperature measurement 4
Thermographic Nondestructive Testing (TNDT) 理 數 thermal stimulation subsurface structure(s) of interest visualization processing recording 5 specimen
k(w/m.k, @27C) c p (J/kg.K, @27C) 401 385 237 903 80 447 ( 金 ) 52 460 泥 1.5 880 1 790 0.6 4180 0.0263 1007 6
TNDT 不 行 冷 輻 見 力 離 度 度量 度 不 度 7
TNDT 率 FOV 量 不易 8
TNDT 類 易 度量 離 度 量 9
理 ( Electromagnetic Spectrum ) X-Ray UV Visible IR Microwave Radio wave 10nm 100nm 1µm 10µm 100µm 1mm 10mm 100mm 1m 10m 100m 1km 10 near infrared 0.75-3 µm middle infrared 3-20 µm far infrared 20-1000 µm 2µm 14µm 見 0.35-0.75 µm violet-blue-green-yellow-red
度 ( 0 K 273.15 C) 量 ( Internal Energy) 輻 輻 度 量 度 量 輻 力 (Emissivity) 11
輻 量 度 率 數 E = f ( T, ) E : 輻 量 T : 度 : 輻 力 ( 率 ) T ε E 12
朗 律 ( Planck s Law ) 度 零度 (-273.15 0 K) 輻 輻 度 列 E bλ unit = 8 3.743 10 5 14387 / λt λ ( e 1) 2 bλ : / µ λ : µ : E W m m m T K Spectral emissive power, Eb (W/m 2. m) definition the amount of radiation emitted per unit surface area at a given wavelength 13
律 (Wien s Displacement Law) 輻 量 度 不 若 輻 量 度 零 連 滑 度 輻 量 度 列 λ max = 2897.6( µ m K) T ( 6000K) 輻 0.5µm ( 300K) 9.7 µm 1000 K 2.9 µm 3000 K 0.97 µm 度 良 靈 度 14
- 律 (The Stefan-Boltzmann Law) 若 輻 量 度 輻 量 列 : E b =σ T 4 E b : 輻 量 σ : - 數 = 5.67 10-8 W / m 2.K 4 T : 度 (K) 15
( Emittance) - ( Reflectance ) ( Transmittance ) - ( Absorption ) Incident radiation I Absorbed radiation αi Transmitted radiation τi Reflected radiation ρi I = α I + ρi + τi 1 = α + ρ+ τ 16
Kirchhoff s Law ε = α 1 輻 E G T G = αg = ασt abs 4 AT,, α, ε 2 輻 4 E = εσt in thermal equilibrium AεσT = AασT ε = α 4 4 17
率 W ε = 0< ε < 1 Wb ε W : 輻 量 W b : 輻 量 率 度 輻 度 理 度 不 (real body) 率 1 不 (gray body) 18
輻 度 ε = 1 ε < 1 (λ) ε 19
輻 率 emissivity 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Nickel, polished (294K) Aluminum (306K) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 wavelength (um) Aluminum oxide (1255K) Silicon crystal, polished (433K) Iron, polished (1078K) 20
率 度 conductor Nonconductor (a)wet ice (b)wood (c)glass (d)paper (e)clay (f)copper oxide (g)aluminum oxide 21
率 度 Emissivity 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Nickel, soot covered Iron, oxidized Iron, polished Nickel, polished 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Temperature (K) 22
量 度量 Object Atmosphere Thermovision εe obj τεe obj (1-ε)E amb τ(1-ε)e amb T obj E obj T amb E amb 輻 量 (1-τ)E atm 輻 量 23
( Atmospheric Influence ) 粒 粒 2µm 略 24
( Choice of Waveband ) 8-13µm 靈 度 3-5 µm 25
輻 不 冷 輻 量 輻 Power available in each thermal imaging waveband waveband ground-level solar emission from 290K emission from 291K contrast (µm) radiation (W/m 2 ) black body (W/m 2 ) black body (W/m 2 ) ( E/E) 3-5 24 4.14 4.30 0.037 8-13 1.5 125.7 127.84 0.017 輻 靈 度 : 291K 290K 290 K 401.03 W/m 2 輻 量 291 K 406.59 W/m 2 26
流 量 度 度數 理 理 ( 見 ) ( 不 見 ) 冷 27
見 輻 不 輻 Filter/Aperture 濾 離 度 濾 輻 Front lens Focusing lens FPA detector 率 90% 28
度 ( Spatial Resolution Concepts ) ( Field of View ) : see FOV ( D ) ( S ) 29
30
: D:S = 30:1 30 ( ) ( ) 0.75m 2.5cm 1.5m 5cm 2.4m 8cm : FOV 25% 31
FOV: 320(H) x 240(V) 不見 = 量 見 量 IFOV FOV IFOV θ D W W /2 tan( θ / 2) = D W IFOV = = pixels tan( θ / 2) 2D pixels 32
類 輻 (Bolometric effect) 輻 (Pyroelectric effect) 料 (dipole moment) 度 輻 量 33
Bolometer 金 度 Pyroelectric detector 度 不 不 冷 度 (320 240) 34
類 類 料 行 冷 降 量 度 (1,000,000 pixel) 冷 35
路 理 降 便 理 理 類 數 參數 類 路 理論 度 數 A/D 數 CPU 理論 度 36
度量 Object Atmosphere Thermovision εe obj τεe obj (1-ε)E amb τ(1-ε)e amb (1-τ)E atm T amb T obj E amb 輻 量 E obj 4 4 4 E = τεσt + τ (1 ε ) σt + (1 τ ) σt 1 amb atm 37
率 度 例 輻 量 率 1 E = τεσt + τ (1 ε ) σt + (1 τ ) σt 4 4 4 1 amb atm E = εσt + (1 ε ) σt = εσt + (1 ε ) σt 4 4 4 4 1 1 1 amb 2 2 2 amb 303.2 = 0.26 T + 0.74 293 2 2 2 4 4 4 2 o T = 327.7 K = 54.7 C 325.1 = 0.93 T + 0.07 293 4 4 4 2 o T = 327.1 K = 54.1 C 319.4 = 0.74 T + 0.26 293 4 4 4 2 o T = 327.3 K = 54.3 C (30.2 o C, ε =1.0) (T,0.26) (52.1 o C, ε =1.0) (T,0.93) (46.4 o C, ε =1.0) (T,0.74) 38
度 量 離 度 若 理 料 39
度量 1 2 3 4 40
度 量 理 度 度 度 度 量 狀 度 便 異 度 41
度 切 度 量 度 量 降 度 降 論 度 度 降 理 狀 度 異 行 42
輻 輻 3-50µm 度 臨 錄 度 理狀 行 便 異 來 理狀 臨 年 歷 療 43
(25%) Evaporation (walls) 輻 (60%) Radiation 量 (3%) Conduction to objects (12%) Conduction to air 流 ( 流 ) Air currents (convection) 44
度 2-5 o C 0.5-1.0 o C 年 女 45
25±1 o C 不 46
15 不 1 2 4-47
領 理 48
領 女 兩 不 更 惡 度 1.0 數 不 暈 女 異 49
不 度 年 率降 50
度 狀 降 塞 塞 度異 51
塞 更 見 塞 降 易 立 臨 狀 不 不 不 度 療 Deep Vein Thrombosis (DVT) 52
不 裂 流 留 來 塞 50% 度 0.5 行 53
度 領 例 易 100% 度 不 度 度數 識 療 復 便 參 54
易 來 度 更 Thermal Recovery Method 冷 度 度 度 度 類 度 55
理 理 行 刺 療 錄 刺 留 度 56
不 領 不 例 異 臨 更 拓 便 流 57