Students learn the theoretical foundations of non-contact temperature measurement with instrumentation used in infrared thermography. Details are familiar with the possibilities of using IR thermal camera in IR thermography and thermal diagnostics. Applications will be focused mainly on the chemical and food technology.

Studenti se seznámí s teoretickými základy bezdotykového měření teploty, s přístrojovou technikou používanou při infračervené termografii, podrobně se seznámí s možnostmi využití termokamery v termografii a termodiagnostice, přičemž aplikace budou zaměřeny zejména do oblasti chemických a potravinářských technologií.

Students will be able to:

• work with a thermal imager, take thermograms,

• assess the suitability of using IR thermometry for measuring the temperature distribution on the surface of the object

• evaluate thermograms,

• prepare a report on thermographic measurement and thermal diagnostics.

Studenti budou umět:

• pracovat s termokamerou, pořizovat termogramy,

• posoudit vhodnost využití IČ-termometrie pro měření rozložení teploty na povrchu objektu

• vyhodnocovat termogramy,

• zpracovat zprávu o termografickém a termodiagnostickém měření.

Noncontact temperature measurement

Emissivity

Heat radiation detectors

Thermography

Thermo-diagnostics

bezdotykové měření teploty

emisivita

detektory tepleného záření

termografie

termogram

termodignostika

• Obtaining credit from the labs.

• Successful presentation of an individual project.

• Successful completion of the exam.

• Získání zápočtu z laboratorních cvičení.

• Úspěšná prezentace individuálního projektu.

• Úspěšné složení ústní zkoušky.

R: Minkina W., Dudzik S.: Infrared Thermography. Wiley 2009, ISBN 9780470747186

A: The Ultimate Infrared Handbook. Published by FLIR Systems. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T559243/T559243_EN.pdf

Z: Kreidl M.: Měření teploty. BEN Praha 2005, ISBN 8073001454.

Z: Lysenko V.: Detektory pro bezdotykové měření teplot. BEN Praha 2005, ISBN 8073001801802

D: Minkina W., Dudzik S.: Infrared Thermography. Wiley 2009, ISBN 9780470747186

D: The Ultimate Infrared Handbook. Published by FLIR Systems. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T559243/T559243_EN.pdf

D: Příručka termografie. http://www.termokamera.com/testo/5-Zaklady-termografie/42-Prirucka-termografie

Lectures:

Study texts for the lectures are available on the Internet.

Laboratory exercises:

Textbooks and manuals for laboratory work are available on the Internet.

Before beginning work, students are tested in writing from knowledge of the issue.

Individual project:

Students will prepare individual project with the theme of technological measurements. The project assignment is based on the specialization the student. Presentation and defense of the project will take place during the exam test.

Přednášky:

Studijní texty k přednáškám jsou k disposici na internetu.

Laboratorní cvičení:

Učební texty a návody k laboratorním pracím jsou k disposici na internetu.

Před započetím práce jsou studenti testováni ze znalostí dané problematiky písemně nebo ústně.

Individuální projekt:

Studenti zpracují individuální projekt s tématikou termografie či termodiagnostiky. Zadání projektu vychází ze studijního zaměření studenta. Prezentace a obhajoba projektu proběhne v rámci ústní zkoušky.

Before beginning any laboratory work, students are tested in writing.

The protocol for the laboratory work writing and casting process in electronic form within a week after completion of the work.

Successful completion of all laboratory work is a prerequisite for obtaining credit.

The exam is oral or written. A separate part of the test is to present and defend the project of technological measurements according to individual specifications. The questions in the exam include issues by syllabus and for study are sufficient background materials for lectures.

Před započetím každé laboratorní práce jsou studenti testování písemně nebo ústně.

Protokol k dané laboratorní práci zpracovávají písemně a odevzdávají v elektronické formě do týdne po absolvování práce.

Podmínkou udělení zápočtu je úspěšné absolvování všech laboratorních prací.

Zkouška je ústní. Součástí zkoušky je prezentace a obhajoba projektu podle individuálního zadání. Otázky u zkoušky zahrnují problematiku podle sylabu předmětu a ke studiu jsou postačující podkladové materiály k přednáškám.

Syllabus of lectures:

1. Fundamentals of Infrared Imaging. Blackbody radiation. Planck's radiation law; Wien's displacement law; Stefan Boltzmann law; Kirchhoff’s law.

2. Emissivity and temperature measurement. - Dependence of emissivity on the wavelength and temperature. Determination of emissivity. Emissivity and transmissivity of various materials.

3. Thermal and quantum IR-detectors. Spectral sensitivity of detectors.

4. Thermometers for non-contact temperature measurement. Construction and operation of IR thermometers (broadband, narrowband, ratio). Pyrometers with fiber optics.

5. Principles of measuring IR thermometer. - Optics, sighting techniques and Electronics of IR thermometers..

6. IR thermography. Principles of thermography systems. IR Detectors for thermo-graphic imaging.

7. Thermal imagers. - Construction and operation of thermal imagers. Parameters: NETD, FOV, IFOV.

8. Quantitative Measurements with IR Cameras. Influences measurement (reflected radiation, emissions from the atmosphere, atmospheric transmittance).

9. IR image and their evaluation. - Visualization of IR image, evaluation of temperature, software for evaluation of thermo graphic image.

10. Calibration of IR thermometers and thermal imagers. Black bodies for calibrating non-contact thermometers

11. Uncertainties and errors in non-contact temperature measurement. - Uncertainties in determining emissivity, errors in non-contact temperature measurement.

12. Applications of non-contact thermometers. Temperature and IR spectral range of non-contact thermometers. Selection of the appropriate device. Examples of using IR thermometers. Comparison of measuring with IR thermometer and thermal imager. Advantages and disadvantages of non-contact temperature measurement.

13. Thermo-diagnostics. Examples of measurements in industry, energy, construction, medicine etc.

14. Thermo-diagnostics in chemistry and food industry. - Thermo-diagnostics thermal equipment, levels in tanks in the chemical industry, for gas leak detection. Thermo-diagnostics in laboratory research Thermo-diagnostics chemical sensors.

Laboratory exercises:

1. Non-contact temperature measurement. - Basic introduction to non-contact temperature measurement. Measurement with IR thermometer and thermal imager. (For students who have not completed this task in the laboratory measurement and control technology).

2. Non-contact temperature measurement with spectrophotometer. - Demonstration of Planck and Wien's law using spectrometric measurements in the wavelength region from 200 to 1 100 nm.

3. Determination of emissivity of the object. - Determination of emissivity of objects by different methods and comparison of results.

4. Measurement with IR thermometer and thermal imager I. - Temperature Measurement on flat surface with varying emissivity. Technical parameters, performance characteristics and operation of various types of IR thermometers. The use of software-IR thermometers.

5. Software for evaluation of thermal images. - Software FLIR QuickReport and FLIR Reporter.

6. Measurement with IR thermometer and thermal imager II. - Temperature measurements on cylindrical surfaces with varying emissivity, determine the effect of directional emissivity.

7. Calibration of IR thermometers and thermal imagers using calibration black bodies.

8. Measurement of transmittance materials. - Measuring the impact of transmittance given materials for thermal imagers and infrared thermometers with different spectral ranges.

9. Measurement of IR thermometer and thermal imager III. - Temperature measurements in a model gas furnace, measurement of flame temperature.

10. Thermography - measuring with thermal imager. - Measurement of the temperature distribution on the surface of the specified object. Scanning thermal field specified objects, with respect the emissivity of objects, the ambient radiation and atmospheric transmittance. Evaluation of thermal images.

11. Thermography of small objects. - Measurement of surface temperature of electronic components and sensors with infrared thermometer and thermal imaging camera with a special lens.

12. Non-contact temperature measurement in a dynamic process. - Temperature measurement with IR thermometer and thermal imager, depending on the time. Recording and evaluation during a dynamic process. Thermographic video.

13. Thermo-diagnostics. - Use of thermal imagers for thermo-diagnostics specified object.

14. Individual project with the theme of thermography or thermo-diagnostics. - Specify the project will be based on study orientation of each student. Presentation and defense of the project will take place during the oral examination.

Sylabus přednášek:

1. Teoretické základy bezdotykového měření teploty. - Vyzařování těles, spektrum záření, černé těleso. Planckův vyzařovací zákon, Wienův zákon posuvu, Stefan Boltzannův zákon, Kirchhofův zákon. Emisivita, absorbance, reflektance, transmitance, spektrální zářiče, šedá tělesa.

2. Emisivita objektu a propustnost prostředí. - Závislost emisivity na vlnové délce a na teplotě. Stanovení emisivity. Emisivita a transmitance různých materiálů.

3. Detektory tepelného záření. - Tepelné a fotonové detektory. Spektrální citlivost detektorů.

4. Přístroje pro bezdotykové měření teploty. - IČ teploměry širokopásmové, úzkopásmové, poměrové. Jasový pyrometr. Pyrometry s vláknovou optikou.

5. Zásady měření IČ teploměrem. - Optika IČ teploměru, zorné pole. Zaměřovací systémy. Vlivy působící při měření.

6. Termografie - zobrazování teplotních polí. - IČ termografie. Zobrazování teplotních polí. Principy termovizních systémů. Detektory termokamer.

7. Termokamery. - Měřicí IČ termokamery, konstrukční uspořádání. Parametry termokamer (NETD, FOV, IFOV).

8. Termografické měření. - Vlivy působící při měření (odražené záření, emise z atmosféry, propustnost atmosféry).

9. Termogramy a jejich vyhodnocení. - Vizualizace termovizního snímku, vyhodnocení termogramu, software pro vyhodnocení termogramů.

10. Kalibrace infračervených teploměrů a termokamer. - Kalibrační černá tělesa. Kontrola správnosti měření IČ teploměrem.

11. Nejistoty a chyby při bezdotykovém měření teploty. - Nejistoty ve stanovení emisivity, chyby při nerespektování propustnosti atmosféry a záření okolního prostředí, chyby při nesprávném zaměření objektu.

12. Aplikační možnosti bezdotykových teploměrů. - Použití IČ teploměrů. Teplotní a spektrální rozsahy IČ teploměrů. Výběr vhodného přístroje. Příklady využití IČ-teploměrů. Porovnání měření IČ teploměrem a termokamerou. Přednosti a nedostatky bezdotykového měření teploty.

13. Termodiagnostika. IČ termodiagnostika. Příklady využití termodiagnostických měření v průmyslu, energetice, stavebnictví, medicíně, k zabezpečovacím účelům.

14. Termodiagnostika v chemii a potravinářství. - Termodiagnostika tepelných zařízení, hladiny v nádržích, v chemickém průmyslu, k detekci úniku plynů, v potravinářském průmyslu, v laboratorním výzkumu. Termodiagnostika chemických senzorů.

Sylabus cvičení:

1. Bezdotykové měření teploty. - Základní seznámení s bezdotykovým měřením teploty. Měření IČ teploměrem a termokamerou. (Pro studenty, kteří neabsolvovali tuto úlohu v laboratoři měřicí a řídicí techniky).

2. Bezdotykové měření teploty spektrofotometrem. - Demonstrace platnosti Planckova a Wienova zákona pomocí spektrometrického měření v oblasti vlnových délek 200 až 1 100 nm.

3. Stanovení emisivity objektu. - Stanovení emisivity objektů různými metodami a vzájemné porovnání výsledků.

4. Měření IČ teploměrem a termokamerou I. - Měření teploty rovného povrchu s různou emisivitou. Seznámení s technickými parametry, funkčními vlastnostmi a obsluhou různých typů IČ teploměrů. Využití softwaru jednotlivých IČ-teploměrů.

5. Software pro vyhodnocení termogramů. - Programy FLIR QuickReport a FLIR Reporter.

6. Měření IČ teploměrem a termokamerou II. - Měření teploty na válcovém povrchu s různou emisivitou, zjištění vlivu směrové emisivity.

7. Kalibrace IČ teploměru a termokamery. - Kontrola správnosti měření IČ-teploměrem a termokamerou s využitím kalibračních černých těles.

8. Měření propustnosti materiálů. - Měření vlivu propustnosti zadaných materiálů na údaj termokamery a IČ teploměrů s různými spektrálními rozsahy.

9. Měření IČ teploměrem a termokamerou III. - Měření teploty v modelu plynové pece, měření teploty plamene.

10. Termografie - měření termokamerou. - Měření rozložení teploty na povrchu zadaného objektu. Snímání teplotních polí zadaných objektů, respektování emisivity objektů, vlivu okolního záření a propustnosti atmosféry. Vyhodnocení termogramů. Zpracování zprávy o termografickém měření.

11. Termografie malých objektů. - Měření povrchové teploty elektronických součástek a senzorů IČ teploměrem a termokamerou se speciální optikou.

12. Bezdotykové měření teploty při dynamickém ději. - Měření teploty IČ teploměrem a termokamerou při změně teploty v závislosti na čase. Záznam a vyhodnocení dynamického děje. Termografické video.

13. Termodiagnostika. - Využití termokamery pro termodiagnostiku zadaného objektu.

14. Individuální projekt s tématikou termografie či termodiagnostiky. - Zadání projektu bude vycházet ze studijního zaměření studenta. Prezentace a obhajoba projektu proběhne v rámci ústní zkoušky.

Study materials for lectures:

http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html

Study materials for laboratory exercises:

http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html

e-books:

FLIR - The Ultimate Infrared Handbook. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T559243/T559243_EN.pdf

Basics of non contact temperature measurement. http://www.micro-epsilon.cz/download/products/dat--infrared-basics--en.pdf (november 2012)

FLIR - IR Automation Guidebook. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T559213/T559213_EN.pdf

Studijní materiály k přednáškám:

http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html

Studijní materiály k laboratorním cvičením:

http://ufmt.vscht.cz/cs/elektronicke-pomucky.html

e-knihy:

Příručka termografie. http://www.termokamera.com/testo/5-Zaklady-termografie/42-Prirucka-termografie

FLIR - The Ultimate Infrared Handbook. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T559243/T559243_EN.pdf

Basics of non contact temperature measurement. http://www.micro-epsilon.cz/download/products/dat--infrared-basics--en.pdf (november 2012)

FLIR - IR Automation Guidebook. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochures/T559213/T559213_EN.pdf

Mathematics, Physics, (Chemical Engineering, Physical Chemistry).

It is appropriate that the student completed course N444004 Measurement and Control.

Matematika, Fyzika, případně Chemické inženýrství a Fyzikální chemie.

Je vhodné, aby student absolvoval předmět N444004 Měřicí a řídicí technika.

Mathematics I,

Physics I

Matematika I - N413022

Fyzika I - N444001