Как тепловизор находит ослабший контакт или подшипник без смазки и почему блестящий металл его обманывает? Води курсором по тепловой картинке, сравнивай одинаковые узлы по ΔT и меняй излучательную способность.
Ослабший контакт в разъеме, подшипник без смазки, тормоз, который не отпускает, клапан, через который перетекает масло: везде лишнее трение или сопротивление превращается в тепло. На тепловизионной картинке такой узел светится ярче соседей. Важно сравнивать одинаковые узлы в одинаковых условиях и помнить, что камера мерит излучение, а не температуру. Матовая краска излучает почти как черное тело, а блестящий металл почти все отражает, и камера «видит» на нем отражение холодного неба или собственное тепло оператора.
Тепловизор принимает поток излучения и пересчитывает его в температуру по закону Стефана–Больцмана. Пересчет верен, только если ε и фон заданы правильно. Числа под формулами считаются по горячему узлу из опыта.
Что попадает в объектив?
Первое слагаемое: свое излучение поверхности. Второе: отраженное излучение окружения. Чем меньше ε, тем больше в сигнале чужого и меньше своего. Сам закон излучения разобран в теме «Теплопередача».
Насколько серьезен нагрев?
Сравниваем с таким же узлом: другой фазой, другой опорой, другой стороной машины. Так убирается влияние погоды и нагрузки. Для электрики пороги жесткие: уже 3 °C между фазами повод присмотреться.
Когда камера врет?
Камера решает первое уравнение относительно T, подставляя свое ε. Если на самом деле поверхность блестит и ε меньше, камера занижает температуру горячего узла. На блестящем металле ΔT тоже сжимается, и опасный контакт выглядит безобидным.
Для электрооборудования пользуются порогами по ΔT между одинаковыми элементами под нагрузкой: до 3 °C наблюдать, 4–15 °C ремонтировать при ближайшей остановке, больше 15 °C немедленно. Нагрев контакта растет как квадрат тока, поэтому при малой нагрузке дефект почти не виден.
Для механики жестких норм нет, у каждой службы ТО свои цифры. Обычно сравнивают одинаковые узлы и следят за трендом: подшипник, который каждый месяц теплее на 5 °C, говорит больше, чем один снимок.
Как избежать ошибки по ε: снимать матовые, окрашенные или окисленные места, клеить на блестящие детали черную изоленту (ε ≈ 0,95) и снимать под углом не больше 45° к нормали.
У дизель-электрических самосвалов шкаф управления, тяговый генератор и шины постоянного тока. Ослабший болт на шине греется до сотен градусов, тепловизор находит его за минуту.
После рейса механик снимает колеса с обеих сторон. Горячая ступица выдает подшипник без смазки или тормоз, который не отпускает, задолго до пожара на колесе.
Сотни роликоопор: обходить каждую с термометром долго. Тепловизор при обходе показывает заклинивший ролик, который режет ленту.
Перетечки через изношенный золотник или открытый предохранительный клапан превращают энергию насоса в тепло. Горячая секция или трубопровод слива укажет на нее.
Холодный выпускной патрубок цилиндра выдает неработающую форсунку, холодные трубки радиатора выдают засор. Сравнивают цилиндры и секции между собой.
Зимой тепловизор показывает, где из дома уходит тепло: окна, стыки панелей, мостики холода. Это то же правило: ищи пятно, которое отличается от соседей.
Картинка синтезирована: температура задана гладкими пятнами, нагрев дефекта пропорционален нагрузке, а для электрики ее квадрату. Камера считается идеальной: весь поток собирается в одном диапазоне длин волн, как будто она мерит полный поток по закону Стефана–Больцмана. Настоящие камеры работают в диапазоне 7,5–14 мкм, учитывают поглощение воздухом и расстояние, но смысл ошибки по ε тот же. Фон узлов окрашен, ε = 0,95. Пороги серьезности учебные; для электрики они близки к таблице NETA MTS.