Obalamy MITY: 1100°C w kamerach termowizyjnych

Akcje ratowniczo-gaśnicze bardzo często związane są z ekstremalnymi temperaturami otoczenia. Na szczęście strażacy mogą wtedy polegać na kamerach termowizyjnych, żeby jeszcze szybciej odnaleźć poszkodowanych lub szybko znaleźć wyjście z budynku. Starając się wybrać najlepszy sprzęt dla swojej jednostki, staniemy zapewne przed dylematem czy warto wybrać kamery, które są w stanie wyświetlić bardzo wysokie zakresy temperatur, np. do 1100°C w tzw. trzecim trybie wzmocnienia. Spróbujemy wyjaśnić, dlaczego nie jest to najlepszy pomysł i dlaczego nasze kamery pozostaną w zakresie pomiaru max do 650°C, póki obecny poziom wiedzy technologicznej nie zagwarantuje strażakom pełnego bezpieczeństwa w bardziej ekstremalnym zakresie temperatur.

Wybór odpowiedniego modelu kamery termowizyjnej jest często skomplikowanym porównywaniem specyfikacji technicznej kamer i parametrów takich, jak rozdzielczość obrazu, czułość kamery i zakres temperatur. Mówiąc najprościej, zakres temperatur oznacza minimalne i maksymalne temperatury, jakie kamera może zmierzyć. Np. kamery FLIR z Serii-K (przeznaczonej specjalnie dla Straży Pożarnych), mogą dokonać dokładnego pomiaru od -20°C do + 650°C. Niektóre marki kamer termowizyjnych posiadają zakres temperatur do 1100°C, kusząc swoich klientów w myśl zasady „więcej znaczy lepiej”. Choć liczba ta wydawać się może efektowana dla potencjalnego kupującego, na tym poziomie rozwoju technologicznego, w jakim obecnie się znajdujemy, oznacza to tak naprawdę uzyskanie możliwości pomiaru wysokich temperatur kosztem jakości obrazu, zaś dla strażaka w tak ekstremalnych warunkach, może to oznaczać wystawienie go na bardzo duże niebezpieczeństwo.

Co warto wiedzieć o wysokich zakresach temperatur w kamerach termowizyjnych?

1. 
Niebezpieczna utrata jakości obrazu powyżej 650°C

Termin „zakres temperatur” jest nieco mylący. W kamerach termowizyjnych, przeznaczonych do akcji ratwoniczo-gaśniczych, tak naprawdę ważniejszy powinien być faktyczny zakres temperatur (Effective Temperature Range ETR), który mówi nam w jaki zakresie temperatur, kamera jest w stanie dostarczać jej użytkownikowi użytecznych informacji na ekranie. Gdy wkraczamy w najwyższy próg bardzo ekstremalnych temperatur w polu widzenia (powyżej +650°C), blokują one w kamerze termowizyjnej możliwość rozpoznania temperatur z niższych pułapów oraz szczegółów danej sceny. Taka utrata jakości obrazu i zmniejszenie kontrastu może mieć dla strażaka poważne konsekwencje, ponieważ istnieje szansa, że nie zobaczy on obiektów, mieszczących się w niższym zakresie temperatur takich, jak poszkodowani czy drogi ewakuacyjne w razie nagle pogorszających się warunków pożarowych.

Strażackie kamery termowizyjne mają zazwyczaj dwa zakresy temperatur: tryb niskiej i wysokiej czułości. W warunkach pożarowych kamera będzie pracować w trybie wysokiej czułości, pokazując otoczenie pożarowe z dokładnymi szczegółami. W przypadku kamer FLIR dla Straży Pożarnych, tryb wysokiej czułości pokazuje temperatury do 150°C. W momencie pojawienia się pożaru, kamera automatycznie przełącza się na tryb niskiej czułości, który oferuje dobrze wyważony i akceptowalny kompromis pomiędzy niższą czułością (mniej szczegółów), a możliwością pomiaru wysokich temperatur. W Serii-K kamer FLIR tryb niskiej czułości mierzy temperatury do 650°C. Pomiar powyżej +650°C oznaczałby przeniesienie do najniższego poziomu czułości kamery (tzw. trzeciego trybu wzmocnienia), gdzie wyższe temperatury mierzone są kosztem szczegółowości obrazu i jego kontrastu, co z kolei prowadzi do niedopuszczalnej utraty jakości obrazu na ekranie kamery. Tutaj już można tylko wymieniać całą listę zagrożeń, do jakich użytkowanie kamer w tych temperaturach może prowadzić.




2. Mit przewidywania rozgorzenia

Powszechnie uważa się, że kamery termowizyjne są w stanie dokładnie przewidzieć wystąpienie zjawiska rozgorzenia. Nie są. Nawet z kamerą, która będzie miała zakres pomiaru temperatur powyżej +500°C, nie będzie można z całkowitą pewnością i dokładnością przewidzieć rozgorzenia, ponieważ kamera termowizyjna wykrywa różnice temperatur na powierzchni obiektów, a nie temperaturę gazów. Nic nie jest czarne i białe, podobnie ze zjawiskiem rozgorzenia, które często jest nieprzewidywalne. Kamera termowizyjna może być więc przydatna w ocenie warunków „przedrozgorzeniowych”, poprzez odpowiednią interpretację termogramów, nie daje nam jednak jednoznacznej odpowiedzi „na tacy”. Nieustannie najlepszą więc drogą do wykrycia zagrożenia zapłonu gazów pożarowych jest mix wiedzy, połączonej z ostrożną obserwacją warunków otoczenia.


Fot. Obiektiv.pl


3. Przewidywanie topnienia stali

Czasem można się spotkać z przekonaniem, że z pomocą kamer termowizyjnych o wyższych zakresach temperatur można przewidzieć, kiedy stal zaczyna się topić i wyginać. To oczywiście byłoby bardzo przydatne w kontekście akcji gaśniczych, szczególnie w budynkach przemysłowych czy halach magazynowych, gdzie często występują konstrukcje stalowe. Jednak znowu jest to kolejny mit, ponieważ jest to nieosiągalne także dla kamer z wysokim zakresem temperatur do 1100C. Dlaczego? Ponieważ temperatura topnienia stali to wartości od +1400C.




4. Czy kamery termowizyjne FLIR wytrzymają wysokie temperatury?

Kamery FLIR Serii-K nie przedstawią różnic temperatur powyżej + 650°C, jednak czerwoną koloryzacją na ekranie będą ostrzegać przed potencjalnym niebezpieczeństwem. Wówczas na wyświetlaczu pojawi się po prostu wartość “> 650° C”, w dobrze wyważonym trybie niskiej czułości, jednocześnie bez poświęcenia jakości obrazu i pokazując przy tym detale obserwowanej sceny. Kamery FLIR są zaprojektowane tak, aby wytrzymać najtrudniejsze warunki (patrz film Test wytrzymałości kamer termowizyjnych FLIR). Mogą one upaść na betonową podłogę z wysokości 2 metrów, są odporne na wodę (IP67), oraz pozostają w pełni sprawne do + 260 ° C przez okres nawet 5 minut.



5. Kiedy wysoki zakres temperatur ma sens?

Oczywiście, jak wcześniej wspomniano, nic nie jest czarne i białe – istnieje mnóstwo zastosowań, w których w odróżnieniu od kamer strażackich, wysoki zakres temperatur ma sens. W przypadku zastosowań przemysłowych czy produkcyjnych, kamery FLIR pozwalają na obserwację przez płomienie np. monitorowanie prac kotłów. Przykładowo Kamera FLIR T640 pozwala odczytać temperaturę od -40 ° C do + 2000 ° C z dokładnością +/- 2%. W niektórych laboratoriach naukowo-badawczych czy też np. w branży motoryzacyjnej, wysoki pomiar temperatur, połączony z wysoką wydajnością odczytów, są bardzo ważne. W jednym z krakowskich centrum badawczych z branży motoryzacyjnej, używane są kamery termowizyjne, których zakres pozwala na pomiar temperatur od -80°C do 3000°C (!), i które potrafią wskazać tak subtelne różnice temperatur, jak 0,02°C.