Mikä se on? Kuka sen keksi?
Lämpökamera tai infrapunakamera on laite, joka muodostaa kuvan kohteesta sen erittämää, paljaalle silmälle näkymätöntä infrapunasäteilyä mittaamalla, kun tavallinen kamera muodostaa kuvan näkyvän valon perusteella. Kun tavallinen valokuvauskamera havaitsee tavallisesti aaltopituudeltaan 400–700 nanometrin valoa, pystyy infrapunakamera näkemään jopa 14 000 nanometrin taajuutta.
Infrapuna- ja lämpökuvaus on yllättävän vanha keksintö: Sir William Herschel keksi infrapunasäteilyn jo vuonna 1800. 1900-luvun alkupuolelle tultaessa ensimmäinen infrapunaa hyödyntävä käytännön sovellus oli merenkulussa jäävuorien ja laivojen havainnointi. Unkarilainen Kálmán Tihanyi kehitti vuonna 1929 ensimmäisen varsinaisen lämpökameran, jota käytettiin toisen maailmansodan aikana Britanniassa pimeäkuvaukseen ilmapuolustuksen tarpeisiin. Kylmän sodan aikana varsinkin britit kehittivät infrapunakuvausta erilaisia valvontatehtäviä, kuten sukellusveneiden torjuntaa varten.
Vasta 1990-luvun loppupuolella infrapuna- ja lämpökamerateknologia alkoi tulla saataville siviili- / kaupalliselle sektorille lähinnä kulujen merkittävästä alenemisesta johtuen. Lämpökameroita alettiin käyttää esimerkiksi ympäristönsuojelun, lääketieteen, rakennusteollisuuden sekä autojen turvalaitteiden tarpeisiin.
Viime vuosina lämpökamerat ovat tulleet niin edullisiksi, että jopa yksittäiset kuluttajat voivat hankkia niitä oman työkaluvalikoimansa jatkoksi kodin tai vapaa-ajanasunnon huollon ja korjauksen tarpeisiin. Kotikäyttöön tarkoitetuilla lämpökameroilla voidaan kuvata kauempanakin olevia kohteita, mutta ne toimivat tarkimmin lähempänä tehtäviin mittauksiin.
Mihin sitä käytetään?
Nykyaikaisilla kannettavilla lämpökameroilla voidaan esimerkiksi:
- tutkia lämpövuotoja rakenteissa, eristeissä ja tiivisteissä
- mitata komponenttien kuumenemista esimerkiksi sähkölaitteissa, akustoissa
- kuvata täysin valottomassa tilassa pelkän kohteen lämpöjäljen perusteella
- mitata putkistojen ja LVI-laitteiden toimintaa ja tehokkuutta
- tarkkailla mekaanisten liikkuvien osien kulumista ja kuumenemista
Yleisin joka kodin, ja varsinkin omakotitalossa asujan käyttökohde lämpökameralle on ikkunoiden sekä niiden tiivisteiden, ja muidenkin talon eristeiden tarkastelu talviaikaan. Joissain taloissa seinän sisällä saattaa olla liian vähän villoja, jolloin koko seinä on huomattavan kylmä. Ongelmakohdat on helppo löytää lämpökartan avulla, ja tiivistyksen jälkeen tulos näkyy lämmityslaskussa. Toisaalta varsinkin uudemmissa perusteellisemmin eristetyissä kerrostaloasunnoissa saattaa ongelma olla läpi vuoden, ja varsinkin kesäaikaan päinvastainen: asunto on tuskaisen kuuma. Lämpökameralla voit etsiä asunnosta ylimääräisiä lämmönlähteitä, kuten kodinkoneita, ilmanvaihtoputkia tai elektroniikkaa, ja eliminoida sisäilmaa liiallisesti lämmittävät tekijät.
Suuremmassa mittakaavassa lämpökuvaus on erinomainen keino erilaisten laitteiden energiatehokkuuden selvittämiseen; jos esimerkiksi mekaaninen laite kuumenee liikaa, menee sen energiasta suurin osa lämmöntuotantoon liikkeen sijasta – puhumattakaan paloturvallisuusnäkökulmasta.
Kodin tiivistyksen lisäksi lämpökamera auttaa mittaamaan eri komponenttien kuumenemista esimerkiksi auton tai sähkölaitteiden huollossa. Viallinen komponentti saattaa kuumentua, sulaa tai palaa, mutta se on niin hankalassa tai huomaamattomassa paikassa, ettei sitä huomaa huolellisenkaan huollon yhteydessä ilman lämpökameraa.
Miten sitä käytetään?
Halvimmilla perusmallisilla lämpökameroilla voidaan mitata numeroin ainoastaan kuvaruudun keskellä olevaa, ”tähtäinristikon” osoittamaa lämpötilaa. Paremmat mallit kuitenkin mahdollistavat useiden lämpötilojen tarkkailun samanaikaisesti. Yleensä nämä arvot ovat lämpökartan korkein ja matalin arvo keskellä olevan tähtäimen lisäksi.
Tähtäimien tai pistelämpötilamittausten määrä ei kuitenkaan tarkoita, että lämpökamera suorittaisi ainoastaan esimerkiksi kolme mittausta kullakin mittauskerralla; lämpökamera mittaa ja ilmaisee lämpötilan erikseen jokaisesta näytön pikselistä. Esimerkiksi hiuppusuosittu 32 x 32 pikselin näytöllä varustettu lämpökamera mittaa jokaisella kuvaushetkellä lämpötilan 1024 pisteestä, ja luo tämän mittauksen perusteella näytölle kuvan. Tämä pikselitaso on asiakkaidemme mukaan täysin riittävä kotikäyttöön, esimerkiksi juuri talon eristeiden tarkastukseen. Jos halutaan lähteä ammattilaislinjalle, kannattaa hieman lisätä pikseleitä ja hankkia esimerkiksi 220 x 160 pikselin tarkkuudella mittaava kamera, jossa lämpöpisteitä onkin jo reippaasti enemmän; kokonaiset 35 200. Perinteisten ”pistoolimallien” seuraksi on markkinoille tullut myös viime aikoina taskukokoisia, noin älypuhelimen kokoluokkaa olevia malleja. Jos haluat päästä harastukseen kiinni todella edullisesti, voit harkita kännykkään liitettävää minilämpökameraa.
Erilaiset mitattavat pinnat heijastavat infrapunasäteilyä eri lailla, joten lämpökamerassa on oltava tätä vastaava säätö. Tätä säädettävää arvoa kutsutaan emissiivisyydeksi, joka on kappaleen optinen ominaisuus, eli sen lähettämä säteily verrattuna täysin mustaan pintaan. Emissiivisyyden säätöasteikko on tavallisesti 0,1–1,0 ε (epsilon) Runsaasti heijastavissa kappaleissa emissiivisyys on pientä, ja vähän heijastavissa lähempänä maksimiarvoa 1,0. Useimpien pintojen emissiivisyys asettuu välille 0,8–0,9 ε, mutta esimerkiksi kiillotetun alumiinin arvo on noin 0,1 ε.
Lämpökameran väripalettia voidaan useimmissa kameroissa muuttaa mittaustarpeen mukaan. Yleisimmät paletit näkyvää valoa näyttävän kameran lisäksi ovat: rauta/punainen, sateenkaari, korkeakontrastinen sekä mustavalkokuva mustalla tai valkoisella lämmön osoittimella. Eri paletteja voidaan käyttää mittaustarpeen mukaan; rauta/punapaletti on yleisin lämpökuvauksessa ja lämpökarttojen tekemisessä käytetty paletti, mutta esimerkiksi mustavalkokuvauksessa on helpompi erottaa pieniä lämpötilan eroja, ja sateenkaaripaletissa taas mahdollisimman paras lämpötilojen erittelykyky.
Väripalettien ja tavallisen kameran kuvan päällekkäisyys on yleensä säädettävissä laitteen valikoista. Päällekkäisyyden säätö on erittäin hyödyllinen ominaisuus, kun halutaan yhdistää lämpökartan arvot tavanomaisen kameran kuvaan. Kuvien tallennus ja myöhempi tarkastelu erilaisilla sovelluksilla helpottaa tarkempien analyysien ja johtopäätöksien tekoa. Väripalettien päällekkäisyyden säätö on toki vakavien huolto- ja korjaustehtävien lisäksi erinoimainen keino saada visuaalisesti näyttäviä kuvia.
