Termal kamera kızılötesi radyasyonun keşfedilmesiyle ortaya çıktı. Kızılötesi kamera, termal görüntüleme ve termal görüntüleme cihazı olarak da adlandırılır.
1800’lü yıllarda sanayi devriminin yeni başlaması, beraberinde birçok icadı da getirdi. William Herschel kırmızı ışığın ötesinde renk tayfına sahip olan bir ışın keşfetmişti. Bu ışığa Latincede infra yani kızılötesi adını verdi. I. Dünya savaşına kadar kızılötesi ışınlar aktif olarak kullanılamamıştı.
Kızılötesi Radrasyon ve William Herschel
- dünya savaşına kadar daha çok ısı ölçümünde barometre ve termometrelere odaklanılmıştı. Bu cihazlar ise kazanların ve buharla çalışan diğer cihazların sıcaklık ölçümünde kullanılıyordu. Çünkü suyla ısıtma sırasında ortaya çıkan buhar basıncı dengelenmezse, şiddetli patlamaya yol açabiliyordu.
Kızılötesi ışınların ısı ölçümünde kullanılması, aslında radyasyon çalışmalarının bir sonucudur. IR radyasyonu ile yapılan çalışmalar sonucunda dört temel yasa ortaya çıkmıştır. Termal radyasyon yasası, Planck yasası, Wien’in yer değiştirme yasası ve Kirchoff’un termal radyasyon yasası. Termal radyasyon yasası, aynı zamanda kızılötesi ışınların ısı ölçümünün yapılmasını da sağlamıştır. İlk başlarda teori olarak ortaya atılan bu yasa, yapılan deneyler sonucunda kanıtlanmıştı.
Termal Kameranın Atası: Termografik Kamera
Günümüzde kullanılan termal kameraların bulunmasındaki en önemli adım, Seebeck etkisinin kullanılmasıdır. Bu etkiyi kullanarak ilk Termografik kamera cihazını icat eden Leopoldo Nobili’dir.
1826 yılında termometrenin geliştirilmiş hali icat edilmişti. Başlangıçta Leopoldo Nobili, Macedonio Melloni ile birlikte 1833 yılında 10 metre uzaklıktaki bir kişiyi tespit edebilen ısı ölçer icat etti.
1880 yılına gelindiğinde Samuel Pierpont Langley tarafından ilk bolometre icat edildi. Bu cihaz, termal kameranın ilkel haliydi. Yüksek sıcaklıklara duyarlıydı ve 400 metre uzaklıktan gelen bir trenin içinde bulunan ineğin sıcaklığını tespit edebiliyordu.
İlk termografik kamera ordu için geliştirilmişti. 1929 yılında Macar Fizikçi Kalman Tihanyi, İngiltere’nin savaş uçaklarını savunması için gece görüşüne sahip ve ısıyı ölçebilen televizyon kamerası icat etmişti. Daha sonra bu cihaz kızılötesi ışınları tespit edebilecek düzeyde geliştirildi.
1947 yılında ABD ordusu Texas Instruments firmasını kızılötesi ışınları tespit edebilecek bir cihaz yapması için görevlendirdi. Firma, AGA şirketinin soğutulmuş fotokondüktör kullanarak düşük sıcaklıkları tespit edebilen icadını geliştirmeye çalıştı. Aynı zamanda kendi bulduğu cihaza entegre etmenin de yollarını arıyordu.
Termal kamera cihazının ilk ticari versiyonu 1965 yılında üretildi. Sanayi alanında faaliyet gösteren firmaya satılan bu cihazın görevi, yüksek voltajlı kabloların ve panoların ısı değerini ölçmekti.
1950’li yılların ortalarında ilk Kızılötesi Linescan sistemi icat edildi. İngilizler bu icada “Sarı Ördek” adını verdiler. Aslında bu icat çeşitli ayna ve detektörlerin kullanıldığı tarayıcı sistemdi. Aynı zamanda IR Linescan sisteminin de temelini oluşturdu.
Amerikan firması Honeywell bu icadı daha geliştirdi ve düşük sıcaklıkta bile ısı tespiti yapabilen detektör dizisini geliştirdi. 1970 yıllarına gelindiğinde ise LED ışıklarıyla desteklenen ve yüksek çözünürlüğe sahip, ısı detektörleri üretilmişti.
Akıllı Sensorların Geliştirilmesi
Tüm bu gelişmelere rağmen termal kamera cihazının tam olarak işlevini yerine getirebilmesi için akıllı sensorlara ihtiyaç vardı.
Akıllı sensorlar olmadan cihazın etkisi son derece sınırlı kalıyordu. Aslında bu sensorlar yine ordu için ve savunma amacıyla icat edilecekti.
ABD Stratejik Savunma birimi bir dizi deneyden sonra akıllı sensorları geliştirmeyi başardı. Cihazda; algılama, sinyal çıkarma, verileri işleme ve anlama özellikleri bulunuyordu. Ayrıca birçok sisteme de entegre edilebilme özelliği sergiliyordu.
1990’lı yılların sonlarına doğru termal kameralar ordunun kullanımından, sivil kullanıma doğru yönelmeye başladı. Yani artık bu cihazlar, sanayide ve daha birçok alanda kullanılabilecekti.
Termal Kameranın Tesisatta Kullanılması
1990’lı yıllardan sonra artık kameralı tespit neredeyse her alanda kullanılıyordu. Ülkemizde sıhhi tesisat alanında kullanılması ise biraz daha geç bir tarihe rastlar. Çünkü Türkiye standartlarında o yıllarda bu cihazlar hala pahalıydı ve büyük şirketler tarafından kullanılıyordu. Özellikle sanayi kuruluşları ve elektrik firmaları tarafından tercih ediliyordu. Çünkü bu alanda faaliyet gösteren firmaların kullandıkları makinelerin sürekli olarak ısı kontrolünün yapılması gerekiyordu. En ufak ısı değişimlerinde binlerce dolar değerindeki cihazlar zarar görebilirdi. Ayrıca bu makineleri kontrol eden personel de risk altındaydı.
2000’li yıllardan sonra termal kamera ile kaçak bulma yaygınlaşmaya başladı. Cihazın fiyatının makul oranlarda olması, yaygınlaşmasındaki en büyük etkendi.
Termal kameranın tesisat sektöründe kullanılmasından önce, hem müşteri açısından hem de firmalar açısından birçok zorluk yaşanıyordu. Mesela kalorifer borularındaki kaçakların bulunabilmesi tam bir işkenceydi. Beton zemin altında kalan borulardaki kaçağı bulmak için tahmin ve el yordamı yöntemi uygulanıyordu. Yani birçok yer kırılıyor, hem zaman hem de para israf ediliyordu.
Tesisatın sahibi olan müşteriler için durum daha vahimdi. Çünkü küçük bir arızanın giderilmesi için bile birçok yerin kırılması gerekiyordu. Bu da maliyet ve zaman kaybı demekti. Müşteri arızalı olan borunun tamirinden çok, kırılan ve dökülen yerin tamirine para ödüyordu. Ayrıca birçok işi de aksıyordu. Nispeten ev sahibi olanlar bu durumdan, işletme sahibi olanlardan daha az etkileniyorlardı. Çünkü ev sahibi olanların parasal değere sahip iş kayıpları oluşmuyordu.
2000’li yıllardan sonra, sıcak su tesisatlarındaki sızıntı ve kaçakların tespiti için termal kamera kullanılmaya başlandı. Bu cihaz tesisatçılar için adeta bir mucize gibiydi. Gerçi bu cihazın kullanılmasından sonra, tesisat sistemlerindeki arızaların tespiti için birçok cihaz kullanılmıştır.
Ancak termal kamera zamanı ve parayı inanılmaz derecede verimli hale getiriyordu. Sıcak su borularındaki sızıntıyı ya da kaçağı bulabilmek için borunun geçtiği yerlerde bu cihazı dolaştırmak yeterliydi. Gerisi cihazı kullanan operatörün tecrübesine bağlıydı. Ekranda görülen renkler borulardaki en küçük sızıntıyı bile tespit edebiliyordu. Cihazın ekranından yapılan tespitten sonra, arızanın olduğu yer işaretleniyordu.
Tabi ki az da olsa kırılan ya da dökülen yer oluyordu. Ancak eskisi kadar büyük olmuyordu. Mesela banyo fayansı altında kalan sıcak su borusunun yeri tam olarak tespit ediliyordu. İşaretlenen yer genelde sadece bir fayans boyundan daha fazla olmuyordu. Sadece bu fayansın sökülmesi ve tamir işleminden sonra yerine takılması yeterli oluyordu.
Günümüzde termal kamera kullanımı ile günler hatta haftalar süren kaçak bulma işlemi yalnızca birkaç saate indirgenebilmiştir. Ev ya da işyeri sahipleri adeta rahat bir nefes almışlardır. Onlar açısından da maliyet oldukça düşmüştür.
