Тепловизоры что это такое

Тепловизоры что это такое

  • Новости
  • О компании
  • Продукция, цены
  • Статьи, обзоры
  • Схемы, документация
  • Контакты
  • F.A.Q.

Что такое тепловизор?

Тепловизоры

Тепловизор (инфракрасная камера, тепловизионный прибор) — это устройство для съемки изображений в инфракрасном диапазоне волн. Т.е., по другому говоря, тепловизор — это оптико-электронная система, предназначенная для получения видимого изображения объектов, испускающих невидимое тепловое (инфракрасное) излучение. Чаще всего тепловизор используется в качестве прибора ночного видения или для получения температурного поля объекта. При помощи тепловизора можно мгновенно измерить температуру десятков тысяч точек объекта. Тепловизоры являются измерительными приборами, поэтому их иногда называют измерительными тепловизорами.

Первые тепловизоры были созданы в 30-х гг. 20 века. Принцип действия тепловизора основан на преобразовании инфракрасного излучения в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране индикатора.
В 70-х гг. созданы тепловизоры, в которых тепловое изображение переводится в видимое непосредственно на экране, покрытом светочувствительным веществом (люминофоры, жидкие кристаллы, полупроводниковые пленки). Тепловизоры используются для определения местоположения и формы объектов, находящихся в темноте или в оптически непрозрачных средах.
Применение тепловизоров обусловлено необходимостью поиска горячих (иногда — холодных) мест на температурном поле, наличие которых говорит о нарушении нормального режима эксплуатации объекта или оборудования, опасных дефектах, потерях энергии и т.д. Хороший тепловизор не только позволяет локализовать эти "горячие точки", но и измерить их температуру. В настоящее время сфера применения тепловизоров очень широка.
Современные тепловизоры нашли широкое применение как на крупных промышленных предприятиях, где необходим тщательный контроль за тепловым состоянием объектов, так и в небольших организациях, занимающихся поиском неисправностей сетей различного назначения. Так, сканирование тепловизором может безошибочно показать место отхода контактов в системах электропроводки.
Особенно широкое применение тепловизоры получили в строительстве при оценке теплоизоляционных свойств конструкций. Так, к примеру, с помощью тепловизора можно определить области наибольших теплопотерь в строящемся доме и сделать вывод о качестве применяемых строительных материалов и утеплителей.
Широкое применение тепловизоры получили в военной индустрии для координации боевых действий в темное время суток. Эта дорогостоящая аппаратура может устанавливаться на самолеты-разведчики, для оценки количества живой силы противника и ее расположения на участке боевых действий.
Помимо инженерного применения с 2008-2009 гг. тепловизоры начали также активно использовать в медицинских целях — для выделения из толпы лиц инфицированных вирусом гриппа

К сожалению, тепловизор является достаточно дорогим измерительным прибором — в первую очередь из-за стоимости его двух основных элементов: матрицы и объектива (их стоимость составляет 90% стоимости прибора).
Матрицы весьма сложны в производстве, и, соответственно, это все упирается в большие деньги.
С объективами ситуация сложнее: их нельзя сделать из стекла, потому что этот материал не пропускает ИК-излучение. По этой причине для создания объективов применяются редкие и дорогие материалы.
Для понижения шумов и, следовательно, повышения пороговой чувствительности, в тепловизионных приборах матрицу фоточувствительных элементов охлаждает микрокомпрессорная система, либо используется термостабилизация при помощи термоэлектрической системы.
В последнее время все большее распространение получают приборы с неохлаждаемой микроболометрической матрицей.

Copyright ©2005. Все права защищены. Любое использование материалов, их подборки, дизайна, элементов дизайна допускается только с согласия правообладателя. Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.

Тепловизор представляет специальное устройство, которое используется для определения теплового излучения в исследуемом пространстве. В большинстве случаев это устройство имеет дисплей, на котором высвечивается цветная картинка. Каждый цвет здесь означает конкретный уровень температуры. Благодаря визуализации картинки теплового излучения открываются многочисленные возможности использования подобного прибора, к примеру, в военной и охранной сфере, в измерении и контроле технологического процесса.

Работа данного устройства строится на том, что от каждого объекта исходят электромагнитные волны в различном диапазоне частот. Это касается и инфракрасного спектра, то есть «теплового излучения». Но с единственной оговоркой, что интенсивность указанного излучения находится в прямой зависимости от текущей температуры объекта. При этом она практически не зависит от степени освещенности поверхности в видимом диапазоне. В результате тепловизионный прибор помогает получить дополнительную информацию, которую невозможно получить обычным зрением или приборами, работающими в видимом диапазоне частот.

Виды

Тепловизор по разрешающей способности инфракрасного датчика матрицы может классифицироваться на следующие классы:
  • Базовый – порядка 160×120.
  • Профессиональный – до разрешения в 640×480.
  • Экспертный – разрешение более 640×480.

Модели тепловизионных приборов могут иметь неохлаждаемый или охлаждаемый сенсор. В охлаждаемых вариантах датчик позволяет «видеть» на дальних расстояниях с высочайшей чувствительностью. Однако подобные устройства чаще всего являются стационарными, так как система охлаждения увеличивает массу и габариты устройства. Подобные приборы часто применяются в лабораториях или в качестве перевозимых устройств на автотранспорте. Неохлаждаемые приборы применяются практически повсеместно.

В зависимости от измерительного диапазона тепловизионные приборы делят на следующие виды:
  • Строительные приборы, которые работают до температуры в 350 градусов по Цельсию. Их применяют для энергетического аудита строений, оценки теплоизоляционных свойств стен, протечек трубопроводов и тому подобное.
  • Промышленные приборы, которые работают свыше 350 градусов по Цельсию. Их используют для диагностических работ механических и электрических устройств, проверки электрического оборудования, машиностроительных систем и тому подобное.
  • Высокотемпературные приборы, которые работают свыше 1000 градусов по Цельсию. Их используют в специфических случаях: для осуществления контроля техпроцессов, выполняемых при высоких температурах, диагностических исследованиях промышленных и иных устройств с узлами, подвергающихся высокой степени нагревания.
Читайте также:  Беляши с мясом на молоке
Также тепловизионные приборы бывают следующих видов:
  • Наблюдательные приборы, которые преобразуют инфракрасное излучение в видимое изображение в соответствии со специальной цветовой шкалой.

  • Измерительные приборы, которые определяют температуру объекта с помощью соотношения определенной температуры цифровому пикселю. В результате появляется картинка распределения температур.

  • Стационарные устройства часто используются на промышленных предприятиях, где необходимо контролирование технологических процессов. Подобные прибора часто имеют азотное охлаждение для обеспечения требуемых условий функционирования приемной аппаратуры.

  • Переносные приборы выполняются на базе неохлаждаемых кремниевых микроболометров. Такие агрегаты удобны в применении, и можно легко переносить, и применять в разных труднодоступных местах.

Устройство
Переносной тепловизор имеет следующие основные элементы:

  • Объектив. Для его изготовления применяются редкие материалы, к примеру, германий. Использование стекла недопустимо, так как через него не проходит инфракрасное излучение. Объектив фиксирует инфракрасное излучение. Для оптимизации пропуска света используются просветляющие тонкопленочные покрытия.
  • Матрица, то есть приемник излучения. На данный элемент приходится большая часть цены устройства.
  • Крышка объектива – предохраняет объектив от повреждения.
  • Дисплей, на нем отображаются данные, высвечивается изображение. В большинстве случаев применяется жидкокристаллический экран. Кроме тепловой информации на нем часто высвечиваются вспомогательные данные в виде заряда аккумулятора, времени, шкалы температур и иной важной информации.
  • Ручка с ремнем.
  • Элементы управления. При помощи них осуществляется настройка электронной системы.
  • Электронная система, включающая систему обработки информации. Предназначена для модификации инфракрасного излучения в видимое изображение.
  • Устройство хранения информации и ряд иных дополнительных элементов. Большинство современных приборов имеют карты памяти, которые можно вытащить, чтобы передать информацию на персональный компьютер. Предустановленные программы позволяют провести анализ картинки, в том числе выполнить их обработку для последующей печати или сохранения.
Принцип действия
  • Оптический элемент, куда входят линзы из редкого материала, фиксирует инфракрасное излучение.
  • Далее тепловое излучение направляется на матрицу, которая имеет высокую чувствительность к инфракрасному излучению.
  • Затем сложные микросхемы получают данные с матрицы, генерируя видеосигнал. В нем каждой температуре объекта соответствует определенный цвет картинки.
  • На экране дополнительно высвечивается цветовая шкала соответствия.

  • Тепловизор к тому же может быть оснащен устройством памяти, чтобы можно было записать поток видео тепловой картинки и впоследствии сохранить его на ПК. В комплекте также могут идти микропроцессоры, при помощи которых можно выполнить небольшую аналитику.

В некоторых случаях тепловизор в своем оснащении имеет видеокамеру, благодаря которой удается получить объединенную картинку в видимом и инфракрасном спектре. Благодаря специальному программному обеспечению можно произвести их наложение, в том числе выполнить их обработку.

Применение

Сегодня тепловизор широко применяется в разных сферах деятельности человека. Вызвано это тем, что указанное оборудование способно фиксировать минимальные температурные изменения, которые не может заметить глаз человека. Для работы этого прибора необходимо только инфракрасное излучение. К тому же его можно использовать на расстоянии. При существенной дальности действия, прибор невозможно выявить средствами слежения.

Ввиду указанных свойств данный прибор находит широчайшее применение в:
  • Диагностике.
  • Медицине.
  • Военной сфере.
  • Научных исследованиях.
  • Промышленности.
  • Строительстве.
  • Системах автоматики и так далее.

Так в военной разведке или охране тепловизор способен заметить технику в полной темноте на расстоянии до 3 километров. Человека же он может обнаружить на расстоянии порядка 300 метров. Медицинские устройства применяются для выявления различных заболеваний с помощью изучения параметров инфракрасного излучения. Научные тепловизионные приборы помогают проводить эксперименты и лабораторные исследования.

В промышленности устройства помогают контролировать нормальное течение технологических процессов и предотвращать внештатные ситуации. В строительстве тепловизионные приборы позволяют выявить дефекты в строительной конструкции. Это касается усталостного старения металла, появляющегося в зонах деформации. Именно там начинает выделяться большее количество тепла. Благодаря этому можно не разбирать конструкцию, чтобы отыскать дефекты и предотвратить их возможное разрушение.

Для контроля распределения температуры поверхности различных объектов используют специальное устройство – тепловизор.

Эти приборы оборудованы экраном, на котором отображается исследуемая поверхность, раскрашенная в различные цвета.

Каждый из них соответствует определенной температуре.

Тепловизор используют для решения задач широкого спектра, в некоторых случаях этот измерительный инструмент является незаменимым.

Назначение тепловизора и принцип действия

Сферы применения тепловизоров очень обширны:

Прибор используется для диагностики различных заболеваний, в том числе при поиске злокачественных опухолей, в нейрохирургии.

Читайте также:  Как содержать птицу в домашних условиях

• Машиностроение и металлургия – применяется для контроля протекания сложных термических процессов.

• ЖКХ – контроль состояния жилых помещений, при поиске повреждений водопровода, для оценки степени изношенности зданий.

• Строительство – для поиска утечек тепла в зданиях, оценки степени прогрева элементов систем отопления.

• МЧС – для поиска пострадавших.

Спасательные службы часто прибегают к помощи тепловизора, когда требуется найти людей или животных в местах крушения зданий и при возникновении подобных ситуаций.

Также прибор помогает пожарным при поиске очага возгорания, местонахождения открытого огня.

Используются для идентификации противника в условиях недостаточной видимости.

Усовершенствованные варианты тепловизоров встраиваются в системы наведения.

Принцип работы тепловизора основан на приеме инфракрасного спектра излучения, исходящего от любого нагретого объекта.

Излучение улавливается оптической системой прибора, после чего фокусируется на приемнике, конвертирующем визуальный аналоговый сигнал в электрический.

Как правило, он выражается в виде изменения напряжения или сопротивления в цепи приемника.

Далее сигнал преобразуется электроникой в изображение, которое выводится на дисплей в виде спектрозональной картинки.

Иными словами, человеческий глаз получает возможность увидеть инфракрасное излучение, которое он не способен воспринимать при нормальных условиях.

Сама же спектрозональная картинка – цветное изображение объекта, которое позволяет оценить распределение температуры по его частям.

В этом случае темные цвета, например, синий, свидетельствуют о низкой температуре, а яркие, вроде красного или желтого, соответствует высокой.

Устройство и характеристики

Конструкция большинства тепловизоров ограничивается наличием следующих элементов:

• Корпус с элементами управления, например, кнопками.

• Объектив с защитной крышкой и органом фокусировки изображения.

Последний, в большинстве случаев, имеет вид поворотного кольца, как на фотоаппаратах.

• Электронная система и программное обеспечение.

• Система охлаждения матрицы (для моделей с высокой чувствительностью).

Основные характеристики прибора:

• Угол и дальность обзора.

• Параметры матрицы: разрешение, порог температуры, погрешность, четкость изображения.

• Функциональность: наличие подсветки, лазерный указатель, возможность цифрового масштабирования, наличие и объем встроенной памяти для хранения результатов измерений, возможность переноса данных на ПК.

К тепловизионному оборудованию применяются следующие государственные стандарты:

• ГОСТ Р 8.619–2006 – методика проверки приборов.

• ГОСТ 53466-2009 – технические требования к медицинским тепловизорам.

Материал

Корпус большинства моделей тепловизоров изготавливается из ударопрочного пластика с резиновыми накладками для удобства удержания, является либо влагозащищенным, либо полностью водонепроницаемым.

Дешевые модели, как правило, вовсе не имеют серьезной защиты от негативного воздействия окружающей среды.

Объективы в большинстве случаев изготавливают из германия с тонкопленочным покрытием, оптимизирующим пропускание света.

Линзы из этого материала работаю в диапазонах длин волн 3 – 5 и 8 – 14 микрон.

Оптическое стекло не используется по причине его неспособности пропускать инфракрасное излучение в требуемом диапазоне.

Однако, при работе с прибором следует учитывать, что повышение температуры влияет на прозрачность германия.

Если повысить температуру до 100°, этот показатель упадет вдвое от изначального.

Размеры и вес

Габариты и вес тепловизоров зависят от их типа, количества дополнительного функционала и оборудования, а также размеров матрицы и наличия системы охлаждения.

Так размеры простеньких переносных моделей сравнимы с фотоаппаратом, их вес начинается от 500 – 600 г до 2 кг.

Класс защиты тепловизоров

Практически все тепловизоры имеют защищенный от воздействия негативных факторов корпус, степень защиты которого определяется международным стандартом с буквами IP и двумя цифрами.

Первая цифра (от 0 до 6) указывает на защиту от посторонних предметов, а вторая (от 0 до 9) – на устойчивость к воздействию воды.

Например , тепловизор с классом IP67 полностью защищен от проникновения пыли и сохраняет работоспособность даже после кратковременного погружения в воду на глубину до 1 метра.

Разрешающая способность

Важность разрешающей способности инфракрасного датчика кроется в степени детализации изображения:

• Базового уровня: до 160х120 пикселов.

• Профессиональные: 160х120 – 640х480 пикселов.

• Экспертного класса – более 640х480 пикселов.

Калибровка, поверка и погрешность

Измерительный тепловизор, согласно стандартам, принятым в метрологии, проверяется на работоспособность не реже, чем раз в год.

Поверка подразумевает под собой следующие действия:

• Осмотр корпуса прибора, его опробование и проверка во всех режимах работы.

• Замер углового разрешения.

• Проверка диапазона измеряемых температур.

• Определение максимальной температурной чувствительности и неравномерности чувствительности по полю.

• Определение сходимости результатов.

Измерительные тепловизоры должны подвергаться периодической калибровке.

Современные модели оснащаются специальной шторкой, которая надвигается на матрицу.

По ее известной температуре и производится калибровка.

Современные матрицы выполняются в виде терморезисторов, имеют высокое разрешение (вплоть до сотых градуса).

В технических характеристиках измерительных моделей обязательно указывается погрешность (точность), которая, как правило, находится в пределах 2% или 2°.

Виды тепловизоров и цена

Приборы классифицируются по функциям, которые они выполняют:

• Наблюдательный тепловизор – создает на экране картинку теплового излучения, преобразованного в видимый световой спектр.

Читайте также:  Рецепт сдобного хлеба для хлебопечки

• Измерительный тепловизор – работает, как и наблюдательный тип прибора, но дополнительно точкам светового сигнала присваивает температурные значения.

Иными словами, позволяет оценить температурное распределение на участке исследования.

• Визуальный пирометр – отдельная группа приборов, которые позволяют зрительно выявить зоны, где температура отклонена в какую-либо сторону от нормальной.

По типу исполнения прибор может быть:

• Переносной тепловизор– компактные модели, корпус которых оснащен ручкой для удобного удержания.

• Стационарный тепловизор – имеет несколько большие габариты, чем предыдущий вариант.

Либо оснащается креплениями для установки на различные конструкции, либо сам являются частью какого-либо оптического прибора.

По назначению тепловизор бывает:

• Строительный – используется для поиска тепловых потерь зданий.

Их измерительный диапазон – до 350°С.

Стоимость начинается от 50 тыс. рублей.

Популярен также среди охранных агентств.

Зачастую имеет встроенный дальномер.

Представляет собой ручной, либо нашлемный монокуляр для наблюдения.

Простейшая гляделка для охотника стоит в районе 40 тыс. рублей.

Среди разновидностей можно выбрать тепловизионные прицелы и бинокли, цена которых превышает 200 тыс. рублей.

Относится к самым точным тепловизионным приборам.

Используется преимущественно на масштабных предприятиях для контроля температурного режима технологического оборудования.

Оснащаются ИК-датчиками с высокой чувствительностью и полноцветными большими дисплеями.

Их температурный диапазон – более высокий.

Существуют высокотемпературные приборы, где этот показатель превышает 1000°С.

Стоимость качественных моделей более 1 млн. рублей.

• Военный – используется для обнаружения вражеских войск и техники в условиях недостаточной видимости.

Стоит армейский прибор от 150 тыс. рублей.

• Медицинский – применяется при поиске заболеваний и дефектов в человеческом теле, для которых характерно локальное изменение температуры, например, опухолей.

Как правило, выпускается в стационарном исполнении на различных подставках с возможностью прямой передачи изображения на ПК.

Стоимость – от 500 тыс. рублей.

Применяется для домашних нужд в несложных эксплуатационных условиях.

Стоимость – от 20 тыс. рублей.

К бытовому также можно отнести так называемый мини-тепловизор – очень компактный прибор, который подключается к смартфону.

Его еще называют мобильный тепловизор.

Он использует экран и источник питания телефона, а также специально разработанное ПО для вывода температурной картинки неплохого качества.

Лазерный тепловизор – ошибочное название пирометра с лазерным целеуказателем.

В отличие от тепловизионной аппаратуры, пирометр представляет собой прибор для дистанционного (бесконтактного) измерения температуры поверхности тел.

Иными словами, на его экране отображается лишь показатель температуры точки, на которую направлен встроенный лазер.

Как выбрать тепловизор?

При выборе тепловизора необходимо ориентироваться на следующие параметры:

• Диапазон измеряемых температур – для бытовых нужд подойдет вариант с параметром от 0°С до +350°С.

• Разрешение инфракрасного-детектора – чем оно выше, тем более детальной будет картинка.

• Термочувствительность – чем ниже этот показатель, тем выше точность результатов.

• Условия эксплуатации и класс защиты – для бытовых и строительных нужд подойдет прибор, способный работать при повышенной влажности до 95% и температуре -20°С — +50°С.

• Наличие дополнительных функций – подсветка, цифровая камера, лазерный целеуказатель, компас, модули GPS, Bluetooth, Wi-Fi.

• Наличие дополнительных объективов.

Широкоугольные применяются там, где требуется исследование протяженного объекта, а телескопические – для получения четких изображений на большом удалении.

• Эргономика и хранение данных.

Преимущество отдается приборам, способным не только сохранять картинку в формате JPEG, но и отражать информацию по температуре.

Еще один важный показатель, на который следует обратить внимание – способ отображения данных на экране, который выражается в следующих режимах:

• Full IR – полноэкранная инфракрасная картинка.

• Picture-in-Picture – картинка в картинке (обычная фотография окружает тепловое изображение).

• Alpha Blending – наложение слоев тепловой картины и обыкновенной фотографии.

• IR/Visible Alarm – изображение, как на обыкновенном фотоаппарате, но места, где температура превышает пределы заданного диапазона, подсвечены определенным цветом.

• Full Visible Light – обычные фотоснимки.

Что нужно знать о тепловизорах?

Следует отметить, что хороший прибор, который соответствует даже самым минимальным требованиям, не может быть дешевым.

При этом все же можно сэкономить и купить для своих нужд недорогой китайский тепловизор, стоимость которого часто не превышает 10 – 13 тыс. рублей.

Но надо понимать, что их качество исполнения и картинки могут быть весьма сомнительны.

Причина в том, что ИК – датчик дешевой тепловизионной аппаратуры нередко имеет настолько низкое разрешение, что на выходе может получиться размытая разноцветная картинка.

Все остальные характеристики, как правило, также не соответствуют действующим стандартам.

Поэтому в таких случаях остается опираться лишь на отзывы тех, кто уже приобрел аналогичный прибор.

Производители тепловизоров

Среди производителей тепловизионных приборов заслуженное внимание уделяется следующим:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector