Принцип работы тепловизора

Содержание

Тепловизоры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

Принцип работы тепловизора

Тепловизоры это устройства, с помощью которых можно контролировать распределение температуры измеряемой поверхности. Эта поверхность изображается на экране прибора в виде цветового поля. На этом поле определенный цвет соответствует некоторой температуре. На экране отображается интервал видимой температуры. Стандартное разрешение тепловизоров последних моделей составляет 0,1 градус.

В недорогих устройствах информация сохраняется в памяти прибора и при необходимости считывается через компьютер. Чаще всего такие приборы используют совместно с ноутбуком и специальной программой, принимающей информацию с тепловизора.

Впервые тепловизоры появились еще в 30-х годах прошлого века. Современные системы тепловизоров стали развиваться только в 60-х годах. Приемники теплового излучения были с одним элементом. Изображение в приемниках осуществлялось с помощью точечного смещения оптики. Такие приборы имели низкую производительность и давали возможность для наблюдения за изменениями температуры с малым быстродействием.

С развитием технического прогресса появились фотодиодные ячейки, способные хранить сигнал света. Стало возможным проектирования новых тепловизоров на базе матриц датчиков. С этих матриц сигналы поступают на дешифратор, далее на обработку в главный процессор прибора.

В определенной последовательности сигналы проецируются на матрицу с распределением температур с разными обозначенными цветами. Такой принцип дал возможность получить портативные автономные устройства, способные оперативно обрабатывать данные, позволяющие контролировать изменение температуры в реальном времени.

Перспективной разработкой новых тепловизоров стало использование неохлаждаемых болометров. Этот принцип основан на повышенной точности вычисления изменения сопротивления тонких пластин под воздействием излучения тепла всего спектра. Эта технология популярна во многих странах при производстве новых тепловизоров, к которым предъявляются высокие требования безопасности и мобильности. В нашей стране изготовление автономных тепловизоров с неохлаждаемыми болометрами начато в 2007 году.

Работа и конструктивные особенности

Излучение инфракрасного цвета фокусируется оптической системой тепловизора на приемнике, который подает сигнал в форме изменения сопротивления или напряжения.
Электроника регистрирует полученный сигнал от системы тепловидения. В результате сигнал преобразуется в электронную термограмму. Она изображается на дисплее.

Термограммой называется изображение объекта, которое прошло обработку электронной системой для отображения ее на экране с различными цветовыми оттенками, соответствующими распределению инфракрасных лучей по площади объекта. В результате оператор видит термограмму, соответствующую излучению тепла, приходящего от исследуемого объекта.

Чувствительность детектора к излучению тепла зависит от его собственной температуры, и качества охлаждения. Поэтому детектор располагают в специальное охлаждающее устройство. Наиболее популярный вид охлаждения – это жидкий азот. Однако этот метод неудобный и довольно примитивный.

Другим видом охлаждения стали элементы Пельтье. Это полупроводники, способные обеспечить перепад температур при прохождении по ним электрического тока, и действующие по принципу теплового насоса. Чувствительность датчика тепловизора создается с помощью чувствительных полупроводников, выполненных из ртуть-кадмий-теллура, антимонида индия и других материалов.

Части и элементы тепловизора

Стоимость тепловизора довольно высока. Основными его элементами являются объектив и матрица (приемник излучения), которые составляют 90% стоимости всего прибора. Такие матрицы сложны в изготовлении. Объектив невозможно выполнить из стекла, так как стекло не пропускает инфракрасные лучи. Поэтом для объективов используют дорогие редкие материалы (германий). В настоящее время ведутся поиски других недорогих материалов.

Другими составными частями прибора являются:

1 — Крышка объектива 2 — Дисплей 3 — Управление 4 — Ручка с ремнем 5 — Тепловизор 6 — Пуск 7 — Объектив 8* — Электронная система 9* — Память для хранения информации

10* — Программное обеспечение

Объективы

В тепловизоре в обязательном порядке имеется хотя бы один объектив, который способен фокусировать излучение инфракрасных волн на приемнике излучения. Далее приемник подает электрический сигнал и образует тепловое (электронное) отображение, которое называется термограммой.

Чаще всего объективы изготавливают из германия. Чтобы оптимизировать пропускание света объективами, применяют просветляющие тонкопленочные покрытия. В комплект тепловизора обычно входит чехол для хранения и переноски устройства, другого дополнительного оборудования для применения прибора в полевых условиях.

Дисплеи

Отображение картины теплового излучения осуществляется на жидкокристаллическом экране (дисплее). Он должен иметь хорошую яркость и достаточный размер для легкого обзора изображения при различных условиях освещения, в полевых условиях. На экране обычно имеется вспомогательная информация. К ней относится цветовая шкала температур, время, дата, заряд батареи, температура объекта и другая полезная информация.

Схема обработки сигнала и приемник излучения применяются для модификации излучения инфракрасного света в необходимую полезную информацию. Фокусировка теплового излучения объекта осуществляется на специальный приемник. Он изготовлен из полупроводников. Тепловое излучение создает электрический сигнал на приемнике. Далее сигнал поступает на электронную схему, расположенную внутри прибора, после обработки сигнала электроникой, на экране возникает тепловое изображение.

Органы управления

С помощью этих элементов производятся различные настройки электронной системы для оптимизации изображения теплового излучения на дисплее. Такие настройки в электронном виде могут изменить цветовую гамму и слияние изображений, интервал теплового уровня. Также регулируется отраженная фоновая температура и коэффициент излучения.

Хранилище данных

Цифровые электронные данные, которые содержат изображения тепла и вспомогательные данные, могут сохраняться на электронных картах памяти различного типа, либо на устройствах передачи и хранения информации.

Большинство тепловизионных инфракрасных систем способны сохранять вспомогательные текстовые и ые данные, а также снимок изображения, которые получены при помощи внутренней встроенной камеры, работающей в спектре видимости человеком.

Создание отчета и программное обеспечение

Программное обеспечение, применяемое с многими современными системами тепловидение, является удобным и функциональным для оператора. Тепловые цифровые и видимые изображения копируются на компьютер или ноутбук. Там эту информацию можно проанализировать с применением разных цветовых палитр, осуществить другие регулировки радиометрических данных.

Также есть возможность применить встроенные опции проведения анализа. Обработанные картинки можно включить в образцы отчетов или отпечатать на принтере. Изображения также можно по интернету отправить заказчику, либо сохранить на компьютере в электронном виде.

Тепловизоры делятся на несколько видов по различным признакам

Наблюдательные преобразуют инфракрасные лучи в видимый для глаза свет по специальной цветовой шкале.

Измерительные тепловизоры способны определять температуру исследуемого объекта путем присвоения величине цифрового сигнала пикселей определенную соответствующую температуру. В итоге образуется изображение распределения температур.

Стационарные тепловизоры служат для использования на предприятиях промышленности, где осуществляется контроль над соблюдением технологических процессов в интервале -40 +2000 градусов. Такие устройства оснащаются азотным охлаждением, чтобы создать нормальные условия для работы приемной аппаратуры. Такие системы состоят из тепловизоров 3-го поколения, выполненных на полупроводниковых матрицах фотоприемников.

Переносные устройства тепловидения разработаны на основе неохлаждаемых кремниевых микроболометров. Вследствие чего появилась возможность отказаться от применения громоздкой и дорогой аппаратуры охлаждения. Такие приборы имеют все преимущества стационарных моделей. При этом их можно использовать в труднодоступных местах. Многие переносные тепловизоры можно подключать к компьютеру для обработки информации.

Часто приборы ночного видения путают с тепловизорами. Однако между ними большая разница. Устройство ночного видения может работать при малой освещенности, так как усиливает свет. Часто попавший в объектив свет ослепляет человека. Для тепловизора не нужен свет, так как его принцип действия основан на тепловых инфракрасных лучах.

Сфера применения тепловизоров

Тепловизоры используются в различных сферах нашей жизни. Так, например эти устройства используются в охране объектов и военной разведке. Ночью человека можно через этот прибор заметить в полной темноте на удалении до 300 метров, а военную технику видно до 3 км.

В настоящее время существуют видеокамеры микроволнового рабочего диапазона с выходом изображения на компьютер. Чувствительность такой камеры несколько сотых долей градуса. Следовательно, если вы взялись за ручку двери ночью, то тепловой отпечаток после этого будет видно около 30 минут.

Большую перспективу имеют тепловизоры в определении дефектов в разных установках. Это имеет место в случае повышения или понижения температуры определенного места механизма, или устройства. Иногда определенные дефекты выявляются только тепловизором. На опорных тяжелых конструкциях (мостах) при усталостном старении металла, возникающих деформациях в некоторых местах выделяется больше тепла, чем положено. Поэтому есть возможность диагностики дефектов без разборки объекта.

В результате можно сказать, что тепловизоры применяются в качестве оперативного контролера безопасности объектов.

Широкое применение тепловизоры нашли в медицине в качестве диагностики патологии различных заболеваний. У здорового пациента температура тела распределена симметрично от средней линии всего тела. Если эта симметрия нарушается, то это является критерием диагностики заболеваний тепловизором.

Читайте также  В чем заключается работа МЧС

Термография является современным методом диагностики в медицине. Этот метод основан на обнаружении инфракрасного излучения тела человека в зависимости от его температуры. Интенсивность и распределение излучения тепла в норме определяется своеобразными физиологическими процессами, которые происходят в организме в глубоких и поверхностных органах.

Разные состояния патологии характеризуются несимметричностью распределения температуры тела. Это находит свое отражение на термографической картине. Такой факт имеет важное прогностическое и диагностическое значение. Об этом свидетельствуют многие клинические исследования.

Существуют два главных вида термографии:

  1. Телетермография.
  2. Контактная холестерическая термография.

Телетермография действует на модифицировании инфракрасных лучей от тела человека в сигнал электрического тока, изображающегося на дисплее тепловизора.

Контактная холестерическая термография работает по принципу оптических свойств жидких кристаллов, проявляющихся изменением цвета в радужные цвета при нанесении их на излучающие поверхности. Более холодным местам соответствует синий цвет, а горячим – красный.

Применение в промышленности

  • Контроль процессов обмена тепла в выхлопных системах, двигателях и радиаторах автомобиля.
  • Проверка и проектирование тормозной системы автомобиля.
  • Контроль ультразвуковой сварки.
  • Разработка климатической системы автомобиля.
  • Контроль качества монтажных плат в электронике.
  • Контроль режима сварки.
  • Выявление несоосности валов, подшипников, шестерен.
  • Анализ напряжений металла.
  • Контроль изоляции и герметичности емкостей для жидкостей.
  • Определение свойств теплоизоляции.
  • Выявление потерь тепла в помещениях.
  • Диагностика конструкций ограждений.
  • Предотвращение пожаров.
  • Выявление утечки газа из газопровода.
  • Контроль технологических процессов.
  • Проверка электрооборудования.
  • Проверка работоспособности тепловых трасс.
  • Выявление мест подсоса холодного воздуха.
  • Контроль теплоизоляции трубопроводов.
  • Проверка оборудования с наполнением маслом.
  • Проверка статора генератора.
  • Контроль газо- и дымоходов.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/teplovizory/

Виды тепловизоров, принцип работы и применение

Тепловизорами называют приборы, которые исследуют поверхность или объект путем теплового излучения. Устройства преобразуют инфракрасные излучения, поступающие от объекта наблюдения, последовательно преобразуя из электрической формы в видимую картинку. Аппарат способен определить показатель температуры и характеристики температурного поля объекта, вступив с ним в непосредственный контакт.

Основу прибора составляет приемник инфракрасных излучений. Именно он отвечает за трансформацию сигнала в графическое изображение и определение температурного показателя путем вывода картинки на дисплей устройства. Форма, в которой подается результат измерений, является легко считываемой. Она понятна не только квалифицированным специалистам, но и пользователям, не обладающим узкоспециализированными и профессиональными знаниями в данной области.

Многообразие тепловизоров

Виды тепловизоров классифицируют в зависимости от выполняемых функций и их конструктивного исполнения. Оборудование позволяет решать задачи наблюдения за объектами и снятия измерений.

Наблюдательные виды тепловизоров способны создавать картинку в пределах инфракрасного излучения, являющимся видимым на цветовой шкале. Аппараты измерительного типа выполняют аналогичную функцию, но присваивают каждой точке светового сигнала значение температуры. Это позволяет пользователю визуально анализировать распределение температур на исследуемом участке.

В отдельную группу выделяют оборудование визуального типа. Такие пирометры дают возможность зрительно определить зоны с отклонениями от нормальной температуры.

Относительно недавно применение тепловизоров ограничивалось оборонной сферой. Сегодня, помимо военных ведомств, аппаратура востребована в строительной области и производственном направлении, где позволяет разрешить множество хозяйственных проблем. Производители выпускают типы тепловизоров, представленные в качестве самостоятельной единицы оборудования или составной части биноклей гражданского назначения и прочих оптических механизмов.

Наиболее часто тепловизоры классифицируют на 3 группы по их измерительному диапазону. Это позволяет выделить пирометры строительного, высокотемпературного и промышленного типов. Соответственно, данное деление определяет и применение тепловизоров. Строительное оборудование способно взаимодействовать с объектами, температура которых достигает 350 градусов Цельсия. Подобная аппаратура позволяет осуществлять бесконтактную диагностику строительных конструкций, оценивать качество теплоизоляции, выявлять слабые места изоляции и участки, через которые происходит утечка тепла.

У промышленных аппаратов верхняя температурная граница превосходит 350 градусов по шкале Цельсия. Уникальные способности приборов открывают возможности по диагностике электросетей и промышленных систем различного назначения.

Высокотемпературное оборудование способно фиксировать температуры, превышающие 1000 градусов по шкале Цельсия. Их применяют в процессе диагностики технологических процессов с крайне высокой степенью нагрева.

Сфера применения

Сегодня применение тепловизоров становится максимально обширным. Это вызвано способностью оборудования чутко реагировать на мельчайшие изменения температурных параметров, не различимых человеческому глазу. Главное условие работы техники заключается в излучении электромагнитных волн, которые исходят от исследуемого предмета.

По интенсивности излучения оператор может определить, что за предмет он видит перед собой. Пирометр не восприимчив к посторонним помехам и не нуждается в непосредственном контакте с объектом исследования. При значительной дальности действия, оборудование не может быть обнаружено современными системами слежения.

Это делает применение тепловизоров весьма востребованным.

В зависимости от назначения, типы тепловизоров подразделяют на:

  • диагностические;
  • военные;
  • морские;
  • медицинские;
  • научные;
  • мультисенсорные;
  • строительные;
  • для систем автоматики.

Диагностические пирометры позволяют выявлять проблемные участки путем анализа температурных показателей систем. Медицинская техника с интегрированными тепловизорами востребована при выявлении у пациентов различного рода заболеваний путем изучения показателей инфракрасного излучения. Морские пирометры способны анализировать инфракрасное изображение при критических погодных условиях.

Основное преимущество мультисенсорных приборов — возможность значительно повысить безопасность охраняемых объектов. Это позволяет включать их в состав современных систем обеспечения безопасности.

Пирометры научного типа позволяют решить обширный спектр задач. Модели могут принадлежать к числу охлаждаемых и не охлаждаемых. Выбор того или иного аппарата зависит от условий предстоящего эксперимента и результата, который необходимо получить пользователю. Строительная аппаратура востребована при обследовании конструкций зданий. Она позволяет моментально и с высокой точностью выявлять дефекты и неисправности.

В системах автоматизации принцип работы тепловизора позволяет вести мониторинг оборудования и контролировать состояние исследуемого объекта путем анализа разницы температурных показателей. Все чаще подобные приборы включают в состав систем контроля транспортных потоков, поскольку они показывают высокую эффективность при ведении круглосуточного наблюдения за перемещением автотранспорта и людей вне зависимости от условий видимости и уровня освещенности.

При охоте пирометры позволяют достоверно определить положение цели в условиях незначительной видимости. Все чаще подобное оборудование используют в аварийных службах с целью поиска утечек газа.

Модели пирометров

Учитывая, что принцип работы тепловизора един для всех видов оборудования, конструктивное исполнение аппаратуры может быть различным, в зависимости от поставленных задач и мощности оборудования. Помимо стационарных приборов, широкое распространение получают мобильные тепловизоры. Они характеризуются компактными размерами и простотой транспортировки.

Все приборы обладают памятью для хранения зафиксированных данных. Эту информацию можно перенести на персональный компьютер с целью последующей обработки. Возможности пирометров позволяют хранить данные в виде фото- и видеофайлов.

Источник: https://pro-spec.ru/poleznaya-informaciya/140-vidy-teplovizorov-printsip-raboty-i-primenenie

Принцип работы тепловизоров

March 13, 2016

Тепловизары обретают все большую популярность в самых разных уголках индустрии. Если человек почитает об этих устройствах то поймет, что в основном, описывается сама конструкция и ее особенности. Но авторы зачастую заблуждаются, говоря, что тепловизоры нужно использовать абсолютно везде, от охоты на лося и до проверки трубопровода на предмет утечки.

Это все конечно хорошо, но как же быть специалисту, которому предстоит создавать тепловизор, идти к эксперту? А может быть тот вместо того чтобы дать вам правильный ответ, попытается таким путем поднять объем своих продаж? Можно конечно воспользоваться услугами поисковика, но огромное количество статей на эту тему, которое собралось за все 60 лет, с тех пор как была выпущенная инфракрасная камера, можно ногу сломать. Именно поэтому мы и решили написать эту статью, ведь по настоящему правильное применение тепловизоров, способно решить очень многие трудности, которыми мир постоянно нас снабжает.

В подобной статье тяжело рассказать об основных принципах физики квантов, которая является основой тепловизора, да и нужды в этом нет. Ведь сомнительно, что кто либо из читателей займется разработкой собственной модели тепловизорного сенсора. Мы просто даем понятные и практичные рекомендации, которые помогут, например, в разработке систем безопасности. И ниже мы рассмортим три главных темы:

  1. Распространение ИК-излучения
  2. Тепловизоры с охлаждением
  3. Для чего в тепловидении применяют особые характеристики камер?

Изначально следует заметить что законы, по которым работает тепловидение, очень схожи с телевизионными законами. За исключением того что первые работают с собственным излучением, а вторые используют отраженное излучение солнца или других источников. При использовании тепловизоров, мы сталкиваемся с активной оптической локацией, а во втором случае с пассивной. цель телевидения для охраны – анализ происходящего, а тепловидение больше ориентированно на обнаружение.

В какое окно смотреть?

Удивительно, но практически все кто рассматривает вопрос тепловизирования, забывают об этой теме. Но это примерно то же что начать рассматривать Эйнштейновскую теорию относительности, без знаний в области Ньютоновской физики. В довесок ко всему скажем, что основоположники истории тепловизоров, начинали именно с этого вопроса.

Как вам, наверное, известно, видимый свет, который мы с вами воспринимаем, и благодаря которому работают телевизионные камеры, это всего лишь небольшой участок всего спектра. ИК-лучи имеют большую длину волны, нежели видимый свет, но что касается вопроса распространения, они очень близки.

Читайте также  Лицензия на проектные работы в россии

При создании системы с использованием тепловизора, следует учитывать целый ряд особенностей, например присутствие окон и дальность видимости в атмосфере.

Как принято думать, вся прелесть тепловизора заключается в том, что он способен видеть через различные препятствия, снег, дым, дождь, так ли это на самом деле? В основном да, но есть некоторые особенности.

Проходя через атмосферу, инфракрасное излучение теряет свою интенсивность, вследствие поглощения молекулами газов, туманом ,снегом и даже дымом.

Наиболее значительное поглощение происходит при прохождении через пары воды, озон и углекислый газ. Поглощение в закиси азота и окиси углерода при прохождении излучения в нижних слоях не играет особой роли и им можно пренебречь. Исходя из вышеперечисленных факторов, можно выделить два окна прозрачности: 3,5-5 мкм и 8-14 мкм.

В действительности присутствие «окон» говорит о том, что любой тепловизор должен вести работу именно в их диапазоне. Короткие волны (3-5 мкм) подойдут для тепловизоров с охлаждением, длинные (8-14 мкм) остальным . В чем причина этого, нет ничего необъяснимого. Наш мир так устроен, что для добротного функционирования тепловизора, для определенного диапазона, нужно особое устройство.

Например, коротковолновый диапазон требует применения фотоэлектрических приемников, ведь энергии кванта полностью хватит, чтобы негативно заряженные частички переключились в проводимый сектор. А вот при работе на длинных волнах, лучше использовать болометры, потому что увидеть излучение на такой частоте гораздо проще по технологии терморезисторов.

Человек логически мыслящий понимает, что для достижения какого ни будь результата, нужно найти способ, который потребует максимально короткого пути, и минимальных усилий, именно поэтому тепловизор нужно правильно подобрать. Если вы подумаете что охлаждаемый тепловизор на порядок лучше, и может быть он стоит той, более высокой цены,  мы объясним, почему нет.

Охлаждаемые и не охлаждаемые тепловизоры

Стоимость охлаждаемых тепловизоров почти акая же, как и на неохлаждаемые аналоги, правда, если добавить к последним стоимость нового джипа, но не это главное. Основная причина высокой стоимости таких устройств, это цена полупроводников приемной матрицы, сверхнизкой температуры. Но часто выполнить поставленную задачу может только тепловизор охлаждаемый.

Дабы не засорять вам голову разными лишними подробностями, мы вкратце рассмотрим основные преимущества обоих типов тепловизоров, также остановимся и на недостатках. Зная наперед слабые места какой – либо техники ,можно принять их во внимание и избежать в будущем многих сложностей.

Основные достоинства тепловизоров охлаждаемого типа

  • Устройства с охлаждаемой матрицей работают в более высокочастотном диапазоне, и поэтому обладают высокой разрешающей способностью, по сравнению с неохлаждаемыми моделями.
  • Охлаждаемый тепловизор имеет большую чувствительность, он с легкостью может отличить колебания в 20 мК и диафрагме 5, а неохлаждаемый аналог всего 50 мК.
  • Два вышеприведённых пункта создают третье преимущество, а именно высокую дальность обзора. Даже на расстоянии в 10 км, устройство не испытывает каких – либо сложностей.

Недостатки охлаждаемых моделей

  • Благодаря наличию системы охлаждения, такие тепловизоры требует большей потребляемой мощности ,что является откровенным недостатком.
  • Длительное время запуска, при включении и выключении устройства, происходит охлаждение и соответственно нагрев матрицы, это занимает определенное время, которое может составлять 2-3 минуты.
  • Срок службы таких аппаратов также не высок, он имеет определенный ресурс, вызванный износом системы охлаждения. Большинство моделей могут отработать всего несколько тысяч часов.

 Основные достоинства тепловизоров неохлаждаемого типа

  • Прибор лучше работает в условиях задымленности, тумана, снега и других осадков. Связанно это с большей длиной волны. Также ИК-излучение практически не поглощается ни паром, ни газом.
  • Небольшие габариты и вес устройства.
  • Неохлаждаемые тепловизоры включаются мгновенно, как и выключаются, такой параметр порой очень важен, например, в оборонной сфере
  • Длительное время работы. Благодаря отсутствию охлаждающей системы, такие устройства могут работать неограниченно долго.

Недостатки тепловизоров неохлаждаемого типа

  • Для использования тепловизора необходима специальная усиливающая оптика. Именно в нее и упирается дальнейшее развитие таких аппаратов.

Все знают, что любой тепловизор характеризуется параметром соотношение «сигнал/шум».

Для того чтобы изображение было качественным, необходимо чтобы данный параметр был близок к 50 дБ. Используя элементарные формулы из школьного учебника по радиотехнике можно понять, что сила сигнала больше силы шума примерно в 100000 раз. Именно этот параметр подходит и для оценки тепловизоров.

Но производители таких устройств заявляют еще и NEP, что это за величина и о чем говорит?

Это эквивалентная мощность шума, или чувствительность оптической части приемника. Ясно, что желательно иметь как можно меньший уровень шума. Применение NEP вместо «сигнал/шум» более правильный подход, так как NEP не меняется в зависимости от условий эксплуатации. К примеру если отдалить сенсор от источника на 500 и 1000 метров, уровень шума изменится.

Источник: http://lab-37.com/technologies/princip-raboty-teplovizorov/

Применение тепловизора

Применение тепловизора – это быстро расширяющаяся область с почти не ограниченным потенциалом. Любой объект во вселенной излучает энергию, причём большая часть энергии приходится на невидимое человеческому глазу инфракрасное излучение. Принцип работы тепловизора основан на этом явлении: по интенсивности инфракрасного излучения можно не только разделять объекты разной природы или даже участки однородной на вид поверхности, но и определить многие их скрытые свойства.

Зачем нужен тепловизор военным?

В наше время применение тепловизор нашёл во многих сферах, важнейшей из которых, естественно, стало военное дело. Какое основное применение тепловизор находит в армии?

Одним из важнейших препятствий для военных операций всегда была ночь. Не лучше обстоят дела в условиях плохой видимости: в тумане, дыму, при снегопаде и других подобных явлениях, когда привычным образом наблюдение невозможно. Ранее для обнаружения противника в темноте в армии использовали так называемые приборы ночного видения, с которыми часто путают тепловизор.

Однако, принцип работы тепловизора даёт ему значительные преимущства. Дело в том, что ПНВ улавливает видимый свет и усиливает сигнал и, таким образом, позволяет видеть при плохом освещении.

Но, в отличие от тепловизора, такой прибор абсолютно бесполезен при плохой видимости – он просто сделает туман ярче – да и в полной темноте, например, в помещении ПНВ не покажет абсолютно ничего.

Как работает тепловизор? Принцип работы тепловизора основан на регистрации теплового излучения. Прибор не требует никакой, даже минимальной подсветки для работы. А поскольку все объекты, так или иначе, излучают тепло, применение тепловизоров в военном деле трудно переоценить.

Для нужд армии выпускаются тепловизоры в виде биноклей, монокуляров, прицелов для оружия, ими оснащают различное оборудование, системы наведения и многое другое, ведь формат прибора и применение тепловизора при решении специфических задач критически важно для такого тепловизора.

Как правило, приборы, используемые военными, имеют самые современные матрицы с высоким разрешением, обеспечивающие наилучшее качество изображения и высокую частоту смены кадров. Другой важной особенностью таких тепловизоров является возможность работы на больших дистанциях, для чего они всегда оснащаются мощной оптикой.

И если раньше приборы этого класса были доступны только военным, сейчас всё большую популярность набирают так называемые тепловизоры для охоты, устройства, которые используют профессиональные охотники, а также сотрудники охранных служб, детективные агентства и пр.

По своим характеристикам, возможностям и принципу работы тепловизор для гражданского использования немногим уступает аналогу из арсенала военных и помогает значительно сократить время поиска дичи, особенно если речь идёт о ночном выслеживании.

Применение тепловизора для охоты не ограничивается собственно охотой – так, например, его возможности позволяют обнаружить движущийся автомобиль на дистанции больше километра. Как правило, гражданские тепловизоры этого класса выпускаются в форме монокуляров, биноклей и прицелов для охотничьего оружия.

Медицинские тепловизоры

Другим важным аспектом человеческой деятельности всегда была медицина. Применяются тепловизоры и здесь. Температура нашего тела – отличный показатель общего здоровья. Изменение температуры, как известно, сигнализирует о неполадках в работе организма, именно поэтому при первичном обследовании пациенту всегда ставят градусник. Но следует понимать, что обычный контактный термометр всегда измеряет температуру в одном и том же месте. Но на самом деле температура тела неоднородна, и для каждого органа характерна своя. Устройство тепловизора даёт возможность значительно углубить температурный анализ здоровья

Обследование тепловизором человека помогает найти область воспаления с точностью до мм и определить, например, патогенный процесс в одном из органов без внедрения различных зондов или оперативного вмешательства. Таким образом, применение тепловизора для диагностики не только даёт возможность определить, болен пациент или здоров, но и с высокой точностью указать источник проблемы и поставить диагноз. Основной областью применения таких приборов является диагностика опухолей и различных проблем с кровеносной системой.

Современный медицинский тепловизор – это, как правило, диагностическая система, состоящая из собственно детектора излучения и компьютера для быстрой обработки полученного сигнала. Одно из важнейших достоинств медицинского тепловизора является его полная безопасность для пациента в виду отсутствия постороннего излучения, оперативного вмешательства и – принцип работы тепловизора медицинского полностью аналогичен работе других приборов этого типа

Использование тепловизоров в промышленности и строительстве

Широкое применение тепловизоры нашли в химической промышленности и металлургии – области производства, в которых нередко используются высокотемпературные процессы, сложные системы охлаждения и агрегаты. На каждом крупном объекте регулярно проводится обследование тепловизором зданий, инфраструктуры и оборудования. Устройство помогает в решении множества задач и позволяет, например:

  • провести диагностику доменных печей;
  • теплоизоляции агрегатов;
  • проверить герметичность;
  • динамически контролировать температурные изменения в химическом реакторе.
Читайте также  Гарантийный срок на проектные работы по закону

Промышленный тепловизор – это всегда переносной прибор, как правило, выполненный в формате «пистолетной ручки». Устройство тепловизора этого типа рассчитано на сравнительно небольшую рабочую дистанцию, но оснащён матрицей с большим разрешением и работает в широком температурном диапазоне. Приборы этого класса рассчитаны на регулярное использование и позволяют на месте выявить неполадки в оборудовании при анализе теплового изображения на экране прибора.

Тепловизионные приборы широко применяются в энергетике, причём как на больших предприятиях, так и в работе электрика в ЖЭК. При их помощи проводится диагностика высоковольтных линий и вышек, как с земли, так и с воздуха, а обследование тепловизором трансформатора или электрощитка позволяет выявить и оперативно устранить многие неисправности.

В строительстве зданий применение тепловизоров, в основном, сводится к поиску слабых мест в теплоизоляции через обнаружение точек с перепадами температур.

На первый взгляд удивительно, но принцип работы тепловизора не редко бывает полезен и при строительстве дорог. Как и во многих других случаях, при укладке асфальтового покрытия необходим температурный контроль: каждый элемент — асфальт, смола, щебень — должен прогреваться до определённой температуры.

Только контролируя температурный режим можно обеспечить надлежащее качество дорожного покрытия. К сожалению, в виду относительной новизны метода и стоимости оборудования, в России к тепловизионной диагностике прибегают только при строительстве крупных магистралей.

Однако, такая диагностика вносит неоспоримый вклад в их качество.

Тепловизионная съёмка с воздуха

Особняком стоит тепловизионная аэрофотосъёмка, на больших площадях позволяющая выявлять очаги пожаров, в том числе и тлеющие без дыма. Это значительно упрощает работу службе МЧС. Кроме того, тепловизионная аэрофотосъёмка помогает выявить утечки на трубопроводах, экономя массу средств и времени транспортникам. Основное требование к приборам, применяемым для съёмки с воздуха, аналогично таковому и для других камер – это высокая разрешающая способность. Так же важен небольшой размер и вес камеры, если речь идёт о съёмке с беспилотного аппарата.

Как работает тепловизор в быту

Ещё совсем недавно тепловизоры как сложные и дорогостоящие приборы были доступны только военным и специалистам, но прогресс не стоит на месте, и совершенствование технологии производства сделало этот класс устройств весьма распространённым явлением в самых различных сферах, не исключая и бытовое применение.

Например, в последние годы набирает популярность обследование тепловизором помещения при покупке жилья или приёме недавно построенной дачи. Перед собой мы видим красивое помещение и мысленно представляем, как будем в нем жить.

Но позже может оказаться, что квартира или дом совершенно не пригодна для комфортного проживания, поскольку в ней холодно зимой и очень жарко летом.

Не лучше ли заблаговременно заказать и провести проверку помещения тепловизором? Таким образом, вы сможете понять насколько выгодную сделку вам предложили, тем более что с каждым годом применение тепловизора стоит всё меньше, а сами приборы становятся доступнее.

Впрочем, использование тепловизоров в быту не ограничивается недвижимостью. Так, многие автолюбители заказывают обследование тепловизором своего транспортного средства. С помощью устройства осуществляется поиск нарушения тепло- и гидроизоляции, контроль работы подшипников, сцеплений, валов, муфт, цепных приводов и воздушных компрессоров. Тепловизор помогает найти неполадку в работе автомобиля на ранней стадии, что позволяет избежать серьезной поломки и траты большой суммы денег на ремонт. Особенно это актуально, когда и сам автомобиль, и его ремонт стоят на порядок больше тепловизора.

Как правило, тепловизор для бытового применения оснащён матрицей с небольшим разрешением и имеет ограниченный набор функций, но внешне и по принципу работы напоминает промышленные приборы. Принцип работы тепловизора предельно прост в управлении и не требует никакой подготовки для использования. Однако, несмотря на относительно невысокую цену, такой прибор по-прежнему обладает большей частью достоинств, а применение тепловизора этого класса позволяет эффективно решать задачи теплового контроля в ЖКХ, авторемонтном деле, бытовом строительстве и пр.

Источник: http://www.Rusgeocom.ru/primenenie-teplovizora

Принцип работы тепловизора

13.03.2017

Тепловизионные приборы очень быстро приобрели большую популярность и стали востребованными во многих отраслях промышленности, коммунальной сфере и для частного использования благодаря способности идентифицировать тепловые волны.

Как работает прибор

Каждый предмет как одушевленный, так и неодушевленный, независимо от того перемещается он или находится в статическом положении, излучает электромагнитные волны, которые перекрывают достаточно широкий частотный диапазон, в том числе захватывают инфракрасный спектр. Излучение в таком спектре еще называется тепловым. Его интенсивность зависит от температуры объекта и практически не меняется от степени освещения.

Тепловизор представляет собой прибор, способный не только фиксировать тепловое излучение объектов, но и визуализировать его в доступном для человеческого глаза виде. Для этого он комплектуется специальным объективом. Линзы этого объектива отличаются уникальной способностью беспрепятственно пропускать тепловое излучение, в то время как обычное стекло задерживает ИК-лучи.  
 
С помощью системы линз инфракрасные волны позиционируются на специальную матрицу.

Она представляет собой совокупность датчиков, способных реагировать на тепловые волны. Информация в виде токовых посылок считывается процессором с матрицы и преобразуется в видеосигнал, выводимый на устройство отображения, которым может быть экран прибора или внешний монитор. Из-за разности температуры окружающей среды и объекта на дисплее получается контур изображения. В современных устройствах разные волны в зависимости от температуры отображаются разным цветом.

 
Для удобства пользователя поверх кадра может выводиться шкала, которая отображает соответствие цвета любой точки изображения значению абсолютной температуры наблюдаемого объекта. Предоставляется возможность также обозначать максимальное и минимальное значение температуры на изображении. Точность вычисления современных приборов составляет 0,05 градуса, поэтому картинка получается максимально реалистичной.

Тепловизор настраиваются на работу с тепловыми волнами, имеющими длину 3,0–5,5 мкм, поэтому приземный слой атмосферы для него получается почти прозрачным, а природные явления в виде тумана, дождя, снега и дыма минимально влияют на чувствительность. 

Типы детекторов

Матрица представляет собой микросхему с набором специальных диодов, отличающихся светочувствительностью, и свойством менять сопротивление в зависимости от интенсивности инфракрасных лучей. Благодаря современным технологиям матрица имеет компактные размеры и отличается низким энергопотреблением.

Для получения качественной картинки необходимо минимизировать цифровой шум, поэтому конструктивно предусмотрены программные и аппаратные средства для ее охлаждения. В самых современных приборах ПЗС-матрица заменена на микроболометрическую, которая не требует охлаждения.

Изменение сопротивления элементов такой микросхемы фиксируется с большой точностью практически во всем диапазона ИК-излучения.  

Область использования

 

Способность тепловизора измерять разницу температуры и визуализировать таким образом тепловое излучение востребована во многих областях деятельности человека.

Использование прибора для энергоаудита предусматривает:

  • контроль степени теплоизоляции промышленных и коммунальных объектов, дверных и оконных проемов, а также подвалов и крыш домов;
  • измерение теплопроводности материалов;
  • нахождение точек утечки теплопотерь в домах и тепловых системах;
  • определение разгерметизации инженерных систем: вентиляции, кондиционирования, а также теплоснабжения и электроснабжения;
  • обследование фасадов домов в отопительный период;
  • диагностику дымовых труб и теплообменников.  

Свойство тепловизоров идентифицировать предметы по инфракрасному излучению делает их намного эффективнее приборов ночного видения, поэтому они востребованы в разных сферах, в том числе военной и судоходной, с целью контроля и обеспечения безопасности.
 

Незаменимый прибор для ведения ночной охоты в любую погоду, а также в путешествиях для ориентации в ночное время и поиска заблудившихся в лесу людей. Является практичным помощником и для автовладельцев, так как позволяет увидеть объекты намного дальше зоны, освещенной фарами.

Популярные бренды

Производитель Flir представляет широкий ассортимент тепловизоров специальными модельными линейками для диагностического оборудования, строительства, охранных систем, коммерческой безопасности, научных, а также исследовательских работ, судоходства, газовой промышленности, охраны правопорядка, пожаротушения и охоты.

Тепловизоры Flir характеризуются хорошим разрешением и детализацией, позволяют выполнять широкий спектр задач.

Под брендом Fluke представлены тепловизоры трех серий: производительной, профессиональной и экспертной. Приборы обеспечивают хорошее качество и предлагаются по приемлемой стоимости. Хорошая детализация и четкость изображения.

Все модели тепловизоров Fluke комплектуются съемной картой SD и отличаются простым пользовательским интерфейсом. 

Известный производитель Testo предлагает пользователям тепловизоры практически для всех сфер использования. Тепловизоры Testo удобные и простые в эксплуатации.

Pulsar — крупный изготовитель оптической техники. Тепловизоры для охоты Pulsar являются оптимальными для обеспечения охранной деятельности, а также оперативно-розыскных мероприятий. Отличные приборы для ночной охоты, а также в условиях плохой видимости.

Отечественный производитель тепловизионных прицелов Fortuna поставляет приборы, отлично подходящие для ночной охоты, отличающиеся высоким разрешением и при этом самой низкой ценой. Ассортимент включает самые разные модели для решения любых задач.





Тепловизоры Guide — практичные приборы по доступной цене с хорошими функциональными возможностями. Отличаются удобством в использовании.

Производителем Dali изготавливаются приборы для энергетики, строительства и металлургии. Тепловизоры оборудованы матрицами высокого разрешения и представляют собой оптимальное соотношение цены и качества.

Источник: https://www.BBRC.ru/articles/printsip-raboty-teplovizora/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: