Параметры и характеристики тепловизоров | Тепловизоры
Страница 21 из 30
Глава 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВИЗОРОВ
12. основные параметры и характеристики тепловизоров
Современные тепловизоры используют не только для воспроизведения изображения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению, но и для измерения тепловых (или температурных) полей различных теплоизлучающих объектов. Для измерений с помощью тепловизоров необходимо прежде всего знать их параметры и характеристики. К ним относятся: поле и мгновенное поле зрения, угловое разрешение, порог температурной чувствительности, дальность обнаружения (малоразмерных теплоизлучающих объектов) и оптическая передаточная функция.
Поле зрения — плоские углы по вертикали ув и горизонтали уг , ограничивающие область пространства, попадающего в кадр. При прямоугольном растре отношение у J – определяет его форму.
Мгновенное поле зрения — плоские углы по вертикали и горизонтали определяемые фокусным расстоянием объектива и линейными размерами чувствительной площадки а приемника излучения.
Трудность практической реализации точечных ИК излучателей, неравномерность чувствительности тепловизоров в пределах мгновенного поля обзора и наличие шумов привели к другому определению понятия углового разрешения. Угловое разрешение тепловизора — минимальное значение плоского угла между центрами одинаково излучающих элементов тест-объекта, отделенных друг от друга элементом, равным им по размеру и отличающимся по радиационному контрасту, при котором эти элементы раздельно воспроизводятся в телевизионном изображении (ОСТ 3-4408-82).
Порог температурной чувствительности — минимальная разность температур (Ar)nop объекта и фона, вызывающая выходной сигнал, пиковое значение которого равно среднеквадратичному значению шума (ОСТ 3-4408— 62). В иностранной технической литературе величину (Ar)nop обозначают NETD (по первым буквам английских слов Noise Equivalent Temperature Diffence — разность температур, эквивалентная шуму).
Это сокращение аналогично обозначению порогового потока NEP (Noise Equivalent Power — мощность, эквивалентная шуму).Величина (Ar)nop зависит от температуры Г объекта, поэтому более полной характеристикой температурного разрешения следует считать зависимость (А7*)ПОр = / СП- Так как эту зависимость трудно определять на практике, в паспортных данных тепловизоров приводят значение (Ar)nop для одной или нескольких температур Т объекта.
Дальность обнаружения — максимальное расстояние между точечным объектом наблюдения и тепловизором, при котором выходной сигнал последнего превышает в заданное число т раз среднеквадратичное значение шума. Этот параметр зависит от большого числа факторов (характеристик теплоизлу- чающего объекта, состояния атмосферы, характеристик фона, на котором находится наблюдаемый объект).
Значение этой функции условно принято за единицу при нулевой частоте или близкой к ней. Аргумент ОПФ определяет фазовый сдвиг пространственной частоты, вносимый системой.При использовании ОПФ как средства описания и анализа тепловизионного прибора необходимо соблюдать следующие условия: 1) воспринимаемое тепловизором излучение некогерентно; 2) обработка сигнала линейна;
воспроизведение изображения — пространственно инвариантный процесс;
преобразование излучения объекта в его изображение однозначно и происходит без шумов. Последние три условия в тепловизорах обычно нарушаются, поэтому использование ОПФ для тепловизиониого прибора является недостаточно надежной оценкой его качества.
Максимальная дальность обнаружения малоразмерных теплоизлучающих объектов
Максимальная дальность обнаружения Dmax является одним из главных параметров тепловизора при использовании его для обнаружения и наблюдения удаленных теплоизлучающих объектов. Ниже приведены основные формулы для определения величины Dmax.
При выводе формул были сделаны следующие допущения: объект обнаружения представляет собой плоский «серый» излучатель, имеющий постоянные коэффициент излучения и температуру по всей поверхности; нормаль к поверхности излучения образует угол ас линией деятельности D; направления
осей пучков, исходящих из любых элементарных площадок излучения и опирающихся на площадь объектива передающей камеры, настолько близки друг к другу, что углы а и дальности D считаются одинаковыми для всех элементарных площадок и относятся к геометрическому центру поверхности излучения; фон, на котором находится объект, считается неизлучающим; трасса наблюдения горизонтальна.
|
1 |
Разрешение тепловизора |
Обычно называют размеры получаемого изображения в пикселях |
Чем больше пикселей, тем более мелкие детали можно разглядеть на изображении. |
|
2 |
Шаг пикселя |
Это расстояние между центрами соседних пикселей. Измеряется в µm (мкм) |
Чем меньше шаг пикселей, тем более качественное изображение можно отобразить. Пр. 15µm |
|
3 |
Чувствительность |
Это наименьшая разница температур, выявляемая в пределах одного пикселя. Как правило измеряется в Кельвинах |
Соответсвенно чем ниже этот показатель, тем лучше изображение. Пр. ≤50mk@300K, чувствительность не более 50 мК при 300К |
|
4 |
Частота кадров |
Количество сменяемых кадров за единицу времени. | Чем больше кадров в секунду, тем более плавным будет изображение. Пр. 25Гц – 25 кадров в секунду |
|
5 |
Спектральный диапазон |
Диапазон длин волн, в котором работает тепловизор. (3 мкм-5 мкм, 8 мкм-14 мкм) |
Длинноволновые тепловизоры имеют рабочий спектральный диапазон от 8 мкм до 14 мкм. Матрицы таких тепловизоров не требуют охлаждения. |
|
6 |
Угол обзора |
Угловое пространство (по горизонтали и по вертикали) “видимое” тепловизором. Измеряется в градусах. |
Чем шире угол обзора, тем меньше дальность действия тепловизора |
| 7 |
Дальность обнаружения |
Определяет факт наличия объекта в поле зрения, при этом его размеры на экране не менее полутора пикселей |
То есть вдалеке, что-то есть. |
|
8 |
Дальность распознавания |
Дальность, которая позволяет классифицировать объект по типу. Для этого считается достаточным, чтобы размер объекта составлял не менее 6 пикселей |
То есть оператор должен мгновенно определить кто попал в кадр: человек, автомобиль или животное |
|
9 |
Дальность идентификации |
Понятие, которое часто используется военными, чтобы отнести объект к «своим» или «чужим». Для идентификации цели, ее критический размер должен быть не менее 12 пикселей. |
То есть оператор понимает, представляет “угрозу” данный объект или нет. |
|
10 |
Технология калибровки |
С затвором или без затвора |
Без затвора подходит для наблюдательных приборов, т. |
Пр. 640х480
Измеряется в кадрах в секунду (Гц)
к. нет зависания на время срабатывания затвора. С затвором – рекомендован для измерительных приборов.Характеристики и неисправности тепловизоров | Тепловизов
В строительстве, промышленных отраслях, медицине все чаще применяются возможности тепловизионных технологий. С помощью компактного устройства можно определить температуру поверхности объекта, уровень влажности воздуха, скрытые протечки, дефекты изоляции в электроустановках. Технические характеристики тепловизора зависят от типа и модели устройства, его назначения.
Сейчас производители предлагают огромный выбор технических средств, которые отличаются назначением, конструкцией, функционалом, а также техническими параметрами. Рассмотрим основные характеристики устройства, которые необходимо учитывать при выборе модели для решения конкретной задачи.
Технические характеристики прибора
Направления использования и возможности тепловизора определяются следующими характеристиками:
- Диапазон температуры.
Для получения точных результатов измерений наименьшее разрешение разности температуры исследуемого предмета и окружающего фона должно составлять не больше 0,1 градуса. Верхняя граница температуры при проверке электрооборудования должна быть не ниже 200 градусов. Большинство современных моделей соответствует этим требованиям. - Спектральный диапазон. Коротковолновые модели работают в диапазоне от 3,0 до 5,0 мкм, длинноволновые – от 8,0 до 14,0 мкм.
- Разрешение матрицы. От чувствительности этого элемента зависит качество изображения. Чем больше пикселей, тем более четкая картинка получается.
- Обзор – угловое пространство, которое способен охватывать прибор.
- Частота кадров. Для продолжительной работы в условиях перемещения рекомендуется использовать приборы с частотой 50 – 60 Герц.
- Охлаждение ИК элемента. От охлаждения зависит работоспособность устройства. Модели последнего поколения оснащаются неохлаждаемыми матричными элементами.
- Расстояние. Радиус действия зависит от модели, погодных условий, состояния объекта.
Для получения точных результатов измерений наименьшее разрешение разности температуры исследуемого предмета и окружающего фона должно составлять не больше 0,1 градуса. Верхняя граница температуры при проверке электрооборудования должна быть не ниже 200 градусов. Большинство современных моделей соответствует этим требованиям.
Модели последнего поколения оснащаются неохлаждаемыми матричными элементами.Основные неисправности тепловизоров
Несмотря на защиту корпуса и оптики, работа в интенсивном режиме и сложных условиях, нарушение правил эксплуатации может привести к выходу из строя компонентов тепловизора, частичной или полной утрате его работоспособности.
Основные проблемы, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации тепловизора:
- выход из строя датчиков, значительная погрешность при проведении измерений температуры;
- механическое повреждение объектива – одна из самых распространенных поломок, которую получает устройство при падении;
- появление искажения и помех на термограмме, нечеткое изображение – является следствием воздействия влаги на внутренние компоненты, попадания пыли и загрязнений под корпус;
- поломка матрицы, ЖК-дисплея, кнопок;
- проблемы программного характера, выход из строя аккумуляторов.
Поскольку тепловизор является сложным техническим устройством, диагностикой и устранением неполадок должны заниматься опытные сервисные инженеры. Самостоятельное вмешательство может только усложнить последующий ремонт и привести к более сложным поломкам.
Принцип действия тепловизора – технические характеристики
Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот, в том числе и волны в инфракрасном спектре, так называемое «тепловое излучение». При этом интенсивность теплового излучения напрямую зависит от температуры объекта, и лишь в очень малой степени зависит от условий освещенности в видимом диапазоне. Таким образом, при помощи тепловизионного прибора о любом наблюдаемом объекте может быть собрана и визуализирована дополнительная информация, недоступная человеческому глазу и приборам, Тепловизор – устройство, позволяющее визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта. Это открывает ряд уникальных возможностей для разных сфер деятельности: точных измерений, контроля технологических процессов, и конечно – обеспечения безопасности.
Принцип действия современных тепловизоров основан на способности некоторых материалов фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне. Посредством оптического прибора, в состав которого входят линзы, изготовленные с применением редких материалов, прозрачных для инфракрасного излучения (таких как германий), тепловое излучение объектов проецируется на матрицу датчиков, чувствительных к инфракрасному излучению. Далее сложные микросхемы считывают информацию с этих датчиков, и генерируют видеосигнал, где разной температуре наблюдаемого объекта соответствует разный цвет изображения. Шкала соответствия цвета точки на изображении к абсолютной температуре наблюдаемого объекта может быть выведена поверх кадра. Также возможно указание температур наиболее горячей и наиболее холодной точки на изображении. В зависимости от модели тепловизоры различаются по величине шага измеряемой температуры. Современные технологии позволяют различать температуру объектов с точностью до 0,05-0,1 К.
Многие тепловизионные приборы также оснащены устройствами памяти для записи полученного видеоизображения картины теплового излучения, производительными микропроцессорами, позволяющими осуществлять в режиме реального времени минимальную аналитику полученного в результате сканирования изображения инфракрасного излучения.
Довольно часто используется конфигурация совместного использования тепловизора и видеокамеры, что позволяет в общем случае получить изображение объекта в «расширенном» диапазоне объединенных инфракрасного и видимого спектров, а в неблагоприятных условиях (например – отсутствие освещения объекта) наблюдать объект хотя бы в одном из диапазонов. ИК или видимый диапазон могут как накладываться друг на друга, так и транслироваться отдельно. Специальное программное обеспечение позволяет настроить работу тепловизионного комплекса, максимально эффективно скоординировав работу всех входящих в него устройств.
Точность изображения и другие характеристики тепловизора обычно определяются сферой его использования. В научных лабораториях используются более сложные конструкции, имеющие за счет узкой специализации наименьший шаг измеряемой температуры. Для обеспечения безопасности на различных объектах используются модели, фиксирующие тепловое излучение с чуть меньшей точностью, однако работающие на более широком диапазоне частот и с более чем достаточной для эффективного выполнения своих функций точностью.
В любом случае, принцип действия тепловизора – измерение и визуализация теплового излучения – востребован во всех сферах жизни современного общества.
Технические характеристики тепловизора
Основными техническими характеристиками тепловизора, на которые обращают внимание специалисты, являются такие параметры, как тип матрицы, фокусное расстояние, чувствительность матрицы, углы обзора и температурный диапазон работы. Конечно, это только основные параметры, существуют и другие.
Так как для каждой модели, исходя из ее назначения, характеристики являются индивидуальными, то подробнее о них вы можете узнать в нашем каталоге.
Тепловизор: картинка в инфракрасном цвете
Тепловизоры – приборы, позволяющие получать температурно-контрастное изображение наблюдаемой сцены и видеть объекты в темноте. Одним из крупнейших российских разработчиков и производителей этих устройств является Центральный научно-исследовательский институт «Циклон» холдинга «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех.
«Циклоновские» тепловизоры уже стоят на снабжении в российской армии, МВД, специальных службах РФ, а также используются в гражданских целях и экспортируются. Высокая чувствительность, способность обнаруживать объекты в полной темноте и в любых метеоусловиях дали специалистам повод сопоставить характеристики тепловизоров с остротой зрения хищных птиц. Поэтому названия многих изделий «Циклона» отсылают к этому отряду пернатых − «Сыч», «Неясыть», «Кречет» и другие. Недавно к птичьему семейству присоединился «Совенок», который позволяет управлять техникой и вести наблюдение за местностью в условиях нулевой видимости.
О том, как устроен тепловизор, чем он отличается от приборов ночного видения, как «видит» сквозь огонь, дым и в полной темноте – в нашем материале.
Игра в «холодно-горячо»
Во все времена злоумышленники старались совершать свои «темные» дела в темное время суток.
Сегодня это становится делать все сложнее благодаря тому, что появляются все более современные устройства, позволяющие видеть в темноте. В прошлом веке распространение получили приборы ночного видения, работа которых основывается на улавливании слабого света, который отражают все предметы. С развитием технологий стал более доступным другой тип приборов – тепловизоры.
В общем виде тепловизор состоит из объектива, чувствительной матрицы и электронного блока обработки сигнала.
Объективы могут иметь различные конструкции, но входящие в их состав линзы изготавливают из прозрачных для инфракрасного излучения материалов − например, из германия. Производители современных матриц научились сводить количество используемого германия к минимуму, а для добычи металла в нашей стране есть собственные месторождения.
Тепловое излучение от наблюдаемых объектов через объектив проецируется на чувствительную к инфракрасному (тепловому) излучению матрицу (сенсор).
Получаемый с сенсора сигнал в электронном блоке преобразуется в видеосигнал, который передается на монитор (дисплей).
В портативных тепловизионных приборах − например, в прицелах для стрелкового оружия − видеосигнал передается на микродисплеи. «Циклон» является единственным в России серийным изготовителем таких OLED-микродисплеев.
Где нужно тепловидение?
Сегодня тепловизоры востребованы в самых разных сферах человеческой деятельности: строительстве, энергетике, безопасности, в промышленном производстве и даже в медицине.
Благодаря тепловизорам появилась возможность исследовать инфраструктурные объекты дистанционно и не прерывая их работы, проводить энергоаудит зданий, экономить ресурсы, вовремя осуществлять текущий ремонт и даже предотвращать техногенные катастрофы. Спасатели применяют тепловидение для поиска пострадавших в завалах и при задымлениях. Тепловизоры все активнее используются для контроля технологических процессов и в промышленной безопасности.
Поскольку приборы отображают изменяющиеся во времени тепловые характеристики объектов, они могут помочь врачам получить информацию о состоянии организма человека, увидеть участки тела с аномальной температурой, свидетельствующей о заболевании или даже о начале заболевания. Простота метода позволяет использовать тепловизоры для скрининга и оперативного обнаружения некоторых злокачественных новообразований.
С удешевлением технологий тепловизоры стали доступны и для частного использования. Особенно высок интерес к приборам у охотников. Причем тепловизионные прицелы используют на охоте не только ночью, но и днем – в хороший тепловизионный прицел даже небольшого зверя видно издалека, а значит шансы сразить его выстрелом вырастают.
Экипировка «Ратник»
Но, безусловно, основным потребителем различной тепловизионной техники являются силовые ведомства. Современные тепловизоры устанавливаются на бронетехнику, самолеты, корабли, огнестрельное оружие, ими оснащаются большинство систем наблюдения, систем охраны периметров, участки государственной границы.
Тепловизоры входят в современную «умную» экипировку военнослужащих разных родов войск и разных специальностей.
С помощью тепловизора можно не только увидеть людей, технику и другие объекты в полной темноте, в условиях применения противником маскировки, постановки дымовых завес, но и обнаружить последствия прошлой деятельности. Например, найти тлеющие костры или рассмотреть следы от установки свежих мин и многое другое. Также тепловизор способен отличить настоящий летательный аппарат от ложных тепловых целей, так называемых «тепловых ловушек».
Техника «Циклона»
Московский ЦНИИ «Циклон», созданный в 1960-е годы, является единственным в России сертифицированным разработчиком и производителем неохлаждаемых тепловизоров и систем технического зрения на их основе. Сегодня предприятие разрабатывает и выпускает телевизионные камеры и каналы, работающие в SWIR и УФ-диапазоне, авиационные фотоаппараты, охлаждаемые тепловизоры, лазерные дальномеры, гиростабилизированные платформы и многое другое.
Предприятие разрабатывает и выпускает, в том числе, многоспектральные многоканальные оптико-электронные системы различного назначения, где тепловидение − лишь одна из функций.
Всем оптическим устройствам института традиционно присваиваются орнитологические названия. И это объяснимо – птицы, особенно хищные, обладают гораздо более развитым зрением, чем человек. Конечно, ночные хищники не видят в инфракрасном спектре, но их светочувствительные глаза позволяют им успешно летать и охотиться ночью. А самыми зоркими считаются птицы отряда соколиных. Поэтому в арсенале «Циклона» появились такие устройства, как «Сыч», «Кречет», «Неясыть», «Сапсан» и другие «пернатые».
Тепловизоры «Сыч»
Наиболее актуальными в линейке портативных тепловизоров института являются модели серии «Сыч». Эти приборы предназначены для круглосуточного поиска, наблюдения объектов в простых и сложных метеоусловиях, а также при задымлении и запылении во время проведения поисково-спасательных работ, выявлении очагов возгорания.
Тепловизоры серии «Сыч» активно используются сотрудниками силовых ведомств, их можно встретить и на погранзаставах, и в отрядах специального назначения.
В последний год на предприятии разработана целая линейка новых приборов серии «Сыч», которые успешно прошли испытания и получены положительные отзывы от представителей различных ведомств и подразделений. Приборы серии «Сыч» способны обнаружить человека на расстоянии 1,2 км, при этом вес в разных вариантах комплектациях составляет от 0,9 до 1,2 кг. На предприятии разработаны и гражданские модели портативных тепловизоров, превосходящих по своим техническим характеристикам многие зарубежные образцы.
Тепловизионные прицелы «Шахин»
«Шахин» (вид пустынных соколов) – неохлаждаемый тепловизионный прицел, устанавливающийся на винтовки, карабины и автоматы. В 2018 году на предприятии выпустили обновленную версию прицела, к которой сразу проявили интерес представители силовых структур.
Устройство помогает бойцу обнаруживать цели в любое время суток, позволяет вести огонь из положений лежа и с колена.
Через объектив «Шахина» в условиях темноты или задымленности можно увидеть человека на расстоянии до 1 км. «Шахин» − компактный, легкий и надежный прицел. Блок электронной обработки устройства позволяет хранить данные о семи типах оружия, а также вводить поправки при стрельбе.
Приборы наблюдения и разведки «Неясыть-ПС»
«Неясыть-ПС» − это качественно новая стационарная система для периметровой охраны. Свое название она унаследовала от ранее серийно выпускаемых на «Циклоне» изделий «Неясыть», не имеющих на тот момент аналогов и ставших настоящей легендой из-за высоких тактико-технических характеристик, низкой стоимости владения и повышенной надежности. В основе прибора лежал неохлаждаемый тепловизор.
Работа прибора «Неясыть». Видео: ЦНИИ «Циклон»
Двухканальный атермальный тепловизионный прибор наблюдения и разведки «Неясыть-ПС», разработанный специалистами «Циклона», предназначен для круглосуточного наблюдения в условиях сложной метеообстановки, а также для получения температурно-контрастного изображения наблюдаемой сцены и обнаружения слабо контрастных предметов.
В прошлом году прибор «Неясыть-ПС» был признан отечественными экспертами лучшим оптическим прибором для выявления беспилотных летательных аппаратов. При этом изделие может использоваться достаточно широко: интегрироваться в существующие и проектируемые системы охраны объектов, участков государственной границы, железных и автомобильных дорог, мостов, прибрежных территорий и др.
Обзорно-наблюдательные приборы «Совенок»
Последняя новинка производства НИИ − обзорно-наблюдательный прибор «Совенок» − была представлена на выставке «Интерполитех-2019» в октябре текущего года. Это дальнейшее развитие всепогодных комплексных устройств с применением тепловизионного компонента. Компактные размеры «Совенка» − всего 13 см в диаметре и около 3 кг веса – позволяют использовать его на автомобилях, маломерных судах, беспилотниках. Крепится устройство с помощью магнита.
В состав «Совенка» включены тепловизор, встроенная видеокамера с разрешением Full HD и гиростабилизированная платформа, помогающая снимать в движении.
Устройство позволяет вести съемку на расстоянии до 3 км при плохой погоде, в темноте, дыму или тумане. «Совенок» подключается к большинству мультимедийных устройств, может управляться с компьютера и мобильного приложения.
Для патрулирования территории или охраны общественного порядка может быть полезным программное обеспечение «Совенка», позволяющее захватывать и сопровождать движущиеся объекты в автоматическом режиме. Также в настоящее время ведутся разработки искусственного интеллекта, который поможет устройству идентифицировать объекты, попадающие в камеру.
| Заводские данные | |
Гарантия | 24 мес. |
| Общие параметры | |
Тип | тепловизор |
Модель | Testo 875-1i |
| Основные характеристики | |
Пространственное разрешение (IFOV) | 3. |
Разрешение видимого изображения | 320×240 |
Разрешение ИК изображения | 160х120 |
Поле зрения | 32° x 23° |
Тепловая чувствительность | 50 mK |
Диапазон измерения температур | от -20°C до 280°C |
Система фокусировки | регулируемая |
Частота кадров | 9 Гц |
Лазерный указатель | нет |
Погрешность | ±2% ±2°С |
Спектральный диапазон ИК | 8-14 мкм |
Слот для карты памяти | есть |
Типы поддерживаемых карт памяти | SD |
Возможность видеозаписи | нет |
| Экран | |
Сенсорный экран | нет |
Диагональ экрана | 3. |
Разрешение экрана | 320×240 |
Технология изготовления экрана | LCD |
Цветные палитры | blue-red, cold-hot, grey, inverted grey, iron, iron HT, Rainbow, Rainbow High Contrast, sepia, testo |
| Аккумулятор | |
Тип аккумулятора | Li-ion |
Время работы без подзарядки | 4 ч |
| Дополнительная информация | |
Рабочая температура | от -15°C до +40°C |
Температура хранения | от -30°C до +60°C |
Допустимая влажность | от 20 % до 80 % (без конденсации) |
Комплектация | блок питания, SD-карта, адаптер для штатива, аккумулятор, документация, кабель USB, кейс, ремень для переноски, ткань для очистки объектива, чехол |
| Габариты и вес устройства | |
Габариты товара (ШхВхГ) | 152x108x262 мм |
Вес | 0. |
3 мрад
5’’
9 кгТепловизор пожарный ISG К250: ТТХ и описание
K250 – действительно экономичный тепловизор компактного типа и содержит все необходимые функции безопасности, обеспечивающие непревзойденное соотношение цены и качества. Он состоит из новейшей сенсорной технологии Eco-Clear 160 x 120, обеспечивающей сверхвысокий диапазон чувствительности (R:S) и соотношение со значением 8/800 и выдающимся значением чувствительности 100 мК (номинальное значение).
Тепловизор ISG К250
Это приводит к предельной четкости и динамическому диапазону в нормальном режиме или в режиме пожаротушения, что означает больше свободного пространства для четкого изображения в экстремальных температурных диапазонах. Чем больше вы можете видеть в этих экстремальных ситуациях, тем более безопасным вы являетесь.
Режим работы Thousand Plus выводит вас за пределы двух простых режимов, которые предлагают другие TIC, изображения выше 1000 °C, что помогает распознавать надвигающуюся вспышку или задний ход и с усилением ICETM позволяет пожарным видеть горячие объекты и более прохладное окружение одновременно.
Сочетание этого с высочайшей производительностью ISG и дополнительным запасом прочности соответствует прорыву в безопасности пожарного.
Тактико-технические характеристики
| Наименование показателя | Значение параметра |
| 1) Физические характеристики | |
| Размеры (Д × Ш × В) | 185 мм × 130 мм × 149 мм |
| Вес (без батареи) | 1,2 кг |
| Цвет корпуса | Оранжевый |
| Материал корпуса | Radel R 5100 |
| Материал ремня | Кевлар |
| Окно ИК объектива | Германий с покрытием |
| Установка на штативе | Крепёжное отверстие ¼ // BSW |
| 2) Характеристики дисплея | |
| Технология | Цветной жидкокристаллический дисплей (ЖКД) |
| Режим просмотра | Широкоугольный (длина руки) |
| Размер (диагональ) | 90 мм (3,5//) |
| Светимость | 250 кд/м2 |
| 3) Условия эксплуатации / хранения | |
| Рабочая температура | – 35 С0 … + 450 С0 (ограниченное воздействие) |
| Длительность работы: | 20 минут при 120 С0 8 минут при 260 С0 |
| Температура хранения | – 25 С0 … + 55 С0(при хранении в кейсе для переноски) |
| Водостойкость | IP67, выдерживает погружение в воду на глубину 1,0 м |
| Стойкость к загрязнителям | Да |
| Выдерживает падение с высоты | 1,8 м при любой ориентации |
| 4) Электрические характеристики | |
| Энергопотребление | 5 Вт (номинальное) |
| Время непрерывной работы | 5 часов с батареями SuperCell Plus при + 23 С0 |
| Предупреждение о низком напряжении питания | Экранный индикатор |
| 5) Инфракрасные характеристики | |
| Детектор | Неохлаждаемый ИК микроболометрический |
| Материал сенсора | Аморфный кремний (АSi) |
| Разрешение | 160 × 120 |
| Термоэлектрический охладитель | Нет |
| Спектральный диапазон | 8 – 14 мкм |
| R : S (отношение диапазон / чувствительность) | 8800 |
| Чувствительность (номинальная) | 50 мК |
| Частота обновления сцены | 50 Гц (PAL) или 60 Гц (NTSC) |
| Динамический диапазон | Автоматический, регулируемый динамический диапазон |
| Режимы работы | ICETM (Нормальный режим и 1000+) |
| Поле зрения | 540 |
| Диапазон фокусировки | От 1,0 м до бесконечности |
Тепловизор K250 ISG
Больше информации Вы всегда сможете найти в Учебно-методическом пособии Применение пожарных тепловизоров, а так же в статье посвященной тематике применения и использования тепловизора непосредственно на месте АСР по ссылке.
| Наименование показателя | Значение параметра |
| 6) Эксплуатационные характеристики | |
| Кнопки управления | Питание, захват изображения / передатчик (при наличии) |
| Время подготовки к работе | 10 секунд (номинальное) |
| Оптимизация изображения | Автоматическая, не требует регулировки оператора |
| Видеостандарт | PAL (европейский) или NTSC (американский) тепловизионный стандарт |
| Выходной видеосигнал | Композитный 1,0 В, 75-омный разъём BNC |
| Измерение температуры | Диапазон: 0 С0 … + 1000 С0 |
| Погрешность: + 5 С0 (0 С0 … + 100 С0) и + 10 С0 (100 С0 … + 1000 С0) | |
| Коэффициент излучения: 0,95 | |
| Отношение размер / расстояние | 200 : 1 |
| Псевдоокрашивание | ICETM – улучшенный двойной прозрачный цвет |
| Шкала цветовой температуры | Индикатор с одной палитройдля различных режимов работы |
| Цифровой захват изображения | Сохраняет 30 изображений во встроенной памяти |
| Функция «увеличить» | увеличение ×2 |
| 7) Характеристики тепловизионного передатчика | |
| Варианты частот | FM 2,339 ГГц, 2,381 ГГц, 2,458 ГГц и 2,474 ГГц |
| Мощность | До 500 мВт |
Как работает пожарный тепловизор
Критические спецификации тепловизора
Тепловизор или инфракрасная термография – это бесконтактная технология, которая измеряет или «видит» длины волн инфракрасного излучения, излучаемые объектами, а затем преобразует информацию о температуре в изображение. Тепловое изображение имеет цветовую палитру, которая представляет температурный диапазон отображаемого изображения.
Горячие точки или повышение температуры часто указывают на проблемы или потенциальную неисправность. Тепловизоры являются полностью радиометрическими, поскольку они измеряют и сохраняют температуру в каждой точке изображения.
Инфракрасные волны слишком велики для человеческого глаза; это часть электромагнитного спектра, который мы воспринимаем как тепло. Все объекты с температурой выше абсолютного нуля излучают тепло.
Три критических спецификации
Три основных характеристики имеют решающее значение в процессе выбора тепловизора: диапазон температур, тепловая чувствительность (NETD) и разрешение.
FLIR® T420 (стандартный) Тепловизор для промышленного применения
Диапазон температур
При выборе тепловизора оцените диапазон температур, подходящий для ваших приложений.Для промышленного применения диапазон температур – это спецификация номер один, которую следует учитывать. Промышленные тепловизоры имеют более широкий температурный диапазон, что позволяет использовать объекты с высокотемпературным оборудованием, таким как котлы и паровые системы.
Температурная чувствительность (NETD)
Температурная чувствительность, или разница температур, эквивалентная шуму (NETD), измеряет наименьшую разницу температур, которую тепловизионная камера может обнаружить в присутствии шума электронной схемы.Камеры с низким значением NETD обнаруживают меньшую разницу температур и обеспечивают изображения с более высоким разрешением и повышенной точностью. Температурная чувствительность измеряется в миллиКельвинах (мК). Камеры более чувствительны к значениям в нижней части шкалы. Например, камеры с 50 мК примерно в 4 раза чувствительнее, чем камера с 200 мК. Более чувствительные (50 мК) камеры обеспечивают большую разницу температур, что приводит к большему количеству цветов на тепловом дисплее.
Разрешение
Разрешение детектора играет решающую роль в качестве изображения тепловизионных камер.Более высокое разрешение обеспечивает точные и надежные измерения небольших целей с больших расстояний, создавая более четкие тепловые изображения.
Чем выше разрешение детектора, тем точнее камера. При оценке разрешения детектора и разрешения дисплея помните, что качество теплового изображения и его данных всегда определяется разрешением детектора. Например, если встроенный экран имеет разрешение 307 200 пикселей (640 x 480), но разрешение теплового детектора составляет всего 19 200 пикселей (160 x 120), тепловое изображение можно измерить только с помощью разрешения теплового детектора.Примеры справа показывают, что по мере увеличения разрешения теплового детектора детали изображения становятся более четкими, а температура в одной точке становится более точной.
Ознакомьтесь с полным ассортиментом тепловизоров
10 фактов о тепловизорах | Fluke
Независимо от того, выберете ли вы простую модель «наведи и снимай» или тепловизор высокого класса со всеми наворотами, вот некоторые ключевые особенности и характеристики, которые вы должны учитывать:
- Разрешение
- Разрешение детектора указывает количество пикселей детектора на камере. Чем больше пикселей, тем выше разрешение.
- Пространственное разрешение основано на пикселях детектора и спецификации поля зрения (FOV), комбинируя их для определения области, которую видит имидж-сканер в любой момент времени. Пространственное разрешение можно использовать для определения наименьшего размера объекта, который может быть обнаружен. Более низкое значение пространственного разрешения означает лучшую детализацию и качество изображения.
- Разрешение детектора указывает количество пикселей детектора на камере.
- Focus
При выборе различных механизмов фокусировки важно учитывать свой уровень навыков, а также приложение при выборе типа фокусировки.Вот общие механизмы фокусировки:- Фиксированное: Простота наведи и снимай
- Вручную: Точный инкрементальный фокус
- Автофокус: автоматически фокусируется на цели, но может потребовать ручной настройки.
- Лазерная автофокусировка: для расчета расстояния до цели используется встроенный лазерный дальномер.
- Мультифокальный: Захватывает и сохраняет несколько изображений цели с разными фокусными расстояниями и использует программное обеспечение для объединения их в одно изображение со сверхчеткой глубиной резкости. Компания Fluke Corp., например, называет свою реализацию этой технологии MultiSharp ™ Focus.
- Диапазон температур
Самая высокая и самая низкая температура, с которой вы сталкиваетесь при проверке, определяет требуемый диапазон температур от вашего тепловизора. Или выберите камеру с широким диапазоном температур, которая автоматически выбирает диапазон в зависимости от вашей сцены, или позволяет вам вручную выбирать диапазон температур. - Варианты объективов
Камера, которая позволяет менять объективы, повышает вашу универсальность, позволяя проверять гораздо больше типов оборудования и ситуаций.Существует множество вариантов для множества приложений – стандартное, широкоугольное, телефото и макро. - Сохранение изображений и дополнительных данных
Сохранение инфракрасных и цифровых изображений и в некоторых случаях голосовых заметок во внутренней памяти, на съемной SD-карте или на USB-накопителе. Важно иметь возможность сохранять изображения и дополнительные связанные данные на разных носителях для резервного копирования или совместного использования. - Цветовые палитры
Небольшие различия легче увидеть с помощью монохромной палитры, такой как оттенки серого или янтарный.Высококонтрастные палитры могут облегчить быстрое обнаружение явных аномалий. Вы должны иметь возможность изменять палитру в камере или в программном обеспечении. - Цветовая сигнализация
Используйте их, чтобы быстро выделить области за пределами нормального диапазона температур. - Коэффициент излучения и отраженные температуры
Поверхности с низким коэффициентом излучения, например блестящие металлы, могут отражать инфракрасную энергию от других объектов и ухудшать качество изображения и точность измерений. Итак, ищите возможность настройки параметров при выборе тепловизора. - Точечные маркеры
Отметьте определенные температуры на вашем изображении для сравнения одновременных температур в нескольких точках на одном изображении. - Тип и срок службы батареи
Ищите батарею с полезными функциями, такими как индикатор уровня заряда. Нет ничего хуже, чем начать осмотр, не зная о состоянии батареи. Также учитывайте длительное время автономной работы и возможность быстрой зарядки.
Чем больше пикселей, тем выше разрешение.
Компания Fluke Corp., например, называет свою реализацию этой технологии MultiSharp ™ Focus.
Важно иметь возможность сохранять изображения и дополнительные связанные данные на разных носителях для резервного копирования или совместного использования.
Рекомендуемые ресурсы
Характеристики инфракрасной камеры
Главная / Компоненты / Камера / Технические характеристики
Infrasight IS640
Характеристики
IS640
Детектор
Инфракрасный извещатель
Размер массива
Шаг детектора
Спектральный ответ
Тепловая постоянная времени
Микроболометр из неохлаждаемого аморфного кремния
640 x 480 пикселей
17 мкм
7-14 мкм
<11 мс
Термографические данные
Частота кадров
Формат вывода видео
Время до появления первого изображения
60 Гц
Camera Link
<4 секунд
Мощность
Входное напряжение
Потребляемая мощность
+ 12V Power Over Camera Link (PoCL)
<1.
6 Вт
Физический
Рабочий диапазон окружающей среды
Внешнее хранилище
Размеры камеры
Вес камеры
Крепление камеры
Движущиеся части
от 15 до 35 ° C
от -45 до 70 ° C
75 x 90 x 144 мм
1,2 кг
2 x M6 по центру 25 мм;
2 x ¼ ”-20 с шагом 1 ½”
Микрозатвор (для калибровки смещения в реальном времени)
IS640 с макроскопической линзой
Оптика
Разрешение пикселей
Фокус
Рабочее расстояние
Поле зрения
Фокусное расстояние
Рабочий Ф / №
Разрешение 140 мкм минимум (на 100 мм)
Руководство
от 100 мм до бесконечности
89.6 x 67,2 мм минимум
12 мм
1.02
Измерение
Диапазон калибровки * †
Чувствительность (NETD) ‡
Точность
Низкий диапазон: от 10 до 80 ° C
Высокий диапазон: от 10 до 300 ° C
Низкий диапазон: <50 мК
Высокий диапазон: <100 мК
Нижний диапазон: +/- 2 ° C от показания §
Верхний диапазон: +/- 2 ° C или 2% от показания §
IS640 с линзой 80 мкм
Оптика
Разрешение пикселей
Фокус:
Рабочее расстояние
Поле зрения
Фокусное расстояние
Рабочий Ф / №
80 мкм
Фиксированный
63 мм
51.
2 x 38,4 мм
15,3 мм
1.01
Измерение
Диапазон калибровки * †
Чувствительность (NETD) ‡
Точность
Низкий диапазон: от 10 до 80 ° C
Высокий диапазон: от 10 до 300 ° C
Низкий диапазон: <50 мК
Высокий диапазон: <100 мК
Нижний диапазон: +/- 2 ° C от показания §
Верхний диапазон: +/- 2 ° C или 2% от показания §
IS640 с линзой 20 мкм
Оптика
Разрешение пикселей
Фокус
Рабочее расстояние
Поле зрения
Фокусное расстояние
Рабочий Ф / №
20 мкм
Фиксированный
30 мм
12.8 x 9,6 мм
36,4 мм
1,09
Измерение
Диапазон калибровки * †
Чувствительность (NETD) ‡
Точность
Низкий диапазон: от 10 до 80 ° C
Высокий диапазон: от 10 до 300 ° C
Низкий диапазон: <50 мК
Высокий диапазон: <100 мК
Нижний диапазон: +/- 2 ° C от показания §
Верхний диапазон: +/- 2 ° C или 2% от показания §
IS640 с линзой 5 мкм
Оптика
Разрешение пикселей
Фокус
Рабочее расстояние
Поле зрения
Фокусное расстояние
Рабочий Ф / №
5 мкм
Фиксированный
20 мм
3.
2 x 2,4 мм
20,7 мм
2,62
Измерение
Диапазон измерений
Чувствительность (NETD) ‡
Точность
от 10 до 300 ° C
<300 мК
Нерадиометрический (предназначен для синхронной термографии) тестирование и пространственные / временные относительные измерения)
* Калибровки Sentris могут иметь более низкие максимумы диапазона, чтобы максимизировать чувствительность измерения для Локальные термографические тесты.
† Диапазон калибровки Указанное в спецификации указывает диапазон температур черного тела, использованный во время калибровки. Измерения температуры вне указанного диапазона могут быть выполнены, но могут не соответствовать указанной точности измерения. Пользовательские диапазоны калибровки доступны по запросу для тех приложений, где требуется оптимальная точность в пределах определенного диапазона измерений.
‡ Шумовая эквивалентная разница температур (NETD) указывает наименьшую разницу температур, которая может быть обнаружена.
Указано значение NETD при частоте кадров 30 Гц. Активация усреднения изображения в реальном времени может улучшить NETD, но увеличит время отклика измерения.
§ в зависимости от того, что больше
% PDF-1.5 % 429 0 объект > эндобдж xref 429 168 0000000016 00000 н. 0000005283 00000 н. 0000005404 00000 н. 0000006319 00000 н. 0000006458 00000 п. 0000006960 00000 н. 0000007206 00000 н. 0000007810 00000 п. 0000008478 00000 н. 0000008900 00000 н. 0000009408 00000 п. 0000009798 00000 н. 0000009835 00000 п. 0000009949 00000 н. 0000010529 00000 п. 0000011187 00000 п. 0000011303 00000 п. 0000011415 00000 п. 0000011470 00000 п. 0000011795 00000 п. 0000011822 00000 п. 0000014273 00000 п. 0000016910 00000 п. 0000019979 00000 п. 0000020270 00000 п. 0000020908 00000 н. 0000021522 00000 п. 0000022046 00000 п. 0000022390 00000 п. 0000022926 00000 п. 0000023351 00000 п. 0000023608 00000 п. 0000024049 00000 п. 0000024419 00000 п. 0000024588 00000 п. 0000025173 00000 п. 0000028415 00000 п. 0000028557 00000 п. 0000028690 00000 н. 0000029324 00000 п. 0000029972 00000 н. 0000030271 00000 п. 0000030581 00000 п. 0000031065 00000 п. 0000031393 00000 п. 0000031916 00000 п. 0000032514 00000 п. 0000032690 00000 н. 0000033077 00000 п. 0000033522 00000 п. 0000034096 00000 п. 0000037100 00000 н. 0000039680 00000 п. 0000039902 00000 н. 0000042485 00000 п. 0000042742 00000 н. 0000043094 00000 п. 0000045426 00000 п. 0000045455 00000 п. 0000045534 00000 п. 0000045631 00000 п. 0000045777 00000 п. 0000045856 00000 п. 0000045953 00000 п. 0000046028 00000 п. 0000046416 00000 н. 0000046491 00000 п. 0000046816 00000 п. 0000046871 00000 п. 0000046987 00000 п. 0000047062 00000 п. 0000047412 00000 п. 0000047800 00000 н. 0000052646 00000 п. 0000052816 00000 п. 0000052929 00000 п. 0000058525 00000 п. 0000063443 00000 п. 0000067021 00000 п. 0000067415 00000 п. 0000067561 00000 п. 0000072249 00000 п. 0000072360 00000 п. 0000072435 00000 п. 0000072823 00000 п. 0000075473 00000 п. 0000075861 00000 п. 0000075898 00000 п. 0000076174 00000 п. 0000078881 00000 п. 0000092084 00000 п. 0000092165 00000 п. 0000092235 00000 п. 0000096086 00000 п. 0000096232 00000 п. 0000098885 00000 п. 0000098960 00000 п. 0000099039 00000 п. 0000099118 00000 н. 0000099197 00000 п. 0000099276 00000 н. 0000099447 00000 н. 0000099593 00000 п. 0000099908 00000 н. 0000099963 00000 н. 0000100079 00000 п. 0000100154 00000 н. 0000100479 00000 н. 0000100534 00000 н. 0000100650 00000 н. 0000100681 00000 н. 0000100756 00000 н. 0000102582 00000 н. 0000102908 00000 н. 0000102974 00000 н. 0000103090 00000 н. 0000103121 00000 п. 0000103196 00000 п. 0000105051 00000 н. 0000105380 00000 п. 0000105446 00000 н. 0000105562 00000 н. 0000105593 00000 п. 0000105668 00000 н. 0000107736 00000 н. 0000108060 00000 н. 0000108126 00000 н. 0000108242 00000 н. 0000108312 00000 н. 0000108393 00000 п. 0000112278 00000 н. ܲ d ۏ E% d3Y23jNTD 渨 PQ & s.[-3 digoyS
| Диапазон измерения | от -40 до 500 ° C Диапазон1: от -20 до 60 ° C Диапазон2: от -40 до 120 ° C Диапазон3: от 0 до 500 ° C Диапазон4: от 200 до 2000 ° C опционально (Дисплей от 0 до 2000 ° C ) | от -40 до 500 ° C Диапазон1: от -40 до 120 ° C Диапазон2: от 0 до 500 ° C Диапазон3: от 200 до 2000 ° C опционально (Дисплей от 0 до 2000 ° C) |
|---|---|---|
| Разрешение | Диапазон1: 0.06 ° C или лучше (при 30 ° C, 30 Гц) 0,03 ° C или лучше (при 30 ° C, Σ64) Диапазон 2: 0,08 ° C или лучше (при 30 ° C, 30 Гц) Диапазон 3: 0,12 ° C или лучше (при 30 ° C, 30 Гц) | Диапазон1: 0,08 ° C или лучше (при 30 ° C, 30 Гц) 0,04 ° C или лучше (при 30 ° C, Σ16) Диапазон2: 0,12 ° C или лучше (при 30 ° C, 30 Гц) |
| Точность | ± 2 ° C или ± 2% от показания, в зависимости от того, что больше | |
| Детектор | Матрица неохлаждаемой фокальной плоскости (микроболометр) | |
| Спектральный диапазон | от 8 до 13 мкм | |
| I.F.O.V | 0,6 мрад | |
| Диапазон фокусировки | от 30 см до бесконечности | |
| Поле зрения | 21,7 ° (Г) x16,4 ° (В) | |
| Время кадра | 30 кадров / сек * | |
| Дисплей | Видоискатель и 5,6-дюймовый подвижный цветной ЖК-дисплей | |
| Пикселей тепловизионного изображения | 640 (В) x 480 (В) пикселей | |
| A / D разрешение | 14 бит | |
| Система фокусировки | Авто и ручная фокусировка (механическая / моторизованная) | |
| Сигнализация | Экран и звуковой сигнал (ВКЛ / ВЫКЛ) | |
| Улучшение серийного номера | Σ2, Σ8, Σ16, Σ32, Σ64 | Σ2, Σ8, Σ16 |
| Память реального времени (только h3640) | Многоскоростной до макс.30 кадров в секунду * непрерывная съемка до 832 изображений | |
| Интервальное измерение | Запись на встроенную память в реальном времени: интервал от 1/30 до 3600 с (h3640) * Запись на карту памяти: интервал от 5 до 3600 с (тепловизионное изображение) От 30 до 3600 с (тепловое и визуальное изображение) Имеется функция триггера | |
| Поправка на коэффициент излучения | Предоставляется (от 0,10 до 1,00). Приведена таблица коэффициентов излучения. | |
| Env.темп. исправление | Предоставляется (включая интервал NUC) | |
| Настройка пользователя | Предварительная регистрация настроек среды (до 10 настроек) | |
| Компенсация фона | Есть | |
| Коррекция расстояния | Есть | |
| Автоматические функции | Полностью автоматический (уровень, чувство, фокус), уровень транса, автоматическая регулировка усиления | |
| Объединение тепловых / визуальных изображений | Есть | |
| Камера видимого света | 1.31 мегапиксель, расстояние фокусировки: от 30 см до бесконечности | |
| Функции дисплея | Цвет дисплея: цветной / монохромный, положительный / отрицательный Градация: 16, 32, 64, 128, 256 Цветовая палитра: радуга, яркость, блеск, горячее утюжение, медицинское, тонкое Отображение изотермической ленты: макс. 4 полосы, подвижные Отображение эскизов: воспроизведение 12 тепловизионных изображений Вращение изображения: поворот на 180 ° Многоточечный дисплей, индикатор заряда батареи Отображение формы волны: линия осциллограммы X-Y в режиме стоп-кадра Многоязычное меню | |
| Цифровой зум | х2, х4, х8 | х2, х4 |
| Многоточечный индикатор температуры | До 10 баллов | До 5 баллов |
| Многоточечная коррекция коэффициента излучения | До 10 баллов | До 5 баллов |
| Мультифокус ** (только h3640) | Вкл. / Выкл., Порог температуры (от 1 до 100 ° C, шаг 1 ° C), Изображения для захвата (16 или 32), направление обнаружения края (горизонтальное, вертикальное, горизонтальное и вертикальное) | |
| Функции обработки изображений | Переменный уровень / измерение Разница температур между 2 точками (Δt) Отображение максимальной / минимальной температуры (удержание пика) Тревога (полноэкранный режим или указанное поле) Настройка BOX, до 5 полей (макс., Мин., Среднее) Резкость фильтр, средний фильтр, средний фильтр | |
| Аннотация | Текстовые и голосовые комментарии (30 секунд на изображение) | |
| Накопитель | Карта памяти Compact Flash для: Тепловизионного изображения в формате файла SIX или BMP визуального изображения в формате файла SIX или JPEG | |
| выход видеосигнала | Композитный NTSC / PAL, S-video (требуется дополнительный кабель TH91-348) | |
| Интерфейсы | IEEE1394a, RS-232C, USB1.1 / 2.0 (запоминающее устройство) Слот для карты памяти Compact Flash | |
| Рабочая температура | от -15 до 50 ° C, относительная влажность не более 90% (без конденсата) | |
| Температура хранения | от -40 до 70 ° C, относительная влажность не более 90% (без конденсата) | |
| Блок питания | Адаптер переменного тока: 7,2 В постоянного тока (номинальное) | |
| Потребляемая мощность | Прибл. 9 Вт (тип.) | |
| Удары и вибрация | Удар: 294 м / с 2 (30G) (IEC60068-2-27) Вибрация: 29.4 м / с 2 (3G) (IEC60068-2-6) | |
| Степень защиты от воды / пыли | IP54 (IEC60529) | |
| Размеры и вес | Прибл. 110 (Ш) x110 (В) x210 (Г) мм (без выступающих частей) Прибл. 1,5 кг (без батареи, ЖК-дисплея) Прибл. 1,7 кг (с аккумулятором, ЖК-дисплей) | |
| Программное обеспечение в комплекте | Программа для захвата тепловых изображений и NS9500LT | NS9500LT Генератор отчетов (ограниченная версия) |
Общие сведения о технических характеристиках тепловизора
Уэйн Свирноу
Инфракрасный термограф, сертифицированный для уровня III
Infrared Imaging Services, LLC
PO Box 221New City, NY 10956 Тел .: 845-641-5482 www.infraredimagingservices.com
[wdgpo_plusone show_count = ”yes”]
Аннотация
Инфракрасные формирователи изображения – это форма оборудования для сбора данных, имеющая рабочие характеристики и ограничения, аналогичные многим другим формам контрольно-измерительной аппаратуры. Во всех случаях функция прибора заключается в улавливании внешнего стимула (напряжение, давление, перегрузочная сила, вес, лучистая энергия и т. Д.) И преобразовании его в качественный графический дисплей или количественные числовые измерения для пользователя.Благодаря более глубокому пониманию того, как имидж-сканер работает как часть оборудования для сбора данных, а не просто как «камера», термографист получит более глубокое понимание его возможностей. В этой статье будут рассмотрены несколько ключевых эксплуатационных и эксплуатационных характеристик тепловизоров и их интерпретация применительно к повседневному использованию в термографии.
Введение
Все приборы выполняют некоторые или все из следующих пяти функций:
Получение сигнала-напряжения, давления, расхода, Gforce, веса, радианной энергии и т. Д.
Покажите это вам визуально – Преобразуйте вводимые данные в качественное графическое отображение. В тепловизорах используются дисплеи с градацией яркости или цвета
Покажите это вам в числовом виде – Количественный формат с числовыми значениями, предсказуемо пропорциональными входным данным
Выполнение расширенного анализа – гистограммы, графики, тренды, средние значения, площади, различия и т. Д.
Вывод количественной и / или качественной информации – файлы данных, изображения, отчеты
Возможности любого прибора и то, насколько хорошо этот прибор может выполнять вышеуказанные задачи, доводится до конечного пользователя через литературу по продукту.Этот товарный документ обычно содержит два типа информации:
Первый тип информации имеет тенденцию быть очень КАЧЕСТВЕННЫМ по своей природе, замаскированным под авторитетный характер и обычно пишется отделом маркетинга. В нем подробно описываются «достоинства» продукта и излагаются ценностные предложения, объясняющие, почему вам выгодно его покупать. Хотя он может быть информативным, рассказывая о наборах функций и преимуществах инструмента, он предназначен для того, чтобы повлиять на ваше решение о покупке в пользу продукта поставщика по сравнению со всеми остальными, независимо от фактических характеристик производительности.Заявления, сделанные в этом разделе таблицы, следует рассматривать как мнения, а не факты.
Второй тип информации, содержащейся в документации по продукту, – это раздел спецификации; это КОЛИЧЕСТВЕННАЯ часть литературы. Здесь производитель сообщает в числовом формате конечные рабочие характеристики измерительных возможностей прибора. Это единственная область, где можно оценить рабочие характеристики.
В лучшем случае спецификации не подлежат и не должны быть открыты для интерпретации; однако иногда они могут вводить в заблуждение, часто неясно и не обязательно передаваться от одного производителя прибора другому для получения аналогичных приборов и спецификаций.
Очень важно, чтобы покупатель или пользователь любого измерительного прибора знал, как читать и понимать его спецификации, чтобы при выборе устройства для выполнения задачи оно соответствовало желаемому применению и использовалось в пределах своего рабочего диапазона.
Технические характеристики и функции
Все инструменты имеют свои верхние спецификации или « Banner Specs ». Спецификации баннеров – это те, которые занимают первые места в литературе; именно они приходят в голову, когда думают о продукте в каком-либо одном сегменте рынка.Когда вы думаете о высокопроизводительных автомобилях, в первую очередь приходят на ум характеристики баннера: мощность в лошадиных силах или разгон от 0 до 60 миль в час. Для системы домашнего кинотеатра это будет ватт на канал. Для телевизора это количество дюймов. В тепловизорах в верхней части списка обычно указывается количество пикселей тепловизора и тепловая чувствительность. Несмотря на то, что это две важные спецификации, для полного понимания всего рабочего диапазона прибора и того, подходит ли он для данного приложения, необходимо не только ознакомиться со спецификациями баннера, но и углубиться в набор спецификаций прибора.
Независимо от типа измерительного прибора, если он используется для сбора реальных сигналов и отображения пользователю изображения или числа, которые представляют и пропорциональны исходному сигналу, он будет иметь много общих компонентов и путей прохождения сигнала. Каждый компонент вносит свой вклад в спецификации продукта. Вот некоторые из этих компонентов сигнального тракта:
Компонент, предназначенный для захвата и передачи реальных стимулов в прибор, например линзы или зонда
«Передний» датчик для приема реального сигнала от линзы или зонда и преобразования его в пропорциональный электрический сигнал (ток или напряжение)
Аналого-цифровой преобразователь для преобразования аналогового электрического сигнала от датчика в цифровое представление входа
Система управления / компьютер, который управляет прибором и преобразует цифровые данные в изображения для качественного анализа, числа для количественного анализа или и то, и другое.
Устройство вывода, такое как экран дисплея, карта памяти монитора или порты компьютера
Вышеупомянутые функции могут быть расположены на нескольких устройствах внутри прибора или частично интегрированы в отдельные микросхемы.Обычно для решения проблем, связанных с шумом сигнала, микросхемы датчиков изолированы, но могут иметь встроенные переходники от A до D. Другие процессоры управления обычно представляют собой отдельные схемы.
Что касается технических характеристик, учтите, что каждый компонент на пути прохождения сигнала вносит свой вклад в ошибку измерения. Каждый отдельный компонент в цепочке имеет свой собственный диапазон производительности или предел погрешности, поэтому общая спецификация продукта представляет собой совокупность всех аппаратных / программных ошибок и возможностей калибровки.Кроме того, в технических характеристиках измерительного оборудования обычно указывается, что измерения проводятся при фиксированном наборе условий. Для радиометрических формирователей изображений это могут быть имитаторы черного тела, расположенные перпендикулярно линзе при эталонной температуре окружающей среды, обычно 30 ° C. Реальные характеристики оборудования могут варьироваться в зависимости от условий окружающей среды, в которых оно используется.
Компоненты системы проектирования тепловизора
Все компоненты на пути прохождения сигнала способствуют неточности измерений и отражены в технических характеристиках продукта
Зонд
В тепловизоре и бесконтактном радиометре зондом для этих приборов служит линза.Характеристики объектива обычно включают спектральную полосу пропускания объектива в коротком (SWIR), среднем (MWIR) или длинноволновом (LWIR) инфракрасном диапазоне и поле обзора объектива в таких градусах, как 6, 12, 24, 45, 90. и т. д. В качестве альтернативы они также могут быть указаны фокусным расстоянием, например 38 мм или 50 мм. Линзы изготавливаются из различных материалов и покрытий, пропускающих спектральные частоты, на которые они рассчитаны. Открытие объектива или диафрагма может быть выражена как f / 1,8, f / 2,4 и т. Д.где чем меньше число, тем больше апертура объектива.
Из-за несовершенства покрытия и материалов или из-за конструкции линза может не пропускать лучистую энергию линейно в пределах полосы пропускания или равномерно по поверхности линзы. Эти недостатки могут позволить большему или меньшему количеству лучистой энергии достигать чипа датчика из этой области линзы. Таким образом, каждый объектив является уникальным устройством и должен быть откалиброван для камеры, на которой он используется, если необходимо достичь измерений в рамках технических характеристик.
Для большинства приложений выбор спектрального диапазона, в котором вы хотите работать, и поля зрения объектива – это две характеристики объектива, которые нас обычно интересуют. Производители камер имеют заранее выбранный ассортимент объективов, соответствующих конкретным камерам, и наш выбор обычно ограничивается желаемым полем обзора.
Передний датчик
В визуализирующем радиометре роль переднего датчика выполняет детектор. Остальная часть этого документа будет посвящена детектору и характеристикам его характеристик.Детектор – это устройство, которое принимает лучистую энергию от линзы и преобразует эту энергию в аналоговый выходной сигнал, который пропорционален полученной энергии. Наиболее популярные спецификации баннеров, относящиеся к детекторам, – это количество пикселей, выраженное в виде размера массива (120 x 120) и чувствительности. Также с детектором связаны характеристики точности и разрешения.
Размер детектора
Название спецификации: | Разрешение, формат изображения, полностью радиометрические пиксели, детектор, тип детектора | |
Определение: | Количество пикселей на датчике, в целом приводит к более четкому изображению визуально и, в зависимости от объектива, к меньшему пространственному разрешению, меньшему IFOV, меньшему размеру точки измерения | |
Выражение: | Размеры или количество пикселей матрицы детекторов | |
Пример: | Размер массива = 120 × 120; 120 × 240; 240 × 360; 480 × 640 |
Чувствительность детектора
Название спецификации: | NETD (разница температур, эквивалентная шуму), чувствительность, тепловая чувствительность, тепловое разрешение | |
Определение: | Это количество излучаемой энергии, которое потребовалось бы для того, чтобы сравняться с внутренним шумом детектора, чтобы отношение сигнал / шум было равно единице для данного F Stop.Это минимальная разница изменения температуры, которую может разрешить прибор | |
Выражение: | Число в мК при эталонной температуре в oC | |
Пример: | 0,05 oC (или 50 мК) при 30 oC |
Точность
Название спецификации: | Точность, точность измерения температуры, точность измерения | |
Определение: | I Степень близости измерительной системы достигает фактического (истинного) значения этой величины ± . | |
Выражение: | +/- Число градусов oC или +/-% от показания, в зависимости от того, какое из значений больше | |
Пример: | +/- 2 oC или 2% от показания в зависимости от того, что больше |
Точность – это сложная спецификация, означающая, что есть два компонента, которые необходимо оценивать вместе, чтобы определить, какой компонент применим к измеряемому значению.На нижнем уровне – абсолютное значение ± 2 oC. Это означает, что тепловизор может иметь ошибку, которая может составлять до 2 ° C, плюс или минус от фактического значения. Однако в верхней части шкалы измерений это же значение ± 2 ° C будет выше точности тепловизора. Например, при 1000 ° C спецификация ± 2 ° C будет гарантировать, что измеренные значения будут находиться в диапазоне от 1002 ° C до 998 ° C или в пределах 2% от фактического значения, что выходит за рамки возможностей прибора.
Чтобы компенсировать ошибки, связанные с увеличением значений измерения, добавляется второй компонент, который выражается в процентах от измеренного.Используя тот же пример, что и выше, с порогом +/- 2%, можно указать значения от 980 до 1020 и по-прежнему находиться в пределах спецификаций. Пользователь должен правильно интерпретировать спецификацию и определить, какой компонент применим к измеряемому значению, и использовать большее.
Применительно к тепловизору и многим другим измерительным устройствам между точностью и чувствительностью существует интересная взаимосвязь. Знание того, где применить каждый из них, может сильно повлиять на работу, которую он может выполнять.Если в приложении указано, что требуется измерение абсолютной температуры объекта, то для получения правильного ответа преобладает спецификация точности. В этом случае лучшее, на что можно надеяться, – это находиться в пределах ± 2 oC или ± 2% от измеренного значения, независимо от того, насколько чувствительным может быть детектор.
В ситуации, когда важно знать температуру одного объекта относительно другого подобного объекта в аналогичной среде, тогда при измерениях преобладает спецификация чувствительности.Можно надежно измерить очень небольшие различия в температуре между двумя подобными объектами при одинаковой нагрузке / условиях, если нет необходимости знать их абсолютное значение температуры.
Разрешение детектора
Слово «разрешение» уже несколько раз использовалось для описания характеристик радиометров с визуализацией. Здесь это будет еще раз заявлено при обсуждении разрешения с точки зрения ограничений детектора / линзы для распознавания и обнаружения излучающих объектов.
Детализация, различимая на изображении, зависит от пространственного разрешения сенсора и относится к размеру наименьшего возможного элемента, который может быть обнаружен.Пространственное разрешение пассивных датчиков в первую очередь зависит от их мгновенного поля зрения (IFOV) . IFOV представляет собой угловой конус видимости датчика (A) и определяет область на цели, которая «видна» с заданного расстояния в один конкретный момент времени (B).
Размер просматриваемой области определяется умножением IFOV на расстояние от цели до датчика (C). Эта область на цели называется ячейкой разрешения или следом разрешения , и она определяет максимальное пространственное разрешение датчика.Для обнаружения отдельного объекта его размер, как правило, должен быть равен или больше, чем ячейка разрешения. Если объект меньше, его нельзя однозначно обнаружить, поскольку пиксель будет считывать среднюю яркость всего, что он видит. Однако иногда могут быть обнаружены более мелкие детали, если их яркость преобладает в определенной ячейке разрешения, позволяющей обнаружение субпикселей.
Пороговый тест с тепловым разрешением был разработан для определения способности клетки видеть цель – это называется функцией щелевого отклика или SRF.SRF был разработан для обеспечения угла обзора в миллирадианах, при котором система формирования изображений могла обнаруживать 50% лучистой энергии, обнаруживаемой симулятором черного тела. Используя эту информацию, можно теоретически рассчитать минимальный размер цели, при котором вероятность обнаружения составляла 50%, отвечая на вопрос о том, насколько большой должна быть моя цель, прежде чем у меня будет вероятность обнаружения 50%.
Об уровне «вероятности обнаружения» в общей термографии обычно не задумываются. Если мы видим это в видоискателе тепловизора, значит, оно там.В противном случае его не существует. Однако в военном мире при определении, будет ли цель видна или нет, очень важна концепция вероятности обнаружения (подумайте о приближающейся ракете), поэтому наличие спецификации, основанной на фактическом определенном уровне измерения яркости, а не на теоретическом, является более практично и более точно устанавливает ожидания, чем использование значения, полученного исключительно путем расчетов и в некоторой степени оторванного от реального мира.
Две методологии измерения, вычисляемая IFOV и IFOV, полученная из SRF, дают разные измерения, обе выражают свои результаты с использованием термина «IFOV».Угол «IFOV», полученный в результате теста SRF, не всегда отличается от угла «IFOV», рассчитанного по размеру пикселя и полю зрения объектива. Кроме того, если использовался SRF, на каком уровне яркости проводился тест SRF? Какой была форма цели и какова была ориентация детектора на цель? Обычно они никогда не указываются в таблицах данных тепловизора. Для пользователя может быть не очевидно, какой метод был использован для выражения спецификации пространственного разрешения
. В интересах точности и понимания спецификации, возможно, будет рекомендовано называть IFOV, определяемое измерением SRF, IFOVSRF, потому что значение в этой спецификации получается путем фактического измерения уровней яркости с помощью системы измерения и использования «IFOV» для представляющий метод расчетного значения.
Существует термин, называемый IFOVmeas, который учитывает, что для выполнения измерения требуется несколько элементов IFOV, поэтому он всегда больше, чем значение IFOV, и является более репрезентативным для фактического размера пятна, необходимого для точного измерения, но уровни яркости, форма цели и ориентация четко не указаны.
Кроме того, IFOV упоминается как пространственное разрешение или «мельчайшая деталь, на которой вы можете получить точное измерение температуры на заданном расстоянии».В то время как одна ячейка разрешения IFOV, которую также обычно называют «размером пятна», действительно содержит значение яркости для этой ячейки, радиометрам для визуализации обычно требуется более одной ячейки, чтобы гарантировать значение измерения. Вот почему отдельная ячейка разрешения IFOV или «размер пятна» НЕ то же самое, что размер пятна измерения или соотношение размера пятна в инфракрасной камере! Обсуждение размера точки измерения продолжается ниже.
Пространственное разрешение
Название спецификации: | Пространственное разрешение, также называемое IFOV | |
Определение: | Угол, который определяет размер площади проецируемого отпечатка одного пиксельного элемента через конкретное поле обзора объектива на заданном расстоянии. | |
Выражение: | Число в миллирадианах «мрад» | |
Пример: | 1,2 мрад = 0,068 градуса |
Практический пример пространственного разрешения:
Число в миллирадианах «мрад» 1,2 мрад = 0,068 градуса
Представьте себе парковку на расстоянии 50 футов и шириной 120 футов. В вашем радиометре используется датчик размером 120 x 120 пикселей, а его линза позволяет вам видеть парковку от одного конца до другого, все 120 футов.Также представьте футбольный мяч на земле посреди этой парковки. В этой настройке каждый пиксель будет покрывать 1 фут горизонтального пространства, и поэтому отпечаток разрешения, определяемый этой комбинацией угла IFOV / линзы на этом расстоянии, будет составлять 1 фут.
Футбольный мяч, имеющий примерно 1 фут в длину, будет регистрироваться только в одном пикселе или, что более вероятно, будет разделен между двумя пикселями, причем каждый пиксель будет возвращать среднее значение яркости для этого следа. Размер футбольного мяча относительно зоны покрытия IFOV на таком расстоянии слишком мал, чтобы его можно было точно определить.Вы не могли бы сказать, что это футбольный мяч, даже если бы он был на несколько градусов горячее / холоднее окружающей травы. Пространственное разрешение этой камеры в этих условиях неадекватно для измерения температуры футбольного мяча, и вы можете даже не заметить, что один или два пикселя становятся ярче или темнее на экране обзора. Конечно, одного пикселя информации недостаточно, чтобы определить наличие футбольного мяча.
Если бы я подошел ближе, наблюдая только 30 футов ширины поля с помощью той же камеры, размер изображения был бы 1/4 размера или 3 дюйма вместо 12 дюймов.Теперь изображение футбольного мяча будет составлять 4 пикселя, но в практическом смысле этого недостаточно, чтобы увидеть и измерить объект. На расстоянии 10 футов зона покрытия IFOV составляет 1/12 фута или одного дюйма, что дает 12 пикселей на футбольном мяче, чего достаточно, чтобы увидеть, что там что-то есть, измерить это и, вероятно, идентифицировать как объект овальной формы. На таком расстоянии детали футбольного мяча, такие как швы или шнурки, по-прежнему намного меньше, чем размер изображения с разрешением 1 дюйм, и их невозможно разрешить.
Считайте, что размер ячейки разрешения – это одна точка выборки на объекте. Чтобы четко определить и рассмотреть детали на любом объекте, таком как шнурки на футбольном мяче, требуется несколько точек выборки для каждой кружевной строчки. Следовательно, размер отпечатка IFOV должен быть значительно меньше, чем самая мелкая деталь, которую нужно разрешить, что позволяет использовать несколько выборок на этом элементе детали или так называемую передискретизацию.
Термин «передискретизация» не часто используется в обсуждениях оптики, но широко известен, поскольку относится к электрическим терминам и выражается как соотношение, такое как 10: 1.Для цифровой выборки заданной формы волны и возможности восстановления формы волны обычно требуется частота дискретизации, по крайней мере, в 5 раз выше, чем самая высокая частотная составляющая, содержащаяся в форме волны. С оптической точки зрения, если кто-то хочет увидеть шнурки на футбольном мяче, размер отпечатка нужно уменьшить примерно до 1/5 размера самого маленького элемента на объекте, который необходимо разрешить. Это поместило бы 5 пикселей над самой маленькой структурой, чего было бы достаточно, чтобы дать точное визуальное представление.
Размер пятна измерения
Одна спецификация, относящаяся к IFOV и пространственному разрешению, но, возможно, имеющая большее практическое значение для количественных термографистов, чем угол IFOV, и, к сожалению, по-прежнему отсутствует во многих таблицах данных тепловизора, – это « Размер пятна измерения ». Определяемый как размер области, из которой получены данные радиометрических измерений, он используется для определения минимального размера области измерения, в которой могут быть выполнены точные измерения для данной цели / расстояния.Как упоминалось ранее, размер точки измерения – это не единичной зоны охвата IFOV.
Размер точки измерения по сути зависит от размера зоны покрытия IFOV, но обычно состоит из нескольких отдельных элементов зоны покрытия IFOV. Размер пятна измерения нелегко получить из IFOV, потому что алгоритмы программного обеспечения имидж-сканера обычно полагаются на несколько пикселей для получения значения измерения, даже если в конечном итоге для измерения используется только один пиксель. Не зная, сколько пикселей используется в алгоритме или влияние соседних пикселей на тот, из которого взяты данные, невозможно использовать только IFOV для расчета точных реальных размеров пятна.
Сколько пикселей (отпечатков IFOV) необходимо для точного измерения и в какой ориентации это коммерческая тайна производителя? Некоторые производители подразумевают, что измерения производятся с использованием массива пикселей 3 x 3 или всего 9 пикселей. Хотя это не является абсолютным числом, никакой другой информации не приводится. Некоторые производители размещают на своих сайтах калькуляторы поля зрения; они вычисляют значение IFOV для данной камеры, объектива и расстояния, но все же дают размер пятна как значение IFOV для одного следа, которое затем необходимо умножить на некоторое количество пикселей.Существует термин «MFOV», который означает «FOV измерения», также известный как IFOVmeas, и он определяет разрешение тепловизора для измерения температуры. Он также выражается как угол в мрад, и, поскольку для выполнения измерения требуется несколько элементов IFOV, оно всегда больше, чем значение IFOV, и более репрезентативно для фактического размера пятна, необходимого для точного измерения.
Есть несколько способов определить размер точки измерения. Как указывалось ранее, у большинства производителей есть калькулятор измерения размера пятна, который позволит вам приблизительно определить размер пятна измерения.Тем не менее, лучший способ измерить это – использовать комбинацию камеры / объектива с процедурой, подобной той, которая подробно описана в стандарте для измерения значений дальности / размера цели для инфракрасных радиометров. Этот стандарт можно получить в Институте инфраспекции.
Размер пятна измерения
Название спецификации: | Размер пятна измерения, коэффициент размера пятна (SSR) | |
Определение: | Размер области, из которой получены данные радиометрических измерений, используемый для определения максимального размера области измерения, в которой могут быть выполнены точные измерения для заданного расстояния до цели | |
Выражение: | Отношение или размер массива в количестве пикселей (умножается на значение IFOV) | |
Пример: | 50: 1, 175: 1, 523: 1 или 3 x 3, 4 x 4 |
Ниже приведен интересный отрывок из страницы
часто задаваемых вопросов FLIR.Q: Используется ли точечный измеритель в среднем пикселей и сколько?
A: Точечный измеритель использует значение только одного пикселя, центра точечного маркера.Это не вычисленное среднее значение нескольких пикселей. Это касается как камер, так и программного обеспечения для анализа, такого как ThermaCam Reporter.
A: Из-за оптической дисперсии излучение очень небольшой площади не даст одному элементу детектора энергии, достаточной для получения правильного значения. Мы рекомендуем убедиться, что горячая область, в которой запрашивается значение точки, составляет не менее 3 x 3 (9) пикселей. Во многих камерах и программах для ПК точечный маркер имеет форму, позволяющую оценить требуемый размер .
Важно отметить, что в приведенном выше ответе говорится, что его следует использовать для «оценки» размера пятна. Такие факторы, как ориентация и форма цели, будут влиять на фактическую область измерения. Например, если размер пятна составляет 3 x 3 квадратных пикселя, но цель имеет круглую форму, из какой части цели будет производиться измерение?
Динамический диапазон
Последняя спецификация, подлежащая обсуждению, – это динамический диапазон . Проще говоря, динамический диапазон – это соотношение между наибольшим и наименьшим возможными значениями, которые может выводить устройство.В случае инфракрасного формирователя изображения динамический диапазон обычно выражается в битах.
Другой способ думать о динамическом диапазоне определяется как диапазон датчика, являющийся наибольшим возможным сигналом, который он может обнаружить, деленный на наименьший возможный сигнал, который он может обнаружить, или его минимальный уровень шума. В цифровых системах сбора данных, таких как инфракрасный формирователь изображения, динамический диапазон также является функцией процесса аналого-цифрового преобразования, который преобразует аналоговый сигнал от детектора, который пропорционально представляет целевой уровень яркости, в цифровое значение.
В большинстве современных камер используются детекторы с 12 или 14 битами. Это означает, что полный диапазон выходного сигнала детектора будет разделен на 4095 или 16 384 дискретных уровня. Интересно отметить, что типичный черно-белый дисплей в видоискателе имидж-сканера может иметь только 8 бит или 256 дискретных уровней градаций серого (не путать с собственным разрешением дисплея, также выраженным в битах), и в то время как имидж-сканер фиксирует его в полном масштабе. диапазон температур все время, только небольшая его часть является областью интереса, на которую мы хотели бы обратить внимание.Когда на тепловизоре регулируется уровень диапазона или диапазон, мы перемещаем пределы отображаемой температуры в область радиометрического интереса. Камера всегда фиксирует полный температурный диапазон, но обычно мы смотрим только на небольшую его часть.
Большинство электронных устройств не линейны во всем своем полном диапазоне. Другими словами, в самом низу диапазона и в самом верху диапазона они имеют тенденцию быть нелинейными, что приводит к большей неточности.Из-за этой характеристики и для поддержания работы в рамках опубликованных спецификаций производители стараются не использовать полный динамический диапазон системы. Вместо этого они используют некоторую часть меньше полной, тем самым управляя компонентами в своей линейной области. В этом случае, когда в спецификации указано 12 или 14 бит, это не обязательно означает, что все 14 бит доступны для использования и просмотра пользователем. На самом деле, как правило, это не так. Вообще говоря, более дорогие системы с большим количеством битов обычно могут давать более точное разрешение измерений и при этом оставаться линейными во всем своем диапазоне.
Динамический диапазон
Название спецификации: | Динамический диапазон | |
Определение: | Отношение между наибольшим и наименьшим возможным значением | |
Выражение: | # бит или # уровней | |
Пример: | 2 бита, 4095 уровней |
Заключение
Таким образом, важно знать характеристики инструмента, поскольку они относятся к любому аспекту ожидаемых характеристик инструмента.При выборе прибора для приложения уточните, что приложение требует с точки зрения возможности измерения, и убедитесь, что прибор превышает требования.
Например, гарантировать точность измерения в пределах 1% от истинного значения невозможно с помощью прибора с точностью +/- 1%.
Знайте, что означают спецификации
Определите, что требуется приложению
Оставайтесь в рамках ограничений инструмента
Удачных измерений!
[wdgpo_plusone show_count = ”да”] Технические характеристики инфракрасной системы– Что все это значит? Технические характеристики инфракрасной системы
– Что все это значит?Abstract:
Выбор и покупка многих приборов неразрушающего контроля требует некоторого рассмотрения возможностей прибора и его пригодности для предлагаемых приложений.Многие такие инструменты требуют значительных капитальных вложений, которые необходимо обосновать. Управленческий, финансовый и закупочный отделы полагаются на специалиста по неразрушающему контролю, который предоставит качественную информацию о выборе оборудования и понимание технических деталей. Тепловизионное оборудование ничем не отличается. Можно утверждать, что новизна и сложность этих инструментов делает выбор более сложным, чем для других более знакомых элементов неразрушающего контроля. В этой статье предпринята попытка представить основные технические характеристики типичных тепловизионных систем и преобразовать их в реальные характеристики для использования в полевых условиях.
Решив, что термографическая (инфракрасная) инспекция предоставит информацию, которая удовлетворит потребности в инспекции, следующим решением будет выбор термографической камеры. Технические характеристики обширны и полны сокращений и жаргона. Полное понимание значения и значения спецификаций необходимо для правильного выбора оборудования. Ниже приводится не исчерпывающий отчет со всеми характеристиками термографической системы.Потенциальному покупателю, возможно, потребуется ознакомиться с такими материалами, как справочные тексты и литература, в рамках тщательной оценки термографической системы. Кроме того, эта презентация предполагает, что читатель имеет базовые представления о методе термографического контроля.
При рассмотрении чувствительности системы в применении ИК-изображений первый вопрос: насколько маленькому объекту необходимо измерить его температуру? Во-вторых, насколько маленький объект нужно различать на изображении? Затем добавьте третий вопрос: на каком расстоянии? Следующие ниже описания могут позволить читателю умерить энтузиазм продавца убедительными аргументами в отношении технических достоинств его оборудования.
Длинная волна (6-14 мкм) или короткая волна (3-6 мкм)? Часто предполагается, что коротковолновые системы более восприимчивы к несущественным тепловым помехам при использовании вне помещений. Это утверждение основано на том факте, что солнечное излучение оказывает большее влияние на камеры с более короткими длинами волн. Длинноволновые камеры не свободны от воздействия солнца, но, как правило, считаются менее восприимчивыми к этим помехам.Все сцены, полученные с помощью термографических изображений, представляют собой комбинацию различных частот излучения. Это распределение зависит от диапазона температур в сцене, материала излучателей и состояния их поверхности. При выборе длинноволнового или коротковолнового оборудования не следует учитывать ни один фактор, такой как присутствие солнца, в отсутствие других факторов. Длинноволновые детекторы больше подходят для более низких температур (° C), но коротковолновое инфракрасное излучение более энергично, и, следовательно, меньшее количество излучения будет более детектируемым.Многие ложные изображения, вызванные воздействием солнца или других источников тепла, можно проанализировать, изменив угол или положение камеры и отметив поведение изображения. Это в значительной степени навык, основанный на опыте, и ожидается, что он быстро разовьется у термографиста уровня 2.
| Рис. 1: Типичная передача 300-метровой атмосферы на уровне земли. |
Расстояние проверки, среда, через которую проводится проверка, ее компоненты и их процентное содержание, а также температура окружающей среды – все это факторы, которые необходимо учитывать при принятии решения о том, подходит ли коротковолновая или длинноволновая камера для применения.Вода – очень хороший поглотитель инфракрасного излучения. Это наводит на мысль о двух соображениях для потенциального покупателя. Во-первых, это термографическое исследование объектов под водой неэффективно, а во-вторых, поскольку атмосфера содержит значительное количество водяного пара, точные измерения температуры можно определить только с помощью системы, которая может компенсировать влажность и расстояние. При рассмотрении термографических испытаний на больших расстояниях следует отметить, что другие распространенные атмосферные газы, такие как CO 2 , также могут поглощать волны определенной длины.Для бортовых систем, таких как поисково-спасательные, неправильный выбор может иметь опасные для жизни последствия.
Состояние поверхности имеет большое значение, поскольку ИК-излучение исходит только от поверхности объекта. Состояние поверхности во многом определяет, насколько излучающим будет объект. Идеальный излучатель (излучатель) – это тот, который излучает 100% излучения.
Коэффициент излучения – это сравнительный показатель, отношение того, насколько хорошо поверхность является излучателем инфракрасного излучения по сравнению с идеальным излучателем (известным как черное тело).Коррекция коэффициента излучения необходима для любой системы термографического изображения, необходимой для точного измерения температуры. Например, если объект имеет более высокую температуру, чем фон, и имеет низкий коэффициент излучения, он будет обнаружен как имеющий более низкую температуру, чем на самом деле. Поправка на коэффициент излучения компенсирует эту ошибку измерения. Однако вариации коэффициента излучения могут быть использованы с преимуществом при различении поверхностей с одинаковой температурой, но с разными характеристиками излучения.
| Рис. 2: Влияние коэффициента излучения на тепловые диаграммы. |
Для материалов с низким коэффициентом излучения, таких как полированный алюминий, отраженное излучение может доминировать и скрывать истинное тепловое состояние объекта. Например, холодное небо, отраженное от объекта, может быть неверно истолковано как истинная температура объекта. Чтобы преодолеть такие проблемы, можно нанести мягкое покрытие для увеличения излучательной способности и уменьшения отражений.Очень эффективна водорастворимая матовая черная краска, используемая в качестве нетоксичных детских красок. Некоторые другие альтернативы, которые обычно можно найти в магазинах неразрушающего контроля, – это «полосатый» фоновый лак, используемый для контроля цветового контраста с помощью магнитных частиц, и проявитель в аэрозольной упаковке, используемый для работы с проникающими красителями. Оба продукта увеличивают излучательную способность, однако, если требуются большие количества, следует провести сравнение стоимости с другими продуктами.
Показатель IFOV для термографической камеры может быть самым упрощенным способом указать пространственное разрешение камеры.Его можно выразить как угол, определяемый отношением проецируемого размера пикселя на наименьшую обнаруживаемую цель, деленного на расстояние до цели, и обычно описывается как доли градуса или миллирадианы. Как правило, чем меньше значение IFOV, тем лучше камера для данного общего поля зрения. Понятно, что фактор расстояния в этой связи становится очень важным при определении того, разрешит ли камера изображение небольшого объекта на относительно большом расстоянии.Но это только разрешение, а не точность. Возможности IOFV термографической камеры могут найти небольшое горячее или холодное пятно, но не обязательно точно измерить его температуру.
| Рис. 3. Мгновенное поле обзора (IOFW) для квадратного детектора, где WD – это размер отдельного элемента детектора, а FL – эффективное фокусное расстояние оптики системы. IOFW представляет собой угол, обычно выражаемый в миллирадианах, а AP – проецируемую площадь. |
Поле зрения измерения иногда обозначается как IFOV изм. . Он позволяет количественно оценить разрешение ИК-камеры с точки зрения измерения температуры. Это угол, определяемый отношением размера целевой точки измерения к расстоянию. Как и IFOV, он также выражается в градусах или миллирадианах. Как и следовало ожидать, MFOV будет больше, чем IFOV, потому что камере потребуется больше данных изображения для точного измерения температуры.
Коэффициент размера пятна (SSR) – это число, которое выражает максимальное расстояние, на котором камера может находиться от цели данного размера, при сохранении точности измерения температуры. SSR 200: 1 означает, что на расстоянии 200 метров камера будет точно измерять температуру объекта размером один квадратный метр. Цифра SSR является обратной величине MFOV и является полезным числом, которое следует запомнить в полевых условиях, но не всегда указывается в спецификациях производителя.
Высокочувствительные системы могут различать очень небольшие изменения уровня тепловой энергии. Это может быть более важным в конкретном приложении, чем точность измерения температуры. Чувствительность ИК-системы обычно выражается в терминах температуры, например ± 0,5 ° C.
NETD учитывает электронный шум системы, который для данного сигнала будет изменяться в зависимости от температуры объекта.Значение NETD выводится из разницы температур, которую можно отнести к сигналу, равному электронному шуму при определенной температуре. ASTM E 1543-94 описывает такой тест. Например, если разница температур в 1 ° ° C равна сигналу 100 мкВ, а внутренний электронный шум составляет 10 мкВ, NETD составляет 0,1 ° ° C. Действительно только при измеренной температуре. Другими словами, это разница температур, которая вызывает изменение сигнала, равное среднеквадратичному шуму системы.Может оказаться полезным запросить NETD на каждом конце рабочего диапазона ИК-камеры, а также о температурах, ожидаемых во время проверок. Обычно NETD становится меньше при повышении температуры. Когда интересующий объект очень мал, необходимо также учитывать пространственное разрешение системы.
| Рис. 4: Представление NETD 0,1 ° C. |
MDT инфракрасной камеры именно такой.Он определяется путем оценки двух крупных объектов уменьшения разницы температур до тех пор, пока не будет невозможно различить. ASTM E 1311-89 (93) описывает такой тест. Следует отметить, что MDT действителен только при указанной температуре оценки. MDT может быть ниже, чем NETD, потому что при просмотре изображения человеческий мозг должен быть способен визуально интегрировать системный шум с более низким уровнем шума. Примером этой способности является то, как телевизионное изображение может быть представлено в виде относительно грубых пикселей, но мозг будет правильно идентифицировать объекты на изображении.
Возможно, нет необходимости проводить измерения с точностью до малых долей градуса, но лучшая чувствительность в системе приведет к более четкому различию между объектами и, следовательно, поможет в интерпретации изображений.
Температурное разрешение можно выразить как функцию отклика на щель (SRF) с точки зрения вытянутого угла или количества разрешимых элементов на продольной линии. Оценка описана в ASTM E-1213-92, Стандартный метод испытаний для определения минимальной допустимой разницы температур для тепловизионных систем.SRF может быть разным в вертикальной и горизонтальной плоскостях. % SRF указывает размер щели, когда показанная температура соответствует% от истинного значения. 50% SRF не будет приемлемым, если необходимо провести точные измерения температуры. Потребуется 90% или больше. Системы могут быть похожими на 50% и совершенно разными на 90%, поэтому при сравнении систем полезно знать температуру, при которой указывается SRF.
Если измерение температуры не так критично, как получение изображений, то определение минимальной разрешаемой разницы температур (MRTD) может быть более полезным.Как и в случае с MDT, для оценки этого параметра тепловизор просматривает небольшие щели одинаковой ширины, температура которых постепенно изменяется до температуры фона. Разница температур, при которой прорези перестают различаться, – это МСПД. По мере увеличения ширины слота разрешение системы приближается к значению МПД.
Точность измерения температуры важна во многих приложениях, но, если она указывается в технических характеристиках, обычно определяется путем визуализации относительно большого объекта.Он представлен как диапазон температур, скажем, ± 2 ° C или% от измеренной температуры, или их комбинация. Для сравнения систем важно знать точность цифр, шкалу температур и расстояние до объекта, на котором указана точность. Измерение температуры может также потребовать учета коэффициента излучения и при некоторых условиях приведет к недопустимым ошибкам. Системы длинноволнового диапазона более подвержены ошибкам из-за неточных значений коэффициента излучения.
Некоторые ИК-камеры можно использовать с различными объективами для телескопических и микроскопических применений.Важно, чтобы камера «распознавала» установленный объектив либо автоматически, либо по указанию оператора, чтобы обеспечить точность измерения температуры. Стандартный объектив, поставляемый с камерой, может не позволять получать изображения ближе, чем примерно 600 мм (24 дюйма). Если используются ограниченные пространства или большие расстояния просмотра, потребуются дополнительные линзы.
Например, для объектива 16 ° значение IFOV составляет 1,2 миллирадиана. Если вместо этого установлен объектив 4 ° , оптическое увеличение будет в четыре раза больше, чем у объектива 16 ° .IFOV был фактически улучшен до 0,3 миллирадиан. Такие повышенные уровни чувствительности могут потребоваться для инспекций с больших расстояний.
Фильтры обычно являются сменной частью оптики ИК-камеры. Камеры специального назначения могут иметь постоянную фильтрацию. Фильтры прозрачны для определенных длин волн. Чтобы понять, какой фильтр будет работать с камерой, необходимо понимать спектральный отклик камеры (а не только детектора) и ИК-излучение от интересующего объекта.Фильтры выборочно пропускают определенные длины волн ИК-излучения к детектору в камере. Желаемый эффект фильтра состоит в том, чтобы ограничить нежелательные длины волн, которые будут скрывать требуемую информацию, и пропустить только желаемые длины волн. Для некоторых приложений могут потребоваться специальные фильтры.
После определения длин волн ИК-излучения, которые должны быть обнаружены, убедитесь, что они находятся в диапазоне срабатывания камеры. Следует отметить, что фильтры снизят чувствительность и могут существенно повлиять на точность.Также убедитесь, что камера предназначена для использования с выбранным фильтром. Некоторыми типичными приложениями, требующими фильтров, могут быть измерение температуры стекла или измерение температуры через пламя.
Частота кадров – это количество просмотров сцены для создания кадра, то есть несколько полей объединяются для создания кадра. Если частота кадров = частота поля, то интегрирование не требуется. При сравнении ИК-систем частота кадров более значима.Низкая частота кадров приведет к появлению “полосатых” изображений даже при медленном перемещении камеры. Другой термин, который выглядит похожим, но описывает другую функцию, – это частота повторения кадров. Это время, необходимое тепловизору для сканирования и обновления каждого элемента изображения в детекторе, выраженное в кадрах в секунду.
Окуляр или плоский экран. Окуляр обычно является лучшим вариантом в полевых условиях, поскольку на него не влияет рассеянный свет, который может значительно снизить контраст.Однако плоский экран может быть приемлемым, если он экранирован от отражений, и его легче увидеть второму человеку во время проверки. Дополнительным соображением для наблюдателя за окуляром является то, что, концентрируясь на наблюдении в окуляр, оператор с меньшей вероятностью заметит изменения в своем окружении. Это может иметь последствия для безопасности оператора.
Детекторы с решеткой в фокальной плоскости (FPA) довольно неоднородны по своей реакции на падающее излучение.Чтобы исправить это, большинство камер имеют возможность коррекции неоднородности (NUC). Для обеспечения точности измерений температуры NUC следует выполнять после изменения температурных диапазонов, при изменении температуры камеры или при смене объектива. Камеры с функцией автоматического NUC, конечно, будет проще использовать в полевых условиях.
Несомненно, сложность спецификаций может стать препятствием для понимания ИК-систем. Однако это не должно быть поводом для неправильного выбора.Любое время, потраченное на исследования и консультации с существующими пользователями, будет потрачено не зря. ИК-камеры – это очень умные устройства, они имеют большой потенциал многократной окупаемости при использовании для мониторинга состояния дорогостоящего оборудования, и их становится проще использовать и они становятся доступными. за последние годы они заняли место в «инструментарии» неразрушающего контроля наряду с более устоявшимися методами.
- Smith, Dr.J.R., IR Thermography Today , представленный на Thermovision ’98, март 1998 г.
- Линнандер, Б., Тепловизор отвечает на вопрос: насколько горячо? , Laser Focus World, стр.
