Тепловизора – Тепловизоры. Разновидности и применение. Как выбрать. Особенности

Топ-10 лучших тепловизоров с Али / Подборки, перечисления, топ-10, и так далее / iXBT Live

Я подробно расскажу как и зачем можно купить тепловизор для личных целей. В обзоре доступного тепловизора HT-102 были заданы правильные вопросы: как и откуда можно привести недорогую модель тепловизионного устройства. Дело в том, что тепловизоры производства США формально разрешены к экспорту, но практически все Мейл-форвардеры отказывают в пересылке из-за санкций, введённых против РФ.  Изменения были проведены не так давно, буквально в прошлом году ещё была возможность привезти хорошую и недорогую модель FLIR или Seek. Экспорт из США на текущий день разрешен… только в Канаду. Есть возможность привезти самостоятельно (или поставив друзей) в чемодане, или официально через юридическое лицо с запросом и подтверждением факта гражданского использования. Дело в том, что формально тепловизоры считаются технологией двойного назначения, поэтому их сложно привезти, особенно современные модели и последние быстро действующие устройства. 

 Но товарищи из Поднебесной быстро освоили а) копирование устройств предыдущих поколений, б) перепродажу массово импортируемых тепловизоров гражданского назначения.  Купить их можно свободно на Алиэкспресс. 

Для чего же нужен тепловизор — для контроля температуры, замеров перепада температур, поиска утечек тепла и участков перегрева, локализации скрытого нагрева (теплый пол), поиска неисправностей (например, в радиаторах отопления), для ремонта аппаратуры. 

Thermal Imaging Infrared Camera HT-102

Самый доступный  доступный тепловизор HT-102.

Простой, универсальный, подходит для большинства устройств на Андроид. Самые главные достоинства — бюджетная стоимость и универсальность. Он подходит практически для любого применения, для быстрой оценки тепловой проблемы, поиска неисправности (нагрев либо утечка тепла). Матрица 32х32 точек, совмещена с камерой видимого диапазона (640х480 точек). 

Professional Infrared Thermometer HT-02

Очень хороший бюджетный вариант — НТ-02. Это зарекомендовавший себя тепловизор пистолетного типа со встроенным пирометром, дисплеем, и картой памяти для хранения термограмм. Имеет несколько режимов отображения.  Матрица 64х64 точки (у модели НТ-02С 32х32 точек). 

Professional Infrared Thermometer HT-175 

Еще ссылка на HT-175 за $129

Новинка — модицифированный вариант НТ-02 — тепловизор НТ-175. Конструкторы из Китая провели серьёзный редизайн и улучшение устройство. Модель НТ-175 стала более компактная, более производительная. Тепловизор имеет матрицу 32х32 точек, дисплей, возможность сохранения на карту памяти. Цена чуть ниже, чем у НТ-02.

 

Seek Thermal Compact PRO/ Compact /Compact XR Imaging Camera 

 
Большой лот тепловизионных приставок для MicroUSB (Android)/Lightning (iOS).

Производство — США. Тепловизоры отправляются без проблем с таможней, без заморочек с разрешениями и лицензиями. Доставка бесплатная. Очень хороший вариант, в лоте есть модели Compact и Compact Xr. Тип коннектора MicroUSB (Android)/Lightning.  Материка 160х120 до 320х240 у Про-версии. 

 

Thermal Imaging Camera infrared imager Night vision FLIR ONE PRO

 Большой лот тепловизионных приставок для MicroUSB (Android)/Lightning (iOS) от FLIR. Модели ONE и ONE PRO. 

Тип коннектора MicroUSB, Тип-С, Lightning. Матрица 160х120 точек, совмещена с матрицей видимого диапазона. 

  

XE-26 XEAST New Handheld Infrared Thermal Imager Detector Camera

Удобная модификация тепловизора от XEAST.  Имеет удобный корпус с прорезиненной ручкой, большой дисплей 2.4″.

Есть возможность сохранять термограммы на карту памяти. Матрица 32х32.

 

 

Flir C2 Compact Professional Thermal Imaging Camera и

Flir C3 Wi-Fi Compact Professional Thermal Imaging Camera

Seek Thermal SHOT / SHOT PRO Imaging Camera

Компактные тепловизоры в корпусе с дисплеем. Очень удобные для быстрого контроля. Имеют встроенный накопитель для хранения снимков. Модель С3 имеет встроенный Wi-Fi. 

HT-A1 Portable USB Rechargeable Thermal Imaging Camera

И ещё один лот НТ-А1

 Удачная модель от китайцев, плюс удачная копия моделей выше. Компактный портативный тепловизор с дисплеем и накопителей для хранения данных. Матрица 220х160.

 

Professional HT-18 HD Thermal Imaging Camera

Модицифированный тепловизор, одна из модификаций НТ-серии. Имеет большой дисплей, накопитель (карту памяти) для хранения данных. Матрица 220х160 точек. 

Uni-UTi220A и UTi80 High-Definition HD Infrared Thermal Imager

Брендвый тепловизор от Uni-Т.Модели современные, 220А подороже, 80-я более бюджетная. Имеются в гос реестре СИ РФ. Подходят для малого бизнеса.  Матрица 80х60 точек. 

FLIR TG167 Thermal Imaging Camera

Вариант тепловизора подороже. Это не китайские НТ-02 — тут модель вполне серьёзная. Компоновка «пистолетная», с ручкой, дисплеем и встроенным пирометром. Матрица 80х60 точек. 

 

 В завершение очень интересная модель. Это тепловизионный прицел.  

HT-220D и HT-320D Digital 2X Zoom thermal camera

Отличный вариант для охотника. подойдёт для игр в страйк-болл. Совмещен монокуляр и тепловизор. Есть функция ночного зрения.  Матрица 220х160 точек

 

И, скажу по собственному опыту, с учётом стоимости услуг Мейл-форвардера по пересылке с официальных магазинов США, услуг фотографирования и страхования посылки, вариант с Алиэкспресс обходится значительно дешевле, проще и быстрее. Рекомендую обратить на это внимание.

 

 Обзор Самый доступный тепловизор HT-102

Смотрите горячие темы:

Лучшие аккумуляторные батарейки с Али: АА (пальчиковые), ААА (мизинчиковые), «Крона»

Подборка серьезных осциллографов с Али (20МГц-100МГц)

Подборка готовых модулей усилителей звука с Али (плюс пара динамиков) для DIY акустических систем

Аудиомодули и платы усилителей с Али и не только

Выбираем лучшие карманные осциллографы (DSO) с Али

Подборка лучших внешних аккумуляторов c QC3.0 и PD для питания паяльников и мощных устройств

Подборка очень выгодных товаров технической направленности с Алиэкспресс

Подборка компонентов для аудиоусилителей (Али)

Топ мультиметров и измерителей с Али

Лучшие наборы LEGO с Алиэкспресс (10 сборных моделей автомобилей)

Аксессуары для LEGO — лучшие и самые необычные дополнения с Али

Топ лучших наушников c Алиэкспресс

Подборка интересных акционных товаров с Али/JD

Подборка годных 10W Qi беспроводных зарядок для iPhone/Samsung/Huawei/Xiaomi (Ali/JD и так далее) 

www.ixbt.com

применение и использование в различных условиях

Тепловизор – прибор, предназначенный для определения теплового излучения на исследуемой поверхности. Метод исследования – бесконтактный, он обеспечивает бесперебойную работу при изучении движущихся объектов. Устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности.

Принцип действия тепловизора основан на преобразовании энергии инфракрасного излучения в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране индикатора. Распределение температуры отображается на дисплее тепловизора как цветовое поле, где определенной температуре соответствует определенный цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности.

Тепловизор

Виды тепловизоров

В зависимости от функций, которые выполняет инструмент, различают несколько его видов:

1. Измерительные – выдают радиометрическое изображение, в результате чего можно определить температурные показатели всех объектов в зоне наблюдения. Данный вид аппаратуры применяется в медицине, строительстве, промышленности, при тестировании электрооборудования, механических коммуникаций.
2. Наблюдательные – обеспечивают только визуализацию объектов, находят применение в военном деле, охранных и силовых структурах, в спасательных операциях и т. п.
3. Пирометры визуальные – разновидность инструментов для наблюдения, которые способны выявить зоны с аномальным температурным режимом.

Несколько лет назад применение тепловизоров было доступно только военным ведомствам. Сегодня эти устройства используют во многих областях производственной деятельности, так как это позволяет решить многие технические вопросы.

Производство развернулось не только в виде отдельно взятых приборов, но и как составная часть гражданских биноклей, прицелов для охотничьего оружия, других оптических механизмов.

Измерительный диапазон – один из факторов, который определяет температурные возможности и условно разделяет модели на 3 типа:

• Строительные: реагируют на температуру до +350⁰, применяются для аудита строительных сооружений, определяют качество изоляции, находят места утечек тепла из зданий.
• Промышленные: температурные границы – более +350⁰, применяются для диагностики электросетей, промышленных систем.
• Высокотемпературные: определяют тепловые параметры более +1000⁰, диагностируют технологические процессы с высоким уровнем нагрева.

 Их использование получило широкое распространение в современной жизни как в производственных целях, так и в гражданских нуждах.

Сферы применения

Применение тепловизоров в военном деле

Область применения связана со способностью преобразовывать тепловое излучение в спектр, который воспринимает человеческий глаз, обнаруживать самые незначительные объекты, излучающие электромагнитные волны. Если определить интенсивность излучения, то можно рассчитать температуру исследуемого объекта и предположить, что это. При помощи аппарата определяется разница температур, при отсутствии контакта с объектами, они не реагируют на помехи, не могут быть обнаружены системами слежения, имеют большую дальность действия: от 100 м до 3 км. Эти принципы работы позволяют применять их в самых различных областях.

В военной технике

Новая современная техника поступает сегодня на вооружение, имея в своем арсенале встроенные тепловизорные камеры. Их использование позволяет вести боевые действия в условиях плохой видимости, обнаруживать противника и технику. Помимо этого, устройства устанавливаются на беспилотных самолетах и на технике, управляемой дистанционно.

Возможность «видеть» объекты в ночное время – основной показатель, имеющий значение приборов в военной сфере. Принцип успешной работы аппаратуры заключается в четком обнаружении теплового излучения. Для армии производятся специальные аппараты в виде биноклей, прицелов для оружия, ими оснащаются системы наведения. Они оснащены мощными оптическими механизмами, что увеличивает возможности военных тепловизоров многократно.

В морских приборах

Морской или речной порт является сложным транспортным узлом, и его безопасность может обеспечить только самая совершенная охранная аппаратура. Морские тепловизоры предназначены для обеспечения безопасности водных и прибрежных объектов: портов, причалов, складов, речных вокзалов.

Охота

Тепловизор для охоты – хорошее подспорье для тех, кто увлечен выслеживанием добычи. Использование прибора позволяет отслеживать самого осторожного зверя в любое время суток независимо от погоды и видимости.

Обследование зданий

С помощью тепловизорных датчиков есть возможность обследовать любое сооружение, чтобы определить место утечки тепла. Результаты исследования станут весомым аргументом для того чтобы доказать плохое качество теплоизоляции стен. Для коммунальщиков применение тепловизора для обследования зданий – хорошее средство правильно определить проблемные зоны и направить силы на утепление конкретных мест.

Применение тепловизора в медицине

Медицина

Использование тепловизора в медицине производилось еще во времена СССР. Приборы позволяют распознать характер заболевания, а также увидеть инфицированного человека среди здоровых по температуре тела, характерной для той или иной болезни.

Обследование с помощью специальной аппаратуры, реагирующей на электромагнитные волны, помогает обнаружить воспалительный процесс с точностью до микрона и найти область патологии. Использование аппарата позволит определить, болен пациент или здоров, увидеть источник заболевания, поставить диагноз.

Чрезвычайные ситуации и АСР

Пожарные, вооруженные прибором, могут увидеть наиболее безопасный путь выхода из огня, минуя самые горячие участки. Спасатели, вооруженные аппаратом, в самых трудных ситуациях имеют возможность найти человека в зоне плохой видимости.

Помимо перечисленных сфер, где применение измерительной тепловой техники – необходимое условие успешной деятельности, данные приборы используются и в других областях промышленности и в повседневной жизни людей. Поэтому сегодня производится много их разновидностей, и выбор тепловизора зависит только от цели его использования.

Технические характеристики устройства свидетельствуют о том, можно ли использовать его как универсальный или его специализация более узкая. Границы температур, на которые ориентирован прибор – главный критерий при выборе. Чтобы не допустить ошибку при покупке, необходимо учитывать, что температурный диапазон устройства должен быть больше температуры исследуемого объекта как минимум на 25%.

Классификация

Существует масса критериев классификации тепловизорной аппаратуры. По типу исполнения они бывают стационарные и переносные. Стационарный тепловизор предназначается для наблюдения за одной зоной, поэтому устанавливается фиксировано на определенном месте. Например, на производстве может быть установлена такая модель для слежения за температурой объектов на конвейере.

Портативные тепловизоры используются в строительстве, энергетике, некоторых отраслях промышленности. Они устроены таким образом, что их можно перемещать к различным объектам наблюдения. Их вес колеблется от 300 г до 2 кг. Разные модели оснащаются необходимыми системами: экраном, оптикой, встроенными фотоаппаратами, подсветкой и прочей гарнитурой. Переносные приборы имеют автономный аккумулятор, который обеспечивает питание техники до 8 часов.

 Одной из важных функций является то, что все зафиксированные данные сохраняются в приборе, и затем их можно перенести на компьютер для дальнейшей обработки. Файлы сохраняются в виде фотографий и видео.

Еще больше информации Вы всегда сможете найти в Учебно-методическом пособии

Применение пожарных тепловизоров для решения пожарно-спасательных задач.

Особенности применения

Использование при ликвидации пожаров и проведении аварийно спасательных работ

Сравнение тепловизора и прибора ночного видения

 Сравнение прибора ночного видения с тепловизором

Видим людей через дым

Тепловизор позволяет увидеть людей через дым

Остаток теплового следа

Поиск человека по тепловому следу оставленному по месту его касания на мебели, полу (в зависимости от условий следы сохраняются около 5 минут)

Применение тепловизора в промышленности

Использование тепловизора при поиске горючих, ядовитых жидкостей (сжиженных газов) в емкостях

Тепловизор не способен видеть через стекло автомобиля Применение в энергетике проверка проводки под напряжением

Тепловизор способен видеть скрытую электропроводку под напряжением и различать неравномерность распределения температуры в электропроводах

Возможности в различных условиях

Стекло

ИК излучение не проходит через стекло, однако нагретое стекло будет отображаться, как более светлая область.

Нагретое стекло светлее

Зеркало

ИК излучение отражается через зеркало

Вода

ИК излучение не проходит через воду, в некоторых случаях проникает через туман или изморось.

Инфракрасное излучение не проходит через воду

Пар и Распыленная вода

ИК излучение может проникать или не проникать через пар, в зависимости от его плотности.

Например, туман не является преградой для тепловизора.

Распыленная струя воды и работа тепловизора Выявление горячих пятен тепловизором

Выявление «горячих пятен»

Функция температурного датчика

Некоторые модели тепловизоров имеют функцию TT-датчика. ТТ функция окрашивает наиболее нагретые участки цветом. Чем горячее участок, тем темнее тона (на рисунке – синим цветом)

Пример использования тепловизора с датчиком при пожаре

Пример использования тепловизора с ТТ-датчиком на пожаре

Вариант использования тепловизора на пожаре

Использование тепловизора на пожаре

Видео с пожаров при работе

Материал подготовлен совместно с кафедрой ПС, ФП и ГДЗС (ИПСА ГПС МЧС России)

fireman.club

Тепловизоры для охоты: обзор, модели, фото, видео

Тепловизоры для охоты все чаще и чаще применяются охотниками как для наблюдения за объектами охоты, так и в виде тепловизионных прицелов для наблюдения и производства выстрела. Тепловизоры с каждым годом становятся все более распространенными и более дешевыми. Попробуем разобраться для чего нужен тепловизор на охоте.

Тепловизор — это устройство, предназначенное для получения видимого изображения объектов, испускающих невидимое тепловое излучение в инфракрасном диапазоне.

Любое тело с температурой выше абсолютного нуля (-273°C) испускает тепловое излучение, но человеческий глаз его не видит, он способен видеть тепловое излучение только раскаленных объектов. Для того чтобы видеть тепловое излучение окружающих тел в среднем инфракрасном диапазоне от —50 до +50°C человеку и нужен тепловизор.

Тепловизор визуализирует инфракрасное излучение от объекта, создавая на своем дисплее тепловую карту объекта, на которой более теплые объекты выделены более ярким цветом, а более холодные менее ярким. На дисплее тепловизора можно различить людей, животных и детали рельефа местности.

Тепловизор не надо путать с рентгеном. Тепловизор не видит сквозь стены, как некоторые думают, но через траву и деревья, если они не слишком густые, тепловое излучение проходит и охотник может наблюдать зверя прячущегося в зарослях.

Тепловизоры широко используются в самых разных сферах деятельности. На промышленных предприятиях и при строительстве тепловизоры используют для обнаружения утечек тепла. Военные используют тепловизоры для обнаружения противника. Спасательные службы ищут с помощью тепловизоров источники пожаров и пострадавших под завалами. Охотники не остались в стороне от остальных и стали использовать тепловизоры для охоты.

Устройство тепловизора

Тепловизор состоит из нескольких компонентов от качества исполнения которых зависит функциональные возможности прибора:

• Объектив
• Матрица
• Блок электронной обработки сигнала
• Дисплей
• Корпус

Объектив

Объектив является важной частью тепловизора. Через линзы объектива инфракрасное тепловое излучение попадает на матрицу тепловизора. Линзы объектива тепловизора покрыты германиевым напылением, которое хорошо пропускает через себя ИК излучение. Оптика тепловизора имеет черный цвет и характерный блеск.

Важным параметром объектива тепловизора является его диаметр, от которого зависит угол обзора прибора. Чем больше диаметр объектива, тем больше угол обзора тепловизора, а чем больше угол обзора, тем удобнее им пользоваться на охоте.

Современные компактные тепловизоры имеют диаметр объектива от 20 мм, более дорогие и качественные приборы имеют диаметр объектива 50 мм и более.

Матрица тепловизора

Объектив тепловизора фокусирует тепловизоре излучение на болометрической матрице. Болометрическая матрица самая важная часть тепловизора и самая дорогая. Матрица состоит из терморезисторов, напыленных на кристаллическую решетку. Под воздействием ИК излучения терморезисторы матрицы меняют сопротивление, в результате на выходе матрицы образуется электрически сигнал, который передается на блок электронной обработки.

Болометрические матрицы, пригодные для использования в тепловизорах в России не производятся, только три страны в промышленном масштабе могут их производить: США, Франция и Китай. Более того, так как матрицы для тепловизоров являются продукцией двойного назначения, которая может применяться как в гражданских, так и военных целях, в этих странах существуют жесткие ограничения на экспорт таких матриц в другие страны.

Важнейшей характеристикой матрицы является ее разрешение. Чем больше разрешение матрицы, тем лучше. Матрица с высоким разрешением дает более высокое качество картинки и лучшую детализацию, а также позволяет различить животное на более далеком расстоянии.

В тепловизорах начального уровня разрешение матрицы обычно составляет 160х120 точек, что позволяет различит животное на расстоянии до 200 метров. Матрицы с разрешением 240х180 точек, позволяют различить животное на расстоянии до 800 метров. Более качественные тепловизоры имеют матрицу с разрешением 384х288 точек, с их помощью можно различить цель на дистанции до 1500 метров.

Блок электронной обработки сигнала

Блок получает электрический сигнал с болометрической матрицы, обрабатывает его и передает на дисплей для отображения. От характеристик блока зависит частота обновления картинки, чем выше частота обновления картинки, тем лучше.

Дисплей и окуляр из оптического стекла

Изображение от электронного блока обработки сигнала поступает на дисплей для отображения. Дисплей представляет собой жидкокристаллическую или светодиодную матрицу небольшого размера. В некоторых тепловизорах для удобства наблюдения имеется окуляр с резиновым наглазником.

В тепловизорах используются дисплеи двух типов: OLED-дисплеи и LCD–дисплеи. LCD-дисплеи имеют серьезный недостаток, они замерзают при температуре ниже -10С. OLED-дисплеи лишены этого недостатка, они дают картинку хорошего качества с высоким показателем яркости, что позволяет использовать их в любое время суток и при любой температуре окружающего воздуха.

Дисплеи тепловизоров различаются своим разрешением, чем разрешение больше, тем лучше.

Корпус

Корпус защищает внутренние компоненты тепловизора от внешних воздействий. Тепловизоры для охоты эксплуатируются в условиях далеких от идеальных, поэтому большинство из них изготавливается с защитой от ударов, пыли и влаги.

Надежная защита корпуса тепловизора защищает его во время охоты. Тепловизор для охоты должен обладать степенью защиты не ниже IP54, в противном случает такой прибор не заслуживает серьезного внимания.

Характеристики тепловизоров для охоты

Для того чтобы выбрать тепловизор для охоты, нужно разобраться с его техническими характеристиками и с тем как они влияют на его работу.

Дальность действия тепловизора

Главная характеристика тепловизора, которая больше всего интересует охотника, это максимальная дальность действия тепловизора. Можно выделить три разных дальности действия для тепловизора:

• Дальность обнаружения — максимальное расстояние на котором можно обнаружить цель, но определить что это нельзя. Объект занимает на экране не менее двух пикселей.
• Дальность распознавания — максимальное расстояние на котором, можно определить что это за цель, отличить животное от человека или транспортного средства. Размер объекта на экране не меньше 6 пикселей.
• Дальность идентификации — расстояние на котором объект наблюдения можно идентифицировать, например отличить кабана от волка. Размер объекта на экране не менее 12 пикселей.

На практике дальность действия тепловизора зависит от температуры воздуха, времени суток, тип объекта наблюдения, фон на котором наблюдается объект и многих других факторов.

Разрешение сенсора

Матрицы тепловизоров имеют разное разрешение: 160×120, 240х180, 384×288. Чем больше разрешение матриц тепловизора, тем лучше. В последнее время появляются тепловизоры с еще большими разрешениями: 640×480 или даже 1024×640.

Увеличение (кратность) объектива

Увеличение объектива показывает во сколько раз изображение на экране больше видимого невооруженным глазом. Для охотничьих целей вполне подходит тепловизор с увеличением объектива от 1х до 4х.

Увеличение объектива хорошая вещь, но следует помнить, что с увеличением кратности уменьшается светосила и контрастность.

Поле зрения

Поле зрения это пространство или угол, который можно рассмотреть без перемещения тепловизора. Следует помнить, что чем выше кратность объектива, тем меньше угол обзора.

Частота обновления кадров

Электронный блок тепловизора обрабатывает картинку определенное количество раз в секунду. Частота обновления большинства тепловизоров от 9 до 60 раз в секунду.

Чем чаще происходит обновление картинки, тем меньше задержки картинки, меньше размытость изображения, меньше шлейф у движущихся объектов.

Тепловизор для охоты должен иметь частоту обновления не менее 25 Герц, еще лучше если это будет 60 Герц.

Время работы

Заряда батарей тепловизора должно хватать как минимум на 4-5 часов работы. Если вы планируете использовать тепловизор в условиях низких температур, позаботьтесь о внешнем источнике питания.

Масса и габариты

Чем меньше все и габариты тепловизора, тем удобнее им будет пользоваться на охоте.

В последнее время многие изготовители добавляют в свои изделия различные дополнительные функции: встроенный лазерный дальномер, GPS навигатор, запись видео и фото на карту памяти.

При выборе тепловизора для охоты не следует гнаться за максимальными техническими параметрами, следует помнить что тепловизор должен соответствовать, тем задачам, которые вы перед ним ставите.

Какие бывают тепловизоры для охоты

Тепловизоры могут быть выполнены в различном варианте:

• Монокуляр — наиболее удобный и компактный вид тепловизора, лучше всего подходит для охотников.
• Бинокль с тепловизором — позволяет удобнее наблюдать за объектом, часто имеют встроенный дальномер для определения дистанции до объекта.
• Тепловизионные очки — могут быть удобны для некоторых охотников, которые хотят чтобы их руки были свободными во время наблюдения.
• Тепловизионный прицел — позволяют не только вести наблюдение, но и вести прицельную стрельбу. Конструкция тепловизионных прицелов должна выдерживать отдачу мощного огнестрельного оружия, что значительно увеличивает стоимость таких прицелов.

Многие охотники используют во время охоты прицел ночного видения совместно с тепловизионным монокуляром. На сегодняшний день, это пожалуй наиболее оптимальный вариант.

Использование тепловизора на охоте

Тепловизор может помочь охотнику в следующих ситуациях:

• Для обнаружения и идентификации целей на ночной охоте и в условиях плохой видимости: во время дождя, сильного снегопада или тумана. Туман вообще пропускает ИК излучение лучше, чем видимый диапазон, так что в нем цель будет хорошо видно на большом расстоянии. Тепловизор особенно удобен: при охоте на медведя с лабаза на овсяных полях, при охоте на кабана с вышки.
• Егерям охотхозяйств тепловизор будет полезен для наблюдения за охотничьими животными и контроля популяции. Во многих ситуациях тепловизор может заменить ПНВ.
• Тепловизоры сильно облегчают поиск подранков, особенно в высокой густой траве. Делая добор подранка более безопасным для охотников и их собак.

ПНВ или тепловизор

Многие охотники сравнивают между собой приборы ночного видения и тепловизоры. У двух этих видов приборов есть между собой что-то общее, но есть и существенные различия.

• Традиционные ПНВ работают по принципу усиления имеющегося света до величин видимых человеческим глазом, это означает что ПНВ в полной темноте работать не могут, хотя бы минимальное количество света для работы им необходимо.
• Тепловизоры работают с тепловым ИК излучением, поэтому свет им не нужен.
• Приборы ночного видения не могут работать днем, а значит их нельзя использовать для поиска подранков. Тепловизоры работают днем, также как и ночью, с их помощью можно разглядеть подранка скрывающегося в густой траве или кустарнике.

Следует отметить, что у каждого из этих двух классов приборов, свое предназначение и своя сфера применения, сравнивать их между собой не следует.

Уход за тепловизором

• Когда вы не пользуетесь тепловизором, держите объектив закрытым специальной крышкой, которая идет в комплекте с тепловизором. Линзы объектива достаточно хрупкие и даже небольшая ударная нагрузка может вывести их из строя. Кроме того крышка защитит объектив от попадания в него пыли и грязи.
• Если объектив тепловизора все-таки загрязнился, используйте для его очистки только специальные салфетки.
• Не оставляйте тепловизор для охоты под солнечными лучами, они могут повредить как объектив тепловизора, так и его электронную начинку.
• Носите тепловизор, только в специальном чехле или футляре, который убережет его от ударов, падений и тряски.

Популярные модели тепловизоров для охоты

Тепловизоры Пульсар

Компания Yukon Advanced Optics выпускает различную оптическую аппаратуру под торговыми марками Pulsar и Yukon, в том числе тепловизоры и тепловизионные прицелы под маркой Пульсар. Тепловизоры Пульсар используются охотниками, туристами, работниками служб спасения, они вполне конкурентоспособны по цене и качеству с изделиями лучших производителей.

В ассортименте представлены тепловизоры с разными параметрами и разного ценового диапазона. Для многих охотников особый интерес представляет бюджетные ряд тепловизоров серии Pulsar Quantum Lite, которые имеют очень хорошее соотношение цена-качество.

 

 

 

Тепловизоры Flir

Американская компания Flir является мировым лидер в производстве тепловизионного оборудования. Компания Flir производит все виды тепловизоров, начиная от обычных тепловизоров бытового применения до профессиональных тепловизионных систем для военных. Компания выпускает несколько моделей тепловизоров для охоты серии Flir Scout.

Тепловизор Testo

Компания Testo является мировым лидером в производстве тепловизионной технике. Особенно широко компания представлена на рынке тепловизоров для промышленного применения. Некоторые охотники используют модели тепловизоров Testo для поиска подранков.

Тепловизор Fluke

Компания Fluke общепризнанный лидер в производстве тепловизионной техники, является ближайшим конкурентом компании Testo и модели этих двух фирм постоянно сравнивают между собой. Тепловизоры Fluke также могут с успехом применяться для поиска раненного зверя.

Тепловизоры Seek Thermal Reveal

Seek Thermal компания производящая тепловизионные устройства по доступным ценам. Большой популярностью пользуются тепловизоры в виде приставки вставляющиеся в разъем мобильного телефона, кроме того есть специальная серия тепловизоров созданная для охотников это Seek Thermal Reveal.

huntland.ru

Тепловизор — Википедия

Изображение собаки, сделанное тепловизором.

Теплови́зор (тепло + лат. vīsio «зрение; видение») — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета. Изучение тепловых изображений называется термографией.

Технологии

Все тела, температура которых превышает температуру абсолютного нуля излучают электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Спектральная плотность мощности излучения (функция Планка) имеет максимум, длина волны которого на шкале длин волн зависит от температуры. Положение максимума в спектре излучения сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Тела, нагретые до температур окружающего нас мира (-50..+50 градусов Цельсия) имеют максимум излучения в среднем инфракрасном диапазоне (длина волны 7..14 мкм). Для технических целей интересен также диапазон температур до сотен градусов, излучающий в диапазоне 3..7 мкм. Температуры около тысячи градусов и выше не требуют тепловизоров для наблюдения, их тепловое свечение видно невооружённым глазом.

Датчик

Исторически первые тепловизионные датчики для получения изображений были электронно-вакуумными. Наибольшее развитие получила разновидность на основе видиконов с пироэлектрической мишенью. В этих устройствах электронный луч сканировал поверхность мишени. Ток луча зависел от внутреннего фотоэффекта материала мишени под действием инфракрасного излучения. Такие приборы назывались пирикон или пировидикон^[1]. Существовали также другие типы сканирующих электронно-вакуумных трубок, чувствительных к тепловому спектру инфракрасного излучения, например термикон и фильтерскан.^[2]

На смену электронновакуумным приборам пришли твердотельные. Первые твердотельные датчики были одноэлементными, поэтому для получения двумерного изображения их оснащали электромеханической оптической развёрткой. Такие тепловизоры называются сканирующими^[3][4][5]. В них система из движущихся зеркал последовательно проецирует на датчик излучение от каждой точки наблюдаемого пространства. Датчик может быть одноэлементным, линейкой чувствительных элементов или небольшой матрицей. Для увеличения чувствительности и снижения инерционности датчики сканирующих тепловизоров охлаждают до криогенных температур. Лучшие охлаждаемые датчики способны реагировать на единичные фотоны и имеют время реакции менее микросекунды.

Современные тепловизоры, как правило, строятся на основе специальных матричных датчиков температуры — болометров. Они представляют собой матрицу миниатюрных тонкопленочных терморезисторов. Инфракрасное излучение, собранное и сфокусированное на матрице объективом тепловизора, нагревает элементы матрицы в соответствии с распределением температуры наблюдаемого объекта. Пространственное разрешение коммерчески доступных болометрических матриц достигает 1280*720 точек^[6]. Коммерческие болометры обычно делают неохлаждаемыми для уменьшения цены и размеров оборудования.

Температурное разрешение современных тепловизоров достигает сотых долей градуса Цельсия.

Различают наблюдательные и измерительные тепловизоры. Наблюдательные тепловизоры показывают только градиенты температур объекта. Измерительные тепловизоры позволяют измерить значение температуры заданной точки объекта с точностью до коэффициента излучения (англ.)русск. материала объекта. Измерительные тепловизоры требуют периодической калибровки, для чего зачастую снабжены встроенным устройством для калибровки матрицы, обычно в виде шторки, температура которой точно измеряется. Шторка периодически надвигается на матрицу, давая возможность откалибровать матрицу по температуре шторки.

Оптика

Поскольку обычное оптическое стекло непрозрачно в среднем ИК диапазоне^[7], оптику тепловизоров делают из специальных материалов. Чаще всего это германий^[8][9][10], но он дорог, поэтому иногда используют халькогенидное стекло (англ.)русск., селенид цинка^[11] или даже полиэтилен. В лабораторных целях оптику также можно делать из некоторых солей, например поваренной соли^[12], также прозрачной в требуемом диапазоне длин волн.

История создания

Первые тепловизоры созданы в 30-х гг. XX в. Современные тепловизионные системы начали своё развитие в 60-е годы XX столетия. Первые тепловизионные датчики для получения изображений были электронно-вакуумными. Наибольшее развитие получили пириконы (пировидиконы)^[1]. Существовали также другие типы сканирующих электронно-вакуумных трубок, чувствительных к тепловому спектру инфракрасного излучения, например термикон и фильтерскан^[2]. Затем появились тепловизоры на твердотельных сенсорах с оптико-механическим сканированием поля зрения, формируемого объективом и одноэлементным приёмником излучения. Такие устройства были крайне непроизводительны и позволяли наблюдать за происходящими в объекте температурными изменениями с очень низкой скоростью.

С развитием полупроводниковой техники и появлением фотодиодных ячеек ПЗС, позволяющих хранить принятый световой сигнал, стало возможным создание современных тепловизоров на основе матрицы ПЗС датчиков. Данный принцип построения изображений позволил создать портативные устройства, с высокой скоростью обработки информации, которые позволяют вести контроль за изменением температур в режиме реального времени.

Наиболее перспективным направлением развития современных тепловизоров является применение технологии неохлаждаемых болометров^[13], основанной на сверхточном определении изменения сопротивления тонких пластинок, под действием теплового излучения всего спектрального диапазона. Данная технология активно применяется во всём мире для создания тепловизоров нового поколения, отвечающих самым высоким требованиям по мобильности и безопасности использования^{[источник не указан 3233 дня]}.

В СССР и России

Первые тепловизоры гражданского назначения разрабатывались в СССР для медицинского применения в НПП «Исток» в 1970-х годах. С конца 1970-х началось серийное производство сканирующего тепловизора на охлаждаемом твердотельном датчике ТВ-03^[14]. К моменту распада СССР выпускалась широкая гамма тепловизоров гражданского и промышленного назначения^[15].

Тепловизоры военного назначения получили развитие с 1970-х годов первоначально в виде авиационных оптико-локационных станций (ОЛС)^[16][17]. К концу 1980-х годов первые серийные тепловизионные прицелы «Агава-2» начали устанавливать и на танках^[18].

Развал постсоветской промышленности 1990-х годов и разработка на западе эффективных неохлаждаемых болометрических матриц вызвал значительное отставание России в этой области. Тепловизионные датчики и системы для гражданских и военных целей закупались за границей. Тем не менее начали появляться сообщения о преодолении технологического отставания и развертывании производства национальных датчиков^[19][20][21].

Область применения

Контроль утечки энергоресурсов

Современные тепловизоры нашли широкое применение как на крупных промышленных предприятиях, где необходим тщательный контроль за тепловым состоянием объектов, так и в небольших организациях, занимающихся поиском неисправностей сетей различного назначения. Так, сканирование тепловизором может безошибочно показать место отхода контактов в системах электропроводки.

Особенно широкое применение тепловизоры получили в строительстве при оценке теплоизоляционных свойств конструкций. Так, к примеру, с помощью тепловизора можно определить области наибольших теплопотерь в строящемся доме и сделать вывод о качестве применяемых строительных материалов и утеплителей.

Прибор ночного видения

Тепловизионный прицел для стрелкового оружия. Хорошо видна характерная германиевая линза

Тепловизоры применяются вооружёнными силами в качестве приборов ночного видения для обнаружения теплоконтрастных целей (живой силы и техники) в любое время суток, несмотря на применяемые противником обычные средства оптической маскировки в видимом диапазоне (камуфляж). Тепловизор стал важным элементом прицельных комплексов ударной армейской авиации и бронетехники. Применяются и тепловизионные прицелы для ручного стрелкового оружия, хотя в силу высокой цены широкого распространения они пока не получили.

Спасательные службы

Пожарный с тепловизором

Тепловизоры применяют пожарные и спасательные службы для поиска пострадавших, выявления очагов горения, анализа обстановки и поиска путей эвакуации.

Медицина

Разработки тепловизоров для медицины были начаты в СССР в НПП «Исток» (г. Фрязино Московской обл.) в 1968 году. В 1980-е годы были разработаны методы применения тепловизоров для диагностики различных заболеваний. Выпускаемый в те годы отечественной промышленностью тепловизор ТВ-03 имел широкое применение в различных лечебно-профилактических учреждениях. ТВ-03 был первым тепловизором, нашедшим применение в нейрохирургии^[14]. В современной медицине тепловизор используется для выявления патологий, плохо поддающихся диагностике другими способами, в том числе для обнаружения злокачественных опухолей.

С 2008—2009 гг. тепловизоры начали также активно использовать для выделения из толпы лиц инфицированных вирусом гриппа^[22][23].

Металлургия и машиностроение

При контроле температуры сложных процессов, характеризующихся неравномерным нагревом, нестационарностью и неоднородностью коэффициента теплового излучения, тепловизоры эффективнее пирометров, поскольку анализ получаемой термограммы или температурного поля осуществляется мощной зрительной системой человека.

Для улучшения достоверности измерения температуры нагреваемых металлов необходимо правильно выбирать спектральный диапазон регистрации теплового излучения^[24]. Коэффициент теплового излучения ε металлов, нагреваемых свыше 400 °C, сильно изменяется за счёт окисления их поверхности атмосферным кислородом^[25]. Поэтому для регистрации их теплового излучения нужно выбирать участок спектра, в котором влияние неопределённости ε на получаемые показания температуры минимальное^[24].

В тепловизионной технике используют разные участки спектра. При измерении невысоких температур регистрируют тепловое излучение в спектральном участке 8-14 мкм и иногда в области 3-5 мкм^[26]. Для измерения температур, превышающих 700 °C, применяют высокотемпературные тепловизоры, использующие матрицы на основе Si^[27] или InGaAs, которые чувствительны в ближней инфракрасной области спектра, где коэффициент теплового излучения металлов ε гораздо больше, чем в области 8-14 мкм^[24][25]. При необходимости измерения истинной температуры используют тепловизоры, регистрирующие тепловое излучение в трёх участках спектра.

Другие применения

Поиск перегрева электроцепей

Смартфоны

В 2014 году компания FLIR выпустила кожух для смартфонов Apple, в который вмонтирован тепловизор^[28]. В том же году компания Seek Thermal выпустила отдельную тепловизионную камеру для iOS и Android устройств^[29]. В феврале 2016 года анонсирован первый смартфон Caterpillar S60 со встроенным тепловизором, разработанным компанией FLIR^[30].

Изображения

• Тепловизионная насадка для дневных прицелов

• Универсальный наблюдательный прибор охраны

• Двухканальный тепловизионно-телевизионный прибор круглосуточного применения

• Мультиспектральная многоцелевая система наблюдения и целеуказания

• Монокуляр тепловизионный

• Тепловизионный прибор круглосуточного наблюдения

См. также

Примечания

Литература

• Ллойд Дж. Системы тепловидения./Пер. с англ. под ред. А. И. Горячева. — М.: Мир, 1978, с. 416.
• Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники, Издательство: Советское радио, год: 1978, страниц: 400.
• Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы. Техника. Применение. М.: Мир, 1988.
• В. А. Дроздов, В. И. Сухарев. Термография в строительстве — М.: Стройиздат, 1987. — 237 с.
• Инфракрасная термография в энергетике. Т 1. Основы инфракрасной термографии / Под ред. Р. К. Ньюпорта, А. И. Таджибаева, авт.: А. В. Афонин, Р. К. Ньюпорт, В. С. Поляков и др. — СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000. — 240 с.
• Огирко И. В. Рациональное распределение температуры по поверхности термочувствительного тела … стр. 332 // Инженерно-физический журнал Том 47, Номер 2 (Август, 1984)

Ссылки

wikipedia.green

Тепловизор. Виды и работа. Применение и как выбрать. Устройство

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

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

Виды

Тепловизор по разрешающей способности инфракрасного датчика матрицы может классифицироваться на следующие классы:

• Базовый – порядка 160×120.
• Профессиональный – до разрешения в 640×480.
• Экспертный – разрешение более 640×480.

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

В зависимости от измерительного диапазона тепловизионные приборы делят на следующие виды:

• Строительные приборы, которые работают до температуры в 350 градусов по Цельсию. Их применяют для энергетического аудита строений, оценки теплоизоляционных свойств стен, протечек трубопроводов и тому подобное.
• Промышленные приборы, которые работают свыше 350 градусов по Цельсию. Их используют для диагностических работ механических и электрических устройств, проверки электрического оборудования, машиностроительных систем и тому подобное.
• Высокотемпературные приборы, которые работают свыше 1000 градусов по Цельсию. Их используют в специфических случаях: для осуществления контроля техпроцессов, выполняемых при высоких температурах, диагностических исследованиях промышленных и иных устройств с узлами, подвергающихся высокой степени нагревания.

Также тепловизионные приборы бывают следующих видов:

• Наблюдательные приборы, которые преобразуют инфракрасное излучение в видимое изображение в соответствии со специальной цветовой шкалой.

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

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

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

 

Устройство

Переносной тепловизор имеет следующие основные элементы:

• Объектив. Для его изготовления применяются редкие материалы, к примеру, германий. Использование стекла недопустимо, так как через него не проходит инфракрасное излучение. Объектив фиксирует инфракрасное излучение. Для оптимизации пропуска света используются просветляющие тонкопленочные покрытия.
• Матрица, то есть приемник излучения. На данный элемент приходится большая часть цены устройства.
• Крышка объектива – предохраняет объектив от повреждения.
• Дисплей, на нем отображаются данные, высвечивается изображение. В большинстве случаев применяется жидкокристаллический экран. Кроме тепловой информации на нем часто высвечиваются вспомогательные данные в виде заряда аккумулятора, времени, шкалы температур и иной важной информации.
• Ручка с ремнем.
• Элементы управления. При помощи них осуществляется настройка электронной системы.
• Электронная система, включающая систему обработки информации. Предназначена для модификации инфракрасного излучения в видимое изображение.
• Устройство хранения информации и ряд иных дополнительных элементов. Большинство современных приборов имеют карты памяти, которые можно вытащить, чтобы передать информацию на персональный компьютер. Предустановленные программы позволяют провести анализ картинки, в том числе выполнить их обработку для последующей печати или сохранения.

Принцип действия

• Оптический элемент, куда входят линзы из редкого материала, фиксирует инфракрасное излучение.
• Далее тепловое излучение направляется на матрицу, которая имеет высокую чувствительность к инфракрасному излучению.
• Затем сложные микросхемы получают данные с матрицы, генерируя видеосигнал. В нем каждой температуре объекта соответствует определенный цвет картинки.
• На экране дополнительно высвечивается цветовая шкала соответствия.

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

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

Применение

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

Ввиду указанных свойств данный прибор находит широчайшее применение в:

• Диагностике.
• Медицине.
• Военной сфере.
• Научных исследованиях.
• Промышленности.
• Строительстве.
• Системах автоматики и так далее.

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

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

Как выбрать 

Тепловизор нужно правильно выбрать, чтобы при помощи него можно было решать поставленные задачи:

• При необходимости использования прибора в промышленных местах, где возможно его повреждение, следует уделить внимание его защите. Он должен иметь металлический корпус и защиту от внешнего воздействия, к примеру, влажности, пыли и так далее.
• Модельный ряд устройств весьма широк. Каждый производитель зачатую предлагает целую линейку приборов, который отличаются характеристиками и ценовым диапазоном. Если Вы хотите использовать прибор для повседневного использования в разных местах, то присмотритесь к переносному варианту. Для использования в промышленности для проведения высокоточных измерений одного технологического процесса нужен стационарный вариант.
• Прибор должен быть удобен в работе. Поэтому оцените расположение кнопок, в том числе элементов быстрого доступа. Устройство должно обеспечивать удобное и легкое его использование. Для постоянной работы с изображениями лучше всего остановиться на модели с сенсорным экраном.
• Важнейшим параметром устройства считается термочувствительность. Высокая чувствительность прибора позволит различить почти все предметы, имеющие практически одну температуру. Вызвано это тем, что объекты из разных материалов даже при одинаковой температуре излучают тепло с некоторыми различиями.
• Диапазон измерений температур важен для того, где Вы собираетесь использовать прибор. Необходимо точно знать, что Вы будете исследовать. К примеру, для исследования работы электрического двигателя вполне хватит устройства с диапазоном до 500 градусов по Цельсию.

Похожие темы:

tehpribory.ru

Тепловизор. Инфракрасная термография. Принцип работы и устройство тепловизора.

Инфракрасная Термография

Инфракрасная  термография – это наука использования электронно – оптических устройств для регистрации и измерения излучения и сопоставления его с температурой поверхностей. Излучение – это передача тепла в виде лучистой энергии (электромагнитных волн) без промежуточной среды, используемой для передачи. Современная инфракрасная  термография использует электронно-оптические устройства для измерения потока излучения и вычисления температуры  поверхности обследуемых конструкций или оборудования.

Люди всегда могли чувствовать инфракрасное излучение. Нервные окончания человеческой кожи могут регистрировать изменения температуры величиной ±0,009°C (0,005°F). Несмотря на свою высокую чувствительность, нервные окончания человека совершенно не подходят для неразрушающего теплового контроля.

Даже если бы люди обладали такой же способностью чувствовать тепло, как животные, которые могут находить теплокровную добычу в темноте, все равно потребовался бы более совершенный инструмент для обнаружения тепла. Поскольку люди имеют физиологические ограничения способности чувствовать тепло, были разработаны сверхчувствительные к тепловому излучению механические и электронные устройства. Эти устройства стали обычными для проведения теплового контроля при решении бесчисленного количества задач.

История развития инфракрасной технологии

Слово «инфракрасный» означает «за красным», что указывает на место, которое занимают эти длины волн в спектре электромагнитного излучения. Термин «термография» происходит от двух корней, которые означают «температурное изображение». Корни термографии уходят к немецкому астроному, сэру Вильяму Гершелю, который в 1800 г. проводил эксперименты с солнечным светом.

Тепловое изображение остаточного тепла, переданного рукой при прикосновении к поверхности окрашенной стены, легко обнаружить с помощью тепловизора.

 

Гершель открыл инфракрасное излучение, когда пропускал солнечный свет через призму, и располагал чувствительный ртутный термометр на различных цветах для измерения температуры. Гершель обнаружил, что при переходе за красный цвет в область, известную как «невидимое тепловое излучение», температура повышалась. «Невидимое тепловое излучение» лежало в области электромагнитного спектра, которая сейчас называется инфракрасным излучением. оно так же является электромагнитным излучением.

Через двадцать лет, немецкий физик Томас Зеебек открыл термоэлектрический эффект. Это привело к открытию итальянским физиком Леопольдо Нобили термобатареи на основе ранних версий термопар, в 1829 г. Это простое контактное устройство основано на следующем явлении. При изменении температуры между двумя разнородными металлами появлялась разность потенциалов. Партнер Нобили, Македонио Меллони, вскоре превратил термобатарею в термостолбик (последовательное расположение термобатарей) и сфокусировал на нем тепловое излучение таким образом, что смог обнаруживать тепло тела с расстояния 9,1 м (30 футов).

В 1880 г., американский астроном Сэмюел Лэнгли использовал болометр для обнаружения тепла тела коровы с расстояния более 300 м (1000 футов). В болометре измеряется не разность потенциалов, а изменение электрического сопротивления, связанное с изменением температуры. Сын сэра Вильяма Гершеля, сэр Джон Гершель, используя устройство, называемое эвапорографом, получил первое инфракрасное изображение в 1840 г. формирование теплового изображения происходило за счет различной скорости испарения тонкой пленки масла, и его можно было увидеть в отраженном свете.

Тепловизор – это устройство, которое получает тепловое изображение в инфракрасной области спектра без прямого контакта с оборудованием. См. рис. 1-1.

Рис. 1-1. Тепловизор – это прибор,  который  получает тепловое изображение в инфракрасной области спектра без непосредственного контакта с оборудованием.

 

Первые модели тепловизоров были построены на фоторезистивных приемниках излучения. С 1916 по 1918 гг. американский изобретатель Теодор Кейс экспериментировал с фотосопротивлениями для получения сигнала не за счет нагрева, а благодаря прямому взаимодействию с фотонами. В результате был получен более быстрый, более чувствительный приемник излучения на основе эффекта фотопроводимости. В течение 1940-1950-х гг. развитие тепловизионной технологии было связано с возрастающим применением для военных целей. Немецкие ученые обнаружили, что при охлаждении фоторезистивного приемника излучения, его характеристики улучшаются.

Тепловизоры для невоенных целей применялись не только до 1960-х гг. Хотя ранние тепловизионные системы были громоздкими, медленными, имели низкую разрешающую способность, их использовали в промышленности для обследования систем передачи и распределения электроэнергии. В 1970-х гг. достижения в области военных применений привели к появлению первых переносных систем, которые можно было использовать для диагностики зданий и неразрушающего контроля.

В 1970-х гг. тепловизионные системы были прочными и надежными, однако качество изображений было низким по сравнению с современными тепловизорами. К началу 1980-х гг., тепловидение широко применялось в медицине, в основных отраслях промышленности, а так же для обследования зданий. Тепловизионные системы калибровались таким образом, чтобы можно было получать полностью радиометрические изображения, чтобы радиометрические температуры можно было измерить по всему изображению. Радиометрическое изображение – это тепловое изображение, содержащее рассчитанные значения температур для всех точек на изображении.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

Первые тепловизоры отображали тепловизионное изображение с помощью черно-белой электронно-лучевой трубки. Запись изображения можно было осуществлять только с помощью фотографии или магнитной ленты.

 

На замену сжатому или сжиженному газу, который использовался для охлаждения тепловизоров, пришли более надежные улучшенные устройства охлаждения. Так же были разработаны и широко применялись менее дорогие тепловизионные системы на основе пировидиконов (пироэлектрических видиконных трубок). Хотя они не были радиометрическими, тепловизионные системы на основе пировидиконов имели небольшой вес, были переносными и работали без охлаждения.

В конце 1980-х гг. военные сделали доступными  для широкого применения матричные приемники излучения (матрицы в фокальной плоскости, FPA). Матрицы в фокальной плоскости состоят из массива (обычно прямоугольного) инфракрасных приемников излучения, расположенных в фокальной плоскости объектива. См. Рис. 1-2.

Рис. 1-2. Матричный приемник излучения (матрица в фокальной плоскости, FPA) – это устройство получения изображения, состоящее из массива (обычно прямоугольного) чувствительных к излучению пикселей, расположенных в фокальной плоскости объектива.

 

Это был значительный прогресс по сравнению со сканирующими приемниками излучения, которые использовались с самого начала. Это привело к повышению качества изображения и пространственного разрешения. Типичные матричные приемники излучения современных тепловизоров имеют размер от 16х16 до 640х480 пикселей. Таким образом, пиксель является самым маленьким отдельным элементом матричного приемника излучения, который может улавливать инфракрасное излучение. Для специальных задач существуют приемники излучения, размер которых превышает 1000х1000 элементов. Первое число представляет собой количество вертикальных колонок, а второе – количество горизонтальных линий, отображаемых на дисплее. Например, матрица размером 160х120 элементов в сумме имеет 19200 пикселей (160 пикселей х 120 пикселей = 19200 пикселей всего).

Развитие технологии матриц в фокальной плоскости, использующих различные типы приемников излучения, далеко шагнуло, начиная с 2000 г. Длинноволновые тепловизоры – это тепловизоры, которые чувствительны к инфракрасному излучению в диапазоне длин волн от 8 до 15 мкм. Микрон (мкм) – это единица измерения длины, равная одной тысячной миллиметра (0,001 м). Средневолновые тепловизоры – это тепловизоры, чувствительные к инфракрасному излучению в диапазоне длин волн от 2,5 мкм до 6 мкм. В настоящее время существуют как длинноволновые, так и средневолновые полностью радиометрические тепловизионные системы, часто с функцией наложения изображений и температурной чувствительностью 0,05 °С (0,09°F) и менее.

За прошедшее десятилетие стоимость таких систем снизилась больше чем в десять раз, а качество значительно повысилось. Кроме того, значительно возросло использование программного обеспечения для обработки изображений. Практически все современные инфракрасные системы используют программное обеспечение для облегчения анализа и подготовки отчетов. отчеты можно быстро создать и отправить в электронном виде через интернет, либо сохранить в одном из широко используемых форматов, таких, как PDF, а так же записать на одном из цифровых устройств хранения данных различных типов.

 

Принципы работы тепловизоров

Полезно иметь общее представление о том, как работают тепловизионные системы, поскольку для термографистов чрезвычайно важно учитывать пределы возможностей оборудования.

Это позволяет более точно выявлять и анализировать возможные проблемы. Тепловизоры предназначены для регистрации инфракрасного излучения, которое испускается объектами. См. Рис. 1-3. Объект обследуется с помощью тепловизора.

Инфракрасное излучение фокусируется с помощью оптики тепловизора на приемнике излучения, который выдает сигнал, обычно в виде изменения напряжения или электрического сопротивления. Полученный сигнал регистрируется электроникой тепловизионной системы. Сигнал, который дает тепловизор, превращается в электронное изображение (термограмму), которое отображается на экране дисплея. Термограмма – это изображение объекта, обработанное электроникой для отображения на дисплее таким образом, что различные градации цвета соответствуют распределению инфракрасного излучения по поверхности объекта. Таким образом, термографист может просто увидеть термограмму, которая соответствует тепловому излучению, приходящему с поверхности объекта.

Рис. 1-3. Объект обследуется с помощью тепловизора. Назначение тепловизора – регистрация инфракрасного излучения, испускаемого объектом

 

Термограмма – это обработанное электроникой изображение на дисплее, где различные градации цвета соответствуют распределению инфракрасного излучения по поверхности объекта.

 

Компоненты тепловизора

Обычный тепловизор имеет несколько общих для всех подобных приборов компонентов, включающих объектив, крышку объектива, дисплей, приемник излучения и обрабатывающую электронику, органы управления, устройства хранения данных, а так же программное обеспечение для обработки данных и создания отчетов. Эти компоненты могут изменяться в зависимости от типа и модели тепловизионной системы. См. Рис. 1-4.

Объективы. Тепловизоры имеют как минимум один объектив. Объектив  тепловизора собирает инфракрасное излучение и фокусирует его на приемнике излучения. Приемник излучения выдает сигнал и создает электронное (тепловое) изображение или термограмму. Объектив тепловизора используется для того, чтобы собрать и сфокусировать приходящее инфракрасное излучение на приемнике излучения. объективы большинства длинноволновых тепловизоров изготовлены из германия. Пропускание объективов улучшается за счет тонкопленочных просветляющих покрытий.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

Из-за постоянной необходимости экономить энергоресурсы, муниципалитеты и правительственные агентства производят авиационную инфракрасную съемку с помощью военных авиационных тепловизионных систем. Такая съемка необходима для того, чтобы общины, жители и коммерческие организации могли получить информацию о тепловых потерях в зданиях.

Рис. 1-4. Обычные тепловизоры имеют несколько  общих компонентов, к которым относятся объектив,  крышка  объектива, дисплей, органы  управления  и ручка с ремешком.

Так же тепловизоры обычно имеют футляр для переноски и хранения прибора, программного обеспечения и другого вспомогательного оборудования для использования в полевых условиях.

Дисплеи. Тепловое изображение отображается на жидкокристаллическом дисплее (ЖКД), расположенном на тепловизоре. Дисплей должен иметь большой размер и высокую яркость, чтобы изображение на нем можно было легко увидеть в различных условиях освещенности в различных местах работы. На дисплее часто отображается дополнительная информация, такая как уровень заряда аккумулятора, дата, время, температура объекта (в °F, °C, или K), видимое изображение и цветовая шкала температур. См. Рис. 1-5.

Рис.  1-5.  Тепловое  изображение отображается на жидкокристаллическом дисплее (ЖКД) тепловизора.

 

Приемник излучения и схемы обработки сигнала. Приемник излучения и схемы обработки сигнала используются для превращения инфракрасного излучения в полезную информацию. Тепловое излучение от объекта фокусируется на приемнике излучение, который обычно изготовлен из полупроводниковых материалов. Тепловое излучение генерирует измеряемый сигнал на выходе приемника излучения. Сигнал обрабатывается электронными схемами внутри тепловизора, чтобы на дисплее прибора появилось тепловое изображение.

Органы управления. С помощью органов управления можно выполнить разнообразные электронные настройки для улучшения теплового изображения на дисплее. В электронном виде изменяются такие настройки, как диапазон температур, тепловой уровень и диапазон, цветовая палитра и настройки слияния изображения. Так же можно установить значение коэффициента излучения и отраженной фоновой температуры. См. Рис. 1-6.

Рис. 1-6. С помощью органов управления можно изменить значение необходимых переменных, таких как диапазон температур, уровень и ширина диапазона, а так же другие настройки.

 

Устройства хранения данных. Электронные цифровые файлы, содержащие тепловые изображения и дополнительные данные, сохраняются на различных типах электронных карт памяти или устройств хранения и передачи данных. Многие инфракрасные тепловизионные системы так же позволяют сохранять дополнительные голосовые и текстовые данные, а так же соответствующее видимое изображение, полученное с помощью встроенной камеры, работающей в видимом спектре.

Программное обеспечение для обработки данных и создания отчетов. Программное обеспечение, которое используется с большинством современных тепловизионных систем, является функциональным и удобным для пользователя. Цифровые тепловые и видимые изображения импортируются на персональный компьютер, где их можно просмотреть с использованием различных цветовых палитр, произвести другие настройки всех радиометрических параметров, а так же воспользоваться функциями анализа. Обработанные изображения можно вставить в шаблоны отчетов и либо отправить на принтер, либо сохранить в электронном виде, или отправить заказчику через интернет.

www.eti.su

Как нужно правильно использовать тепловизор?

Тепловизионная диагностика – передовая технология, которая позволяет дистанционно определить потери тепла в здании, утечки в скрытых коммуникациях, а также чрезмерно нагревающиеся участки агрегатов и электропроводки. С помощью прибора можно самостоятельно оценить герметичность окон или состояние других конструкций, но при этом нужно точно знать, как правильно пользоваться тепловизором, чтобы получить достоверный результат.

Тепловизор – это оптический прибор, который фиксирует инфракрасное излучение и преобразует его в термограмму. На картинке разным цветом демонстрируется распределение температуры на поверхности объекта. Профессиональные модели способны различать отклонение температуры в 0,01 градуса.

Как правильно использовать тепловизор?

Работать с тепловизором следует при соблюдении таких условий:

• в утреннее или вечернее время, когда отсутствует яркий солнечный свет;
• разница температуры воздуха в помещении и на улице должна быть не меньше 10 градусов;
• влажность воздуха должна быть минимальной, скорость ветра – не более 2 метров в секунду;
• все двери должны быть закрытыми, чтобы исключить перемещение теплых масс.

Тепловизионная съемка проводится в такой последовательности:

• Подготовка объекта к обследованию. Здание не должны закрывать автомобили или другие большие предметы. При обследовании частного дома он должен хорошо отапливаться в течение трех дней перед проверкой.
• Предварительно замеряется температура воздуха снаружи и внутри строения, а также его влажность.
• Настройка прибора. Устанавливается верхний и нижний температурный предел, диапазон термозахвата и уровень теплозащиты.
• Сканирование наружных поверхностей строительной конструкции – фасада, окон, кровли, фундамента.
• Все комнаты обследуются по направлению движения часовой стрелки. Исходной точкой является входная дверь. Если в доме несколько уровней, то съемку проводят, начиная с первого этажа.
• В результате съемки получают термограммы – картинки, на которых высокая температура показана ярким оранжево-красным цветом, а холодные участки – голубым и синим цветом.
• Расшифровка результатов, составление списка дефектов и подготовка рекомендаций по устранению выявленных недостатков и повышению энергетической эффективности здания.

Как нужно оценивать теплопотери и проверить свой дом оборудованием?

Тепловидение позволяет абсолютно точно выявить отток тепловой энергии и приток холодного воздуха на всех элементах строительной конструкции:

• в фундаменте и стенах;
• в кровле и полу;
• через дымоходы и вентиляцию.

Чтобы получить максимально точный результат и правильно оценить теплопотери, специалисты рекомендуют проводить проверку не только снаружи здания, а внутри помещения.

Самым правильным решением является привлечение к работе опытных профессионалов – компания «Тепловизов» выполнит тепловизионное обследование дома любой этажности и масштаба в сжатые сроки и с предоставлением подробного заключения.

teplovizov.ru