4277 
О чем речь? Тепловизор – это устройство, позволяющее контролировать температуру различных объектов. Его применяют в самых разных сферах (от медицины до строительства), поэтому при выборе нужно отталкиваться от стоящих задач.
На что обратить внимание? Однако есть универсальные характеристики, которые определяют качество тепловизора. К ним относятся размер, материал корпуса, разрешение и ряд других параметров.
Оглавление:
Задачи и принцип работы тепловизора
Тепловизоры – это устройства, которые позволяют контролировать распределение температуры в определенном объеме. Их обычно применяют:
- в сфере медицины – например, для выявления злокачественных опухолей;
- в сфере ветеринарии – для контроля состояния здоровья у животных;
- в машиностроении и в сфере обработки металла, когда необходим точный контроль термических процессов;
- в сфере жилищно-коммунального хозяйства – например, для выявления повреждений водопроводной системы, а также для выявления утечек тепла;
- в сфере спасения людей – тепловизоры помогают находить людей под завалами;
- при тушении пожаров – с помощью этих устройств осуществляется выявление скрытых очагов потенциального возгорания;
- в военной сфере: тепловизионное распознавание целей – один из способов детектирования и идентификации противника (тепловизоры активно применяются в системах прицеливания).
Скачивайте и используйте уже сегодня:
10 шагов, которые помогут выбрать добросовестного подрядчика
Поможет сохранить бюджет и уложиться в сроки проекта
Любое тело, чья температура выше окружающей среды, излучает тепло. Тепловизионное устройство содержит сенсоры, которые способны улавливать длинноволновое излучение инфракрасного спектра. Происходит оптическая фокусировка инфракрасного потока и направление его на преобразователь. Аналоговый сигнал превращается в электрический импульс посредством изменения напряжения или сопротивления в приемнике.
В итоге электронный сигнал преобразуется в визуальную картинку, которую вполне возможно вывести на дисплей. То есть с помощью тепловизора появляется возможность различать волны инфракрасного спектра от различных объектов, причем невооруженным глазом такое излучение нельзя увидеть.
Спектральное цветное изображение позволяет оценить распределение степени нагрева (и даже точную температуру) объекта в различных его частях. Яркие краски (оранжевые, красные тона) свидетельствуют о высоком нагреве, более темные области (синие, зеленые) – это участки с низкой температурой.
Конструкция тепловизора
Тепловизор является сложным устройством только при описании. В реальности в нем не так уж и много составных частей:
- корпус и элементы управления;
- объектив с органами управления и фокусировки изображения (обычно это поворотный регулятор, как на фотоаппаратах);
- матрица;
- дисплей (обычно сенсорный);
- электронный блок управления;
- чип встроенной памяти;
- система матричного охлаждения (если требуется более высокая чувствительность распознавания инфракрасных образов).
Тепловизоры отличаются следующими характеристиками:
- дальностью улавливания инфракрасного излучения (тепловых потоков), а также углом, при котором происходит его распознавание;
- качественными параметрами матрицы (разрешением, погрешностью, контрастностью и пр.);
- параметрами эргономики (присутствие таких опций, как подсветка, лазерный указатель, цифровое масштабирование, также для возможности переноса данных на компьютер имеет значение объем встроенной памяти).
В России тепловизионное оборудование выпускается в соответствии со следующими государственными стандартами:
- ГОСТ Р 8.619–2006 (стандарт для методики проверки тепловизионных приборов).
- ГОСТ 53466-2009 (стандарт для технических требований к медицинским тепловизорам).
Виды тепловизоров
Рассматриваемые приборы подразделяются на следующие разновидности:
- устройства для наблюдения;
- измерительные тепловизоры;
- стационарные приборы;
- переносные детекторы;
- высокотемпературные теплоидентификаторы.
При этом по принципу своей работы данные приборы никак между собой не отличаются (инфракрасные лучи преобразуются в изображения в видимом спектре) – разница только в качестве матрицы и производительности электронного блока:
Приборы для наблюдения
Обычно оборудуются одноцветными экранами, которые обеспечивают наилучшую контрастность. Это позволяет эффективнее всего отслеживать людей и животных, например, в лесу. Данные устройства применяются спецподразделениями военных (спецназом), охотниками и охранниками, а также спасателями и исследователями природы. Подобные тепловизоры востребованы исключительно для наблюдения и детектирования излучающих объектов, поэтому средств определения точной температуры у них нет.
Приборы для измерения
Тепловизоры данного типа намного чувствительнее. Дисплеи у таких приборов уже цветные (не монохромные), где каждый цветовой оттенок соответствует степени нагрева. Как правило, эти устройства используются для точного определения температуры поверхности. Формируемая термограмма демонстрирует нагрев каждой конкретной точки на создаваемом визуальном образе.
Измерительные устройства востребованы для определения температуры какого-либо скрытого предмета без разрушения оболочек (тканей, материалов), скрывающих его, поэтому они весьма распространены в промышленности, строительстве, медицине и даже в археологии.
К этой же категории относятся визуальные пирометры. Это «тепловизоры-лайт», которые замеряют нагрев лишь в центральной точке изображения. На дисплей выводится тепловая диаграмма с относительно невысоким разрешением. Тем не менее, данного образа бывает вполне достаточно, чтобы определить области повышенного нагрева (или с аномально низкой температурой). Такие устройства часто применяют в быту.
Стационарные устройства
Это весьма мощные приборы, которые обычно оснащаются принудительным охлаждением матрицы. Как следствие, они имеют весьма габаритные размеры и большую массу, то есть не предназначены для транспортировки. Их обычно монтируют на производственных участках для того, чтобы отслеживать корректность протекающих производственных процессов. Определяемая («диагностируемая») температура находится в диапазоне -40…+2 000 °С.
Под принудительным подразумевается охлаждение жидким азотом. Это позволяет точно детектировать крайне высокие температуры (до нескольких тысяч градусов). Матрицы фотоприемников формируются из полупроводниковых пикселей.
Переносные приборы
Для изготовления данных устройств используются специальные кремниевые сенсоры. Переносные аппараты намного более компактны, нежели стационарные приборы, так как у них отсутствует система принудительного охлаждения. Однако благодаря своей уникальной матрице, они сохраняют высокую чувствительность. Как следствие, их часто задействуют для обследования труднодоступных мест.
Высокотемпературные приборы
Такие устройства бывают как переносными, так и стационарными. Они определяют нагрев выше +650…+1 000 °С, а некоторые модификации рассматриваемых тепловизоров способны распознавать температуру выше +1 200 °С и более. Основной функцией данных приборов является контроль котлов, печей, химических колонн и прочих объектов, работающих с высокой температурой (даже атомных реакторов).
Осталось только понять, какой тепловизор лучше. Разберемся в этом подробнее.
Какой тепловизор лучше для разных целей
Периметральные тепловизоры
Эти устройства относятся к классу охранных. От них не требуется точно измерять температуру – у них задачи иного плана. Эти высокочувствительные приборы ночного видения нуждаются в длиннофокусной оптике, чтобы на дальних дистанциях распознавать приближение объекта (потенциального нарушителя). Также весьма востребован широкий диапазон рабочей температуры, чтобы снизить до минимума любые ложные срабатывания интеллектуальных систем распознавания образов. Чем больше разрешение матрицы, тем более четкой будет картинка (но тем дороже и сам прибор).
|
Параметры |
Коэф. важности |
VOx |
α-Si |
Ферроэлектрик |
|
Уровень чувствительности |
10 |
10 |
4 |
5 |
|
Стабильность картинки |
9 |
10 |
4 |
6 |
|
Присутствие помех |
9 |
9 |
6 |
7 |
|
Частота съема информации |
6 |
6 |
9 |
7 |
|
Рабочий диапазон температуры |
10 |
10 |
5 |
4 |
VOx – микроболометр на основе оксида ванадия;
α-Si – микроболометр на основе аморфного кремния.
Тепловизоры для строительства и производства электрооборудования
Устройства широко применяются в ЖКХ – с их помощью легко и эффективно выявляются утечки в эксплуатируемых зданиях и сооружениях. Также теплодетекторы используются и в энергетике, где они помогают обнаруживать места в тепломагистралях, наиболее уязвимые с точки зрения возможного разрыва. Данная ИК-диагностика требует разрешения матрицы от 320x240 пикселей, кроме того, не лишней будет функция цифрового приближения (увеличения) формируемого изображения. В этом случае можно создавать термограммы с разрешением 640x480 и 1024×768 пикселей.
Российские климатические условия требуют от тепловизионных приборов повышенной чувствительности при работе в отрицательном диапазоне окружающей температуры. Имеется в виду, что тепловизор должен уметь эффективно распознавать предметы, излучающие минимум тепла, так как при аварии на морозе все очень быстро остывает.
А вообще, конечно же, отопительный сезон – это наилучшее время для обследования капитальных конструкций на предмет всевозможных утечек тепла (так как чем выше перепад температуры, тем проще обнаружить область излучения). Для уверенной детекции разница должна составлять 10-15 °C.
Наилучшие условия для обследования какого-либо объекта с помощью тепловизора создает ситуация полного штиля в отсутствии каких-либо осадков. При этом внутренняя температура находится на уровне не ниже +20 °С, а внешняя – -10 °С или ниже. При термическом обследовании в теплое время года для создания теплового напора рекомендуется использовать аэродверь. Вовремя обнаруженные утечки позволяют в год экономить до 15 % всего объема затрачиваемой энергии.
Медицинский тепловизор
Термография пока что не получила широкого распространения в медицине, несмотря на то, что уже давно применяется в данной сфере. Все дело в относительной дороговизне медицинских теплодетекторов, которые должны быть оснащены матрицами с разрешением от 384×288 пикселей (при частоте раскадровки – 30–60Гц) для формирования качественной картинки. Кроме того, значительная часть стоимости приходится на программное обеспечение.
Тепловизор для лесной охоты
Чтобы ответить на вопрос о том, какой тепловизор лучше для охоты, нужно обращать внимание на основные качественные рабочие характеристики данных устройств (чтобы иметь возможность сравнить их между собой):
- Разрешение. Этот параметр определяется числом теплочувствительных пикселей, содержащихся в болометре, и в данном случае демонстрирует параметры матрицы по вертикали и горизонтали (к примеру, 640x480 пикселей). Для формирования более четкой картинки настоятельно рекомендуется приобретать оборудование с повышенным разрешением. Это стандарты QQVGA, QVGA, а также VGA.
- Кратность объектива. Данный показатель – аналог зума для классических объективов. Но следует помнить, что чем выше кратность, тем хуже контраст и освещенность предмета. Обычно производители оснащают тепловизоры двух- или четырехкратными зумами, но можно найти и 8-кратный.
- Угол обзора. Это сектор, который можно рассмотреть без перемещения или поворота устройства.
- Частота обновления кадров (стандартная величина – 9–60 Гц). При обычном наблюдении данный показатель не представляет особой важности. Однако если вы охотитесь, то чем чаще осуществляется смена кадров, тем меньше размытость картинки (для прицеливания это уже имеет большое значение).
- Емкость АКБ. Стандартная батарейка поддерживает непрерывную работу прибора на протяжении 4-5 часов постоянного использования.
Последнее поколение охотничьих тепловизоров предусматривают наличие автоматической системы калибровки устройств, фиксацию видеоряда на карту памяти, а также возможность автоматической смены прицельной сетки. Более того, подобные устройства зачастую оснащаются лазерными дальномерами, GPS-системами, системами контроля уровня горизонта и пр. (ни один зверь не уйдет).
Выбирая более эргономичный и функциональный тепловизор, обращайте внимание на следующие параметры:
- габариты прибора;
- материал корпуса (как следствие, весовые характеристики) и конфигурация;
- кратность и степень просветления линзы;
- эффективность системы фокусировки и диаметр объектива;
- уровень энергопотребления;
- возможность установки дополнительного навесного оборудования;
- дополнительные опции.
Также стоит учитывать длительность эксплуатационного периода конкретной модели тепловизора. Желательно, чтобы оптика обладала влагозащитой самого высокого класса, кроме того, объектив должен иметь в комплекте влагозащитную крышку. Прицельные устройства должны прочно крепиться на стволе и хорошо переносить отдачу, не сбиваясь при выстреле. Чем больше карта памяти, идущая в комплекте, тем лучше (сейчас стандартные модели имеют объем памяти 64 Гб). Кроме того, желательно, чтобы устройство комплектовалось модулем Wi-Fi, чтобы имелась возможность оперативно передавать данные без смены карт памяти.
Как же в итоге понять, какой тепловизор лучше, и быть уверенным в том, что приобретено как раз то, что надо? Очень просто. Если устраивает формируемая картинка, значит, вы сделали грамотный выбор. Из-за того, что все технологии имеют тенденцию к удешевлению, такие приборы также становятся доступными для широких слоев потребителей. И теперь даже весьма продвинутую модель можно приобрести за вполне адекватные деньги.
