Тепловизоры что это такое


Тепловизоры. Разновидности и применение. Как выбрать. Особенности

Что такое тепловизор и для чего он нужен, как правильно выбрать тепловизор и на какие характеристики обращать внимание при покупке. Разновидности и в чём отличие от приборов ночного видения.

Тепловизор – измерительный прибор, который позволяет видеть тепловое (инфракрасное) излучение окружающих объектов в любое время суток, измерять температуру в любой точке на поверхности с точностью 0,1°С и выше. Основное предназначение тепловизора - бесконтактное измерение температуры объектов живой и неживой природы, поиск неисправностей оборудования и электрики, недочётов строительства. Тепловизионные камеры создают чёткие тепловые изображения, основываясь на разнице температур. А сложные алгоритмы простых с виду камер считывают с этих изображений температурные значения. Самые горячие места окрашиваются в красный, жёлтый и оранжевый цвета, холодные в синий и чёрный.

Популярность тепловизоры обрели благодаря возможности применения во всех отраслях жизнедеятельности человека. Самые популярные области применения это строительство, охота, медицина и промышленность. Всё чаще тепловизоры используются и в быту для обследования квартир и частных домов, позволяют находить места утечек тепла и неполадки в электрике.

Принцип работы тепловизора основан на регистрации и анализе температур поверхности объектов. У каждого из материалов своя отражающая и поглощающая инфракрасное излучение способность. Неравномерность нагрева одной и той же поверхности позволяет формировать картину распределения температуры на ней, ассоциируя цвет на дисплее с температурой. При этом температурное разрешение составляет величину 0,05-0,1 градуса. Особенности спектрального диапазона 8-14 мкм и 3-5,5 мкм, в котором работают тепловизоры, таковы, что приземные слои атмосферы наиболее прозрачны для данной длины волны, при этом обеспечивается наибольшая дальность наблюдения объектов, излучающих в диапазоне температур от -50 до +500 градусов. В данном диапазоне частот наименьшие помехи от атмосферных явлений — туман, дождь, снег, дым. 

Что видит тепловизор

Человеческий глаз видит очень маленькую часть электромагнитного спектра. Наши «детекторы» несовершенны, мы воспринимаем только видимый свет, инфракрасное излучение находится за пределами возможностей наших глаз. Видимый свет занимает диапазон длин волн электромагнитного излучении от 0,38 до 0,76 мкм, причем середина этого диапазона приходится на длину волны 0,55 мкм, которая соответствует максимуму солнечного излучения. Поскольку весь диапазон электромагнитного излучения простирается от ангстрем до сотен километров и фактически не ограничен ни «слева», ни «справа», человеческая цивилизация на протяжении своей технологической истории стремится освоить те диапазоны излучения, где глаз человека бессилен.

ИК-излучение находится в диапазоне между видимым светом и СВЧ- диапазоном электромагнитного спектра. Инфракрасное (ИК) излучение занимает диапазон длин волн от 0,76 до 1000 мкм. Основным источником инфракрасного излучения является тепло или тепловое излучение. Любой предмет с температурой выше абсолютного нуля (-273,15 °C или 0 градусов Кельвина) испускает излучение в ИК-области. Даже объекты, которые нам кажутся очень холодными, такие как кубики льда, испускают ИК-лучи. Иными словами, если бы глаз человека видел в ИК диапазоне, то мы могли бы оценивать температуру объектов, не прикасаясь к ним. 

Тепло солнечных лучей, костер или радиатор отопления - все это ИК-излучение. Хотя глаза его не видят, наша подкожная нервная система ощущает это излучение как тепло. Чем теплее объект, тем больше ИК-излучение он испускает. Инфракрасное излучение, исходящее от объекта, фокусируется объективом тепловизора на инфракрасном детекторе. Этот детектор передает сигнал в электронный блок для обработки изображения. Электронный блок преобразует сигналы, поступающие от датчика, в тепловизионное изображение, которое отображается в видоискателе, на стандартном мониторе или ЖК-дисплее. А за счёт преобразования инфракрасного изображения в радиометрическое, считываются температурные значения с тепловизионного изображения.

Интересный факт

Инфракрасное зрение животных
Человек многое «подсмотрел» у природы, создавая свои приборы и механизмы. В живой природе существуют естественные аналоги тепловизоров. Специальные органы, улавливающие тепловое излучение, имеются у ряда животных. Например, змеи используют молекулярный алгоритм обработки данных о внешнем мире. Эта сенсорная система, называемая ямками, позволяют из всего многообразия теплых предметов, существующих в окружающем мире, выбирать только те, что движутся и представляют определенный интерес для пропитания. Строение такого органа довольно простое. Рядом с каждым глазом есть отверстие диаметром около миллиметра, которое ведет в небольшую полость такого же размера. На стенках полости расположена мембрана, содержащая матрицу из клеток-терморецепторов размером примерно 40 на 40 клеток. Эти клетки реагируют не на «яркость света» тепловых лучей, а на локальную температуру мембраны. Орган шестого чувства змеи работает как камера-обскура, прототип фотоаппаратов. Мелкое теплокровное животное на холодном фоне испускает во все стороны «тепловые лучи» — инфракрасное излучение с длиной волны примерно 10 микрон. Проходя через дырочку, лучи локально нагревают мембрану и создают «тепловое изображение». Благодаря высокой чувствительности клеток-рецепторов (детектируется разница температур в тысячные доли градуса Цельсия!) и неплохому угловому разрешению, змея может заметить мышь в абсолютной темноте с довольно большого расстояния. Другой вариант «теплового» зрения есть у глубоководных кальмаров. Помимо обычных глаз по нижней поверхности тела кальмара расположены особые органы, улавливающие инфракрасные лучи. Их устройство схоже с обычным глазом, которые при этом имеет дополнительный светофильтр, поглощающий все остальные лучи, кроме инфракрасных, и расположенный перед преломляющей линзой-хрусталиком.

В процессе тепловизионной диагностики, а также при выполнении энергоаудита, с помощью тепловизора выявляют места с аномальным отклонением температур, то есть чаще всего используют прибор в качестве индикатора. Большинство тепловизоров могут не только получать тепловизионные изображения объектов, но и определять поверхностную температуру в отдельных точках.  

Выявляя «перегретые» элементы, тепловизор позволяет обнаруживать неправильно функционирующие узлы механических агрегатов, которые подвержены повышенному трению, дефекты контактных соединений, коммутационной аппаратуры и токопроводящих линий силового электрооборудования. В строительной сфере тепловизионная съемка используется для энергоаудита, проверки качества строительно-монтажных работ (в том числе для контроля правильности монтажа оконных блоков, теплоизоляции и пр.), поиска протечек и скрытых дефектов, выявления мест, где может появляться плесень, диагностики электросетей и коммутационного оборудования, проверки работы систем отопления и пр.

Классификация измерительных тепловизоров по применению:

  • для обследования электрооборудования и электрики;
  • для поиска утечек тепла-холода;
  • для поиска утечек газа/разливов нефти;
  • для контроля и автоматизации технологических процессов;
  • для научных исследований.

В наибольшей степени цена тепловизора зависит от разрешения ИК матрицы, температурного диапазона, дальности действия (большие германиевые объективы стоят дороже) и дополнительных измерительных функций. Самый недорогой тепловизор сегодня можно купить за 19000 рублей, за эту цену вы получите простой прибор, который подойдёт для повседневных нужд в быту. Самые дорогие модели - профессиональные тепловизоры с большой матрицей для энергоаудита, технической и промышленной диагностики стоят от миллиона и выше. Рассмотрим основные характеристики этих приборов.

Разрешение инфракрасного детектора – основная характеристика, определяющая функциональность конкретной модели и «результативность» термографирования. Самыми доступными по цене являются модели с разрешением 60х60, тепловизоры верхнего ценового диапазона имеют разрешение свыше 640х480. Важно не путать разрешение ИК-детектора с характеристиками встроенной камеры видимого диапазона и разрешением дисплея прибора.

Разрешение тепловизора – это количество отдельных «точек измерения» по горизонтали и вертикали, отображаемых на термограмме. Внешне похожие модели с одинаковым размером экрана, но с разным разрешением ИК-матрицы, в процессе съемки будут показывать похожие «картинки», однако при детальном рассмотрении термограммы на компьютере (или после распечатки полноформатного снимка) разница будет заметна – чтобы получить качество 120х120 при помощи тепловизора с разрешением 60х60 необходимо сделать 4 снимка с близкого расстояния. 

В большинстве случаев базовые модели с низким разрешением используются для оперативной диагностики электромеханического оборудования, коммутационной и электросиловой аппаратуры, поиска протечек, определения источников теплопотерь в помещениях и т.п. С задачами энергоаудита зданий высотой до 5 этажей успешно справляются модели тепловизоров разрешением 120х120. Для тепловизионного обследования крупных объектов обычно используют модели с разрешением 320х240 (для зданий до 16 этажей) и 640х480.

Тепловизоры с высоким разрешением позволяют получать «за один раз» термограммы высокого качества, однако, даже имея модель более низкого класса (со «слабым» разрешением), можно получить такие же результаты, выполнив серию снимков и «сшив» их при помощи соответствующего программного обеспечения (некоторые приборы имеют специальную функцию панорамирования, которая упрощает эту задачу).

Дополнительная «оптика» (сменные объективы) позволяют расширить возможности тепловизора, выполняя тепловизионное обследование общего плана с использованием широкоугольного объектива, такая оптика удобна, если объект находится вплотную к оператору и следует просматривать как можно большую площадь (научные исследования, строительство и энергетика). Для детальных снимков удаленных объектов или отдельных элементов (например, верхних этажей зданий, опор ЛЭП, дымовых труб, ИК съемка с борта вертолета) – применяя телеобъектив.

Следует учитывать, что широкоугольные объективы увеличивают «угол зрения» прибора, а телеобъективы – сужают.

В профессиональных тепловизорах ИК объектив является сложным узлом, включающим набор линз и зеркал из хрупких, дорогостоящих и требующих прецизионной обработки материалов типа кремния, германия и специальных ИК стекол. Основными параметрами объективов, которые важны для потребителя, являются фокусное расстояние и угол зрения.

Температурный диапазон, в котором тепловизор может выполнять измерения, (или диапазон контролируемых температур) определяет сферу применения прибора. Для термографирования зданий вполне подойдут тепловизоры с верхним температурным диапазоном до +100°C, для диагностики электроустановок и промышленных агрегатов требуются приборы, способные выполнять измерения до +350°C, а для проверки котлов, теплогенераторов и пр. необходимы более «высокотемпературные» модели (до +650°C). В литейной, стекольной, химической промышленности, в энергетике, где температуры могут достигать до +1200°C (или выше) используются модели тепловизоров с соответствующим температурным диапазоном.

Выбирая тепловизор, конечно же, следует «оставлять» определенный «температурный запас», однако чрезмерно завышать требования к температурному диапазону не стоит - это неразумное расходование средств.

Чувствительность – это величина минимального температурного перепада, которую способен определять тепловизор. От этой характеристики зависит «контрастность» получаемого изображения. Для энергоаудита вполне достаточно чувствительности в 0,1°C. Для обнаружения «перегретых» узлов электросилового или механического оборудования могут использоваться и менее чувствительные модели. Повышенная чувствительность требуется для выявления участков с повышенной влажностью, протечек, скрытых дефектов и т.п.

Точность измерений (погрешность). Почти все тепловизоры (с неохлаждаемой болометрической матрицей) обеспечивают точность измерений не ниже 2%, что вполне достаточно для решения большинства задач по диагностике и энергоаудиту. Более высокую точность обеспечивают модели с азотным охлаждением, которые чаще используются для научных исследований и при контроле технологических процессов.

Спектральный диапазон. Для выполнения большинства задач (например, по термографированию зданий) используют тепловизоры со спектральным диапазоном 7-14 микрон. Съемку зданий со сплошным остеклением обеспечивают модели со спектральным диапазоном 3-5 мкм (с охлаждаемой матрицей), которые позволяют определять поверхностную температуру стеклоподобных объектов и при этом не учитывают их отражающую способность.

Размер экрана тепловизора имеет значение при оперативном тепловизионном обследовании, когда нужно быстро и без ошибок выявить неисправность на месте. Для энергоаудита эта характеристика важна не в такой мере, ведь при составлении отчетов качество снимков определяется только разрешением ИК-датчика.

Большинство тепловизоров (кроме бюджетных моделей) оснащаются встроенными видеокамерами с функцией сохранения изображения, благодаря чему имеется возможность наложения (полного или в режиме «картинка в картинке») изображений инфракрасного и видимого спектров. Модели верхнего ценового диапазона позволяют производить видеозапись.

Для более эффективной обработки результатов тепловизионной диагностики полезными оказываются функции аннотирования термограмм, а также их позиционирование (с использованием встроенного компаса или GPS). Для диагностики и выявления мест образования плесени оказываются востребованными функции температурной сигнализации и обнаружения участков с максимальными и минимальными температурными показателями.

Выбирая тепловизор, в обязательном порядке следует ознакомиться с возможностями программного обеспечения (если оно поставляется в комплекте с прибором), или же приобрести специальный софт отдельно.

Производителей тепловизоров с каждым годом становится всё больше, конкуренция растёт, появляются новые бренды, но не все они заслуживают внимания. Перечислим несколько брендов, которые вы смело можете покупать, не переживая за потраченные деньги. Инвестиции в надёжное и качественное оборудование окупятся.

FLIR Fluke Testo Guide Infrared Pulsar Pergam

Компания FLIR является одним из пионеров в разработке и производстве тепловизионной техники. Первая тепловизионная камера была продана в 1965 году компанией, которая впоследствии стала известна как FLIR Systems. Она была разработана для осмотра высоковольтных линий электропередачи. Компания FLIR прошла длительный путь развития и ведет свою историю от шведской фирмы AGEMA Infrared Systems (основана в 1958 г., тогда фирма AGA). Ее продукция – тепловизионные камеры более 60 лет работают по всему миру и используются в самых разных областях. Применяются для технической диагностики и задач обеспечения безопасности предприятий до проведения научных исследований и медицинской диагностики. В 1997 г. произошло расширение фирмы AGEMA Infrared Systems путем ее слияния с крупнейшими производителями ИК аппаратуры в США – фирмами FLIR и Inframetrics, так образована компания FLIR Systems. В 2004 г. в состав FLIR Systems вошла компания Indigo Systems – ведущая компания в области разработки детекторов и специализированного программного обеспечения (ПО). Сегодня объёмы производства компании FLIR занимают от 60 до 75% всего мирового рынка тепловизоров. А сами тепловизоры FLIR считаются одиними из лучших в мире. Именно с этих тепловизоров и начиналась история компании ПЕРГАМ, когда в 1996 году мы продали первый тепловизор FLIR в Москве.

Fluke Corporation - мировой лидер в производстве, продаже и обслуживании электронных измерительных приборов и программного обеспечения. Тепловизоры Fluke - это качественные, надёжные, безопасные и лёгкие в применении приборы, необходимые для инженерных и электрических работ, требующих высокой точности и качества измерений. Тепловизоры Fluke хорошо известны в России и востребованы среди профессионалов. Все камеры соответствуют стандартам Fluke по прочности, надежности и точности. Приборы предназначены для повседневного использования в любых условиях, для точных и обстоятельных обследований, качество и надёжность проверено временем и тысячами покупателей. Универсальные приборы базового уровня оснащены минимальным набором опций, матрицы от 120x120 до 160x120 пикселей, средняя цена от 100 до 150 т.р. Тепловизоры Флюк Professional Series или экспертной серии Expert Series позволяют получать изображения с разрешением 1024 × 768 пикселей на большом экране. Ассортимент моделей покрывает практически все потребности строительной и промышленной отраслей, а тепловизоры с детектором газа подойдут для применения в нефтегазовой сфере. С момента своего основания в 1948 г. компания Fluke принимала участие в развитии рынка технологий по тестированию и диагностике неисправностей. Эти направления особенно важны в производственных и обслуживающих отраслях. Каждое новое предприятие, офис, больница или завод - потенциальные потребители продукции Fluke.

Testo – известный во всём мире немецкий производитель контрольно-измерительного оборудования для систем вентиляции, кондиционирования, отопления, энергетики, нефтегазовой, строительной, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности. История компании начинается с разработки первого медицинского термометра в 1957 году. В 2006 году компания открыла официальное представительство в Российской Федерации. С 2008 года тепловизоры Testo начинают завоёвывать рынок. Сегодня тепловизоры компании Тесто незаменимы для обнаружения утечек тепла в зданиях, поиска скрытых строительных дефектов. В промышленности и электрике они помогают диагностировать неисправности и вовремя предотвращать выход из строя оборудования. Компания testo предлагает широкий ассортимент современных тепловизионных камер для проведения тепловизионных обследований различных объектов, проведения энергоаудитов и диагностики состояния оборудования и НИОКР. Немецкая педантичность, точность и аккуратность стали залогом качества тепловизоров Testo, которые заняли свою нишу в области тепловизионного оборудования. Это действительно надёжные и качественные приборы, которые не ломаются и работают на совесть, они неприхотливы в обслуживании, адаптированы для применения в непростых российских условиях. По цене чуть дешевле аналогов от FLIR и Fluke. По качеству ничем не уступают, а брутальный дизайн выбран специально для того, чтобы подчеркнуть надёжность приборов.

Wuhan Guide Infrared Co., Ltd. - единственный китайский разработчик и производитель тепловизионного оборудования, покрывающего все сферы применения. Компания основана в 1999 году, имеет собственные заводы и даже создала целы индустриальный парк Guide площадь которого ни много ни мало 133 400 квадратных метров. На территории парка расположены все производственные мощности компании, международный научно-исследовательский центр, симуляционная лаборатория и жилые комплексы для сотрудников. В ассортименте компании сотни продуктов: коммерческие системы тепловизионного видеонаблюдения, измерительные тепловизоры, правительственные тепловизионные системы, линзы ночного видения, тепловизионные модули, тепловизоры для пожарных, тепловизионные сетевые камеры, тепловизионные бинокли и монокуляры, системы ночного видения. Компания имеет сертификат ISO9001, сертифицирована в соответствии со стандартом CE и GJB9001A. Во всех подразделениях Wuhan Guide, включая не так давно открытую в Европе компанию EUNIR Systems NV (Бельгия), работает более 1500 сотрудников. На счету китайской компании Wuhan Guide более 40 государственных и международных патентов (в их числе «GuideIR», «MobIR» и «Thermo Pro», «EasIR»), 15 торговых марок и 9 авторских прав на программное обеспечение для тепловизоров. Тепловизоры Guide – практичные и надёжные приборы по адекватной цене с хорошим функционалом. Компания «ПЕРГАМ» является эксклюзивным дистрибьютором Wuhan Guide Infrared на территории Российской Федерации.

Бренд Pulsar (Пульсар) принадлежит компании Yukon Advanced Optics Worldwide. Тепловизоры, прицелы и монокуляры Pulsar пользуются огромным спросом у охотников во всём мире. Это одни из лучших приборов на рынке по потребительским качествам и цене. Компания Yukon Advanced Optics Worldwide основана в 1998 году на базе двух частных предприятий. Первое - производственное объединение в Республике Беларусь, которое с 1991 года занималось выпуском зрительных труб, второе - компания, занимающаяся продажей оптики, расположенная в штате Техас, США. На старте компания продавала дневные оптические наблюдательные приборы (зрительные трубы и бинокли) под маркой Yukon. Ассортимент рос, начали выцпускать приборы ночного видения и прицелы NVRS. Широкая линейка ПНВ и стала основой торговой марки компании - Pulsar. Сегодня Yukon Advanced Optics Worldwide - это крупнейший производитель наблюдательной оптики для гражданского рынка, в ассортименте компании: цифровые прицелы ночного видения, цифровые лазерные дальномеры, дневные оптические прицелы, тепловизионные приборы, ночные насадки на дневные прицелы, ифровые прицелы с лазерным дальномером, тепловизионные прицелы и насадки, бинокли и очки ночного видения. Компания представлена более чем в 70 странах мира.

Компания «ПЕРГАМ» основана в 1996 году. Занимается поставкой и производством оборудования для технической и промышленной диагностики. Всё начиналось с продажи тепловизоров компании FLIR, за 22 года компания превратилась в одного из ведущих поставщиков большого ассортимента оборудования неразрушающего контроля. Наладили производство собственного оборудования под брендом ПЕРГАМ: сегодня мы производим тепловизоры для систем охранного наблюдения, медицинские тепловизоры и тепловизионные камеры для автомобилей, катеров и спецтехники. Производим гиростабилизированные тепловизионные системы для вертолётов и легкомоторных самолётов, телескопические мачты для коммуникаций и видеонаблюдения, мобильные быстровозводимые комплексы наблюдения, тепловизионные модули. Разработали уникальное оборудование для поиска утечек газа ДЛС-ПЕРГАМ. Занимаемся внедрением тепловизионных систем безопасности и видеонаблюдения. В нашем арсенале военные тепловизоры и профессиональные системы двойного назначения. Охрана государственных границ и важных коммерческих объектов, морских портов и аэропортов, специальные операции, наблюдение с воздуха, а также научные исследования и разработки — это лишь небольшая часть проектов, где используется наше оборудование.

Поскольку тепловизор – это универсальный прибор для измерения температуры и анализа тепловых полей, вы можете испытывать сильное искушение применить его для решения максимального числа измерительных и диагностических задач. Это первая мысль, от который вы должны избавиться при выборе камеры. При покупке тепловизора, первое, что следует чётко представлять – основные области его дальнейшего применения, второе – определиться с бюджетом.

Тепловизоры для охраны периметра

В отличие от измерительных, охранные тепловизоры не измеряют температуру объектов, у них другие задачи. Применение тепловизора в качестве «дальнобойного» и высокочувствительного прибора ночного видения потребует от вас приобретения длиннофокусной оптики, но не требуется функций измерения температуры. Охранный тепловизор должен давать чёткие изображения нарушителя на больших расстояниях при максимальном рабочем диапазоне температур, чтобы исключить ложные срабатывания охранных систем. Обращайте внимание на разрешение матрицы тепловизора, чем она больше, тем чётче картинка, но и дороже сам тепловизор. Вот наиболее подходящие модели и параметры тепловизоров для охраны периметра:

Параметры Важность VOx

α-Si

Ферроэлектрик

Чувствительность

10 10 4 5

Стабильность изображения

9 10 4 6

Шумность изображения

9 9 6 7

Частота съема информации

6 6 9 7

Рабочий температурный диапазон

10 10 5 4
  • VOx – микроболометр на оксиде ванадия
  • α-Si – микроболометров на аморфном кремнии
Модели:
  • поворотная тепловизионная система РТР-100Ф с дальностью обнаружения человека до 3000 метров;
  • мультисенсорная система PTP-225М с разрешением 640 х 480 для охраны особо важных объектов;
  • гиростабилизированная оптико-электронная система видеонаблюдения PERGAM S140 на базе тепловизора с разрешением матрицы 640×512 пикселей;
  • охранный российский тепловизор ТИТАН Ex для установки во взрывоопасных зонах.

Простые недорогие тепловизоры до 100000 рублей

К простым недорогим приборам для повседневных нужд (тепловизионное обследование квартиры, дачи, дома, проверка электрики, поиск неисправностей в проводке автомобиля, тёплых полов и т.д.) можно отнести модели:

  • миниатюрный тепловизор для смартфона FLIR One Pro с матрицей 160х120 пикселей;
  • влагомер со встроенным тепловизионным модулем FLIR MR160 с матрицей 80х60;
  • Guide BritIR B0 - недорогой тепловизор для обследования электроники и электропроводки;
  • бюджетный тепловизор testo 865 с матрицей 160 x 120 пикселей для технического обслуживания и монтажных работах в строительстве и промышленности.

Тепловизоры для строительства и электрооборудования

Обследование тепловизором зданий и сооружений позволяет выявить утечки тепла в здании, в энергетике - найти причины неисправностей электрооборудования. Для ИК диагностики в строительстве и энергетике оптимальным выбором будут камеры с разрешением матрицы от 320 x 240 пикселей и функцией цифрового увеличения изображения, которая позволяет увидеть больше деталей и создавать термограммы с разрешением 640 x 480 и 1024 × 768 пикселей.

В условиях российского сурового климата важным параметром является диапазон рабочих температур окружающей среды, поскольку обследование строительных объектов чаще проводят в зимний период, когда разница температур в помещении и на улице максимальна. Очень часто температурные неоднородности слишком малы, величиной в несколько градусов, именно поэтому отопительный сезон - это идеальное время для обследования зданий. Чем больше перепад температур, тем проще обнаружить потери энергии. Перепад температур между внутренним и наружным воздухом при тепловизионном обследовании зданий должен быть не менее 10°C - 15°C. Чем выше перепад температур, тем точнее результаты обследования. Идеальные условия для тепловизионного обследования - это ясный безветренный вечер, температура в помещении +(20-25)⁰С, а внешняя температура – (0-10)⁰С или ниже. Если планируете обследовать дом или коммерческий объект в тёплое время года, когда перепад температур минимален, рекомендуем использовать аэродверь для создания дополнительного теплового напора. По данным министерства энергетики, устранение дефектов, обнаруженных при обследовании ограждающих конструкций зданий может сократить энергетические расходы минимум на 15%. Для энергоаудита зданий и предприятий подойдут модели:

  • FLIR T1020 - профессиональный тепловизор для энергоаудита с ик-матрицей 1024 × 768 пикселей;
  • FLIR T540 - тепловизор с дальномером, съёмным объективом и встроенным GPS, матрица с разрешением 464 x 348 пикселей;
  • профессиональный измерительный тепловизор Guide C400 с GPS и Wi-Fi, матрица 400×300 пикселей;
  • тепловизионная камера Guide C640 Pro с матрицей 640×480, диапазон измерения температур от -20 до +2000ºC, большой выбор сменных объективов с чувствительностью F1.0 и F1.1;
  • тепловизор Fluke TiX1000 с матрицей 1024 × 768 пикселей, 32-кратным зумом, чувствительностью ≤ 0,05 °C;

Тепловизоры с каждым годом стремительно дешевеют, становятся доступны для широкого круга потребителей. Если раньше они стоили несколько десятков тысяч долларов и были доступны только для военных и крупных компаний, то сегодня самый дешевый тепловизор у нас можно купить за 19900 рублей. Если вам нужен измерительный или охранный тепловизор, пирометр со встроенным ИК-модулем, система видеонаблюдения на базе тепловизионных модулей с высоким разрешением, обращайтесь, поможем сделать правильный выбор.

www.pergam.ru

Тепловизор что это? Его назначение, характеристики и выбор

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

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

Каждый из них соответствует определенной температуре.

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

Назначение тепловизора и принцип действия

Сферы применения тепловизоров очень обширны:

• Медицина.

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

• Ветеринарный контроль.

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

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

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

• МЧС – для поиска пострадавших.

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

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

• Военное дело.

Используются для идентификации противника в условиях недостаточной видимости.

Усовершенствованные варианты тепловизоров встраиваются в системы наведения.

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

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

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

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

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

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

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

Устройство и характеристики

Конструкция большинства тепловизоров ограничивается наличием следующих элементов:

• Корпус с элементами управления, например, кнопками.

• Объектив с защитной крышкой и органом фокусировки изображения.

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

• Датчик (матрица).

• Дисплей.

• Электронная система и программное обеспечение.

• Встроенная память.

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

Основные характеристики прибора:

• Угол и дальность обзора.

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

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

К тепловизионному оборудованию применяются следующие государственные стандарты:

• ГОСТ Р 8.619–2006 – методика проверки приборов.

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

Материал

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

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

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

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

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

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

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

Размеры и вес

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

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

Класс защиты тепловизоров

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

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

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

Разрешающая способность

Важность разрешающей способности инфракрасного датчика кроется в степени детализации изображения:

• Базового уровня: до 160х120 пикселов.

• Профессиональные: 160х120 – 640х480 пикселов.

• Экспертного класса – более 640х480 пикселов.

Калибровка, поверка и погрешность

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

Поверка подразумевает под собой следующие действия:

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

• Замер углового разрешения.

• Проверка диапазона измеряемых температур.

• Определение максимальной температурной чувствительности и неравномерности чувствительности по полю.

• Определение сходимости результатов.

Измерительные тепловизоры должны подвергаться периодической калибровке.

Современные модели оснащаются специальной шторкой, которая надвигается на матрицу.

По ее известной температуре и производится калибровка.

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

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

Виды тепловизоров и цена

Приборы классифицируются по функциям, которые они выполняют:

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

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

Иными словами, позволяет оценить температурное распределение на участке исследования.

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

По типу исполнения прибор может быть:

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

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

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

По назначению тепловизор бывает:

• Строительный – используется для поиска тепловых потерь зданий.

Их измерительный диапазон – до 350°С.

Стоимость начинается от 50 тыс. рублей.

• Охотничий.

Популярен также среди охранных агентств.

Зачастую имеет встроенный дальномер.

Представляет собой ручной, либо нашлемный монокуляр для наблюдения.

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

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

• Промышленный.

Относится к самым точным тепловизионным приборам.

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

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

Их температурный диапазон – более высокий.

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

Стоимость качественных моделей более 1 млн. рублей.

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

Стоит армейский прибор от 150 тыс. рублей.

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

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

Стоимость – от 500 тыс. рублей.

• Бытовой.

Применяется для домашних нужд в несложных эксплуатационных условиях.

Стоимость – от 20 тыс. рублей.

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

Его еще называют мобильный тепловизор.

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

Лазерный тепловизор – ошибочное название пирометра с лазерным целеуказателем.

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

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

Как выбрать тепловизор?

При выборе тепловизора необходимо ориентироваться на следующие параметры:

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

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

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

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

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

• Наличие дополнительных объективов.

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

• Эргономика и хранение данных.

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

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

• Full IR – полноэкранная инфракрасная картинка.

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

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

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

• Full Visible Light – обычные фотоснимки.

Что нужно знать о тепловизорах?

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

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

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

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

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

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

Производители тепловизоров

Среди производителей тепловизионных приборов заслуженное внимание уделяется следующим:

  • PULSAR,
  • FLUKE,
  • FLIR,
  • ПЕРГАМ,
  • OPGAL,
  • COX,
  • Seek Thermal,
  • TESTO,
  • Torrey Pines Logic,
  • GUIDE.

instrumentn.ru

Что такое тепловизор?

Если формулировать предельно коротко, то тепловизоры позволяют видеть не отраженное, как это делают «традиционные» приборы ночного видения, а собственное инфракрасное излучение объектов.

Современные тепловизионные приборы позволяют обнаружить человека, животное или работающую технику в густых зарослях, под прикрытием маскировки или даже в полной темноте. Более того, они способны увидеть свежие следы людей и автомобилей или нарушенный слой почвы.

Любой объект, как живой, так и неживой, излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот, среди них есть волны в инфракрасном спектре, которые обычно называют «тепловым излучением». Очевидно, что интенсивность такого теплового излучения напрямую зависит от температуры объекта и практически не зависит от условий освещенности в видимом диапазоне.

Короче говоря, тепловизор — это устройство, позволяющее визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта.

Вопреки ожиданиям, тепловизор устроен просто: специальный объектив, тепловизионная матрица и электронный блок обработки сигнала. Принцип его действия основан на способности некоторых материалов фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне.

Посредством оптического прибора, в состав которого входят линзы, изготовленные с применением редких металлов, прозрачных для инфракрасного излучения (таких как германий), тепловое излучение объектов проецируется на матрицу датчика, чувствительного к инфракрасному излучению.

Далее сложные микросхемы считывают информацию с датчиков и генерируют видеосигнал: разной температуре наблюдаемого объекта соответствует определенный цвет изображения.

Самым дорогим элементом тепловизора является специальный объектив. Дело в том, что его нельзя сделать из обычного стекла, так как оно не пропускает инфракрасное излучение в той части спектра, где работает тепловизор. Как уже говорилось, для изготовления объективов применяется редкий и дорогой материал — германий.

Цена объектива составляет около половины цены всего прибора. Именно это не позволяет надеяться на его удешевление в ближайшее время. Замена этому материалу активно ищется, но пока перспективы туманны.

Вторым по порядку в тепловизоре является тепловизионная матрица, которая дает возможность увидеть невидимое тепловое излучение. Каждый элемент матрицы (пиксель) состоит из отдельного терморезистора. При его нагревании сопротивление внутри терморезистора меняется, что фиксируется «мозгом» матрицы и переводится в видимое изображение.

Основные технические характеристики тепловизора: тип матрицы, ее чувствительность, фокусное расстояние, углы обзора и температурный диапазон работы. Тепловизионные матрицы не могут похвастаться большим разрешением, лучшие из них сейчас имеют разрешение 640х480 пикселей, что в 1,5–2, 0 раза хуже, чем ПНВ второго-третьего поколения и в десятки раз хуже любого простенького фотоаппарата.

Довольно часто используется конфигурация совместного использования тепловизора и видеокамеры, что позволяет получать изображение объекта в «расширенном» диапазоне объединенных спектров — инфракрасного и видимого, а при неблагоприятных условиях (например, нет освещения объекта) наблюдать объект хотя бы в одном из диапазонов.

Современные тепловизоры делятся на два класса. Первый — с охлаждаемой матрицей, с криогенными охладителями, что дает возможность создавать высокочувствительные приборы с большим разрешением. Их минусы — большой вес (более 30 кг), огромная цена (сотни тысяч долларов) и небольшой ресурс охлаждающей системы (несколько тысяч часов). Обычно такие приборы используются стационарно или устанавливаются на технике.

Второй класс — это приборы с неохлаждаемой матрицей. Они на порядок дешевле, могут изготавливаться в виде компактных приборов небольшого веса и поэтому сегодня занимают более 90 % рынка тепловизоров. К тому же они имеют гораздо больший ресурс и начинают работать сразу после включения.

Сегодня тепловизоры широко применяются в медицине, при контроле над состоянием коммуникаций, зданий, газопроводов и др., однако главными «пользователями» остаются армия и спецслужбы. Находят они применение и на охоте.

Причем, их применение на Охоте может быть весьма разнообразным. Ими можно пользоваться не только ночью, но и в условиях с ограниченной видимостью, например, в туман. И совершенно очевидно, что такой прибор будет весьма полезен при поиске подранков и добытых трофеев. У охотников безусловный интерес вызывают приборы второго класса. Они компактны и, что немаловажно, работают долго.

Перед применением, особенно в разных погодных и климатических условиях, он требует тщательной и точной настройки, иначе качество изображения будет неважным. При этом его цена остается достаточно высокой. Сегодня вряд ли найдется пригодный для Охотничьих целей тепловизор ценой менее 2–3 тысяч долларов, а на хорошие приборы цены вообще не опускаются ниже 4–5 тысяч «зеленых».

КУПИТЬ тепловизор для Охоты

zapal.by

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, что это такое и "с чем его едят"

Еще с самого начала я приметил три резиновые заглушки на ручке. Две были видны, а одна была под наклейкой. Естественно первым делом я их отковырнул. Но был реально удивлен, так как оказалось, что под ними крепежа нет, просто отверстия О_о. Единственное что отвинчивается для разборки корпуса, это винт в нижней части.

Перед дальнейшей разборкой я бы советовал убрать детей подальше, так как будете ругаться громко и долго. Слова будут типа таких — Да какой же это нехороший человек такое собрал. Объясню. Передняя часть крепится при помощи защелок, которые ОЧЕНЬ тугие, а так как прибор стоит почти 300 долларов, то это добавляет некоторую остроту ощущениям. Особенно когда разбираешь первый раз и без подсказок.

Как оказалось, внутри довольно много свободного места. Передняя часть соединяется с остальными узлами только при помощи экранированного шлейфа (помним что устройство имеет сертификат) и проводов к кнопке и батарее.

Дальше хуже. Переднюю часть прибора снять оказалось еще тяжелее. В итоге мне пришлось применить силу и попытаться открыть конструкцию разделяя половинки корпуса. после очередного громкого щелчка половика корпуса отделилась, а снять переднюю часть со второй половинки оказалось уже делом техники. В итоге я получил такой вид разобранного прибора.

Несколько слов о спусковой кнопке. Сделана она довольно неплохо, но она мягкая, хотя и с заметным щелчком. Для удобства фотографирования это конечно хорошо, так как понятно, что никакого оптического стабилизатора изображения здесь нет. Но с другой стороны ее легко нажать случайно. Сначала я для отмены нажимал кнопку на панели управления, но потом выяснил, что для этого достаточно нажать на спусковую кнопку еще раз, хоть здесь подумали об удобстве.

В дальнейшем я думаю добавить небольшую пружинку, чтобы немного увеличить жесткость кнопки, надо только подумать как это лучше сделать, так как разбирать прибор не очень удобно. Снизу корпуса присутствует гайка для установки прибора на штатив, а так как снизу расположен крепежный винт с гайкой (хорошо что винт вкручивается не в пластмассу), то мне кажется эта конструкция довольно неплохой.

Разобрать устройство можно не прибегая к помощи паяльника, все разбирается как конструктор. В итоге часть с электроникой отделяется от остального корпуса.

Дальше я будут рассказывать об отдельных узлах всей этой конструкции. Часть, которая занимается математикой и отображением информации. Если бы не провода, зафиксированные термоклеем, то я бы поставил твердую 5, но так как производитель сэкономил на разъемах, то скорее 4 балла. Плата собрана очень аккуратно, все чисто и красиво, хотя мелкие нюансы присутствуют.

1. «сердцем» устройства является 32 битный ARM микроконтроллер семейства STM32F207VE на ядре Cortex®-M3. Так как микроконтроллер занимается не только математикой, а и выводом на экран и микшированием изображения, то его мощность никак не кажется излишней.

2. В устройстве стоит два кварцевых резонатора, основной на частоту 8МГц и «часовой». Вот этот часовой кварц могли бы и как то закрепить, потому как при ударе он отвалится первым.

3. Также на плате был обнаружен операционный усилитель MCP6002. Что он здесь делает, понятия не имею.

4. Так как прибор содержит встроенные часы, то присутствует и батарейка для их питания. Тип батарейки — CR1220.

Насколько я понял, это узел питания, а вернее стабилизаторы для питания различных узлов устройства.

Разбираем дальше. Открутив четыре небольших самореза я получил доступ к передней панели, экран мне чем то напомнил экраны для Ардуино, возможно это он и есть. Под экраном нет ничего интересного, несколько мелких резисторов и все.

Судя по подключению кнопок используется довольно известное решение с подключением клавиатуры к АЦП процессора. Т.е. нажатие кнопок меняет напряжение на входе процессора и по изменению напряжения процессор узнает какую из кнопок нажали. Исключением является кнопка включения/выключения. Сделано это потому, что в спящем режиме АЦП отключен.

Плата процессора при помощи шлейфа соединена с платой матриц.

На этой плате также установлен слот для установки карты памяти и видеоконтроллер AL422B производства Averlogic.

Выглядит модуль довольно монолитно и аккуратно. Две платы и пластмассовая рамка, на которой собственно все собрано.

По задумке разработчиков, для разделения плат присутствует разъем. но при попытке его разделить я отломал одно из «ушек» защелки, хотя это далеко не первый мой разъем такого типа, подозреваю что изначально он был поврежден. На качестве фиксации шлейфа это особо не отразилось, но дальнейшую разборку я производил уже без отключения шлейфов. Я мог конечно отключить его, но представив проблему сборки всего этого обратно. передумал.

Дальше пришлось разбирать «как есть». Заодно увидел на плате датчик температуры 18B20 производства Dallas. Собственно его показания я и видел в меню настроек. Так как для нормальной работы прибора необходима информация о температуре матрицы, то для этого внутри и установлен датчик. Из положительных моментов, хорошо что не поставили какой нибудь терморезистор или диод, как в одном из моих прошлых обзоров. Кстати. В некоторых приборах. для улучшения характеристик, применяется охлаждение матрицы, но это совсем другой класс приборов, когда цена прибора сопоставима с ценой машины.

Вот я и добрался до ИК матрицы. Выглядит она очень просто, небольшой черный квадратик с 24 выводами. Черное это защитная пленка, прозрачная в тепловой спектре излучения. Ниже видно линзу объектива. на вид она не просто непрозрачна, а еще и зеркальная. Дело в том, что обычное стекло не пропускает тепловое излучение, поэтому оптику для тепловизоров делают из несколько других материалов. Как пример, фото руки через стекло.

Википедия пишет что — Поскольку обычное оптическое стекло непрозрачно в среднем ИК диапазоне, оптику тепловизоров делают из специальных материалов. Чаще всего это германий, но он дорог, поэтому иногда используют халькогенидное стекло, селенид цинка или даже полиэтилен. В лабораторных целях оптику также можно делать из некоторых солей, например поваренной соли, также прозрачной в требуемом диапазоне длин волн. Судя по тому что я вижу, а также информации найденной в других источниках, могу предположить, что здесь оптика изготовлена из германия.

Вообще объектив для тепловизоров это довольно дорогая штука. Например защитное стекло (хотя формально это не стекло) из германия для фирменного тепловизора стоит примерно как обозреваемый прибор.

На плате ИК матрицы обнаружены пара операционных усилителей LTC2050HV и один неизвестный компонент с маркировкой ltxt.

Остальные компоненты особого интереса не представляют. Плата также собрана очень аккуратно, внешне претензий у меня не возникло.

Вторая камера гораздо проще. Внешне похожа на камеру от первых мобильных телефонов с камерами. Впрочем может быть что она таковой и является. Камера прижимается пластмассовой рамкой, рамка не симметричная, потому при сборке надо быть внимательным. Не болтается, прижата очень прочно.

Камера реально очень маленькая, снизу защищена металлической пластинкой.

Перед просмотром этого фото я рекомендую любителям фонариков отойти от экранов, так как они могут испытать некоторый шок… Часто говорят, что бы китайцы не сделали, все равно получается фонарик. Здесь ситуация диаметрально противоположная. В мире существует много хороших малогабаритных и ярких светодиодов, но поставить для подсветки такой светодиод надо еще постараться. Я не знаю сколько люмен у него световой поток, но светодиоды на передних панелях некоторых устройств светят гораздо ярче. Однозначно надо менять, потому как это что угодно, но не подсветка.

В конце я решил попробовать немного доработать конструкцию. Хотя это скорее не доработка, а небольшой эксперимент. Выше я писал, что при наблюдении присутствует сдвиг изображений относительно друг друга, так как камеры стоят не на одной оси. В качестве проверки я приклеил тоненький кусочек скотча под нижнюю часть камеры, чтобы немного приподнять ее нижний край. Но мысль у меня несколько другая. Хочется добавить возможность ручной регулировки положения камеры. Как по мне, то это очевидное решение, но пока я не знаю как это лучше сделать. Хочется чтобы внешне это не сильно выделялось, пока думаю.

Все, собираем прибор в обратном порядке. Собирается он гораздо проще. Сложили половинки, защелкнули переднюю и заднюю часть, не забыли про ремешок на руку, прикрутили винтик внизу. Для полной разборки прибора использовалась отвертка и специально затупленный скальпель.

mysku.ru

Тепловизоры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

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

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

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

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

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

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

Классификация

Тепловизоры делятся на несколько видов по различным признакам.

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

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

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

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

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

Работа и конструктивные особенности

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

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

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

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

Части и элементы тепловизора

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

Другими составными частями прибора являются:

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

10* — Программное обеспечение

Объективы

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

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

Дисплеи

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

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

Органы управления

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

Хранилище данных

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

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

Создание отчета и программное обеспечение

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

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

Сфера применения тепловизоров

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

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

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

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

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

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

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

Существуют два главных вида термографии:
  1. Телетермография.
  2. Контактная холестерическая термография.

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

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

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

electrosam.ru


Смотрите также

Календарь

ПНВТСРЧТПТСБВС
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Мы в Соцсетях

 

vklog square facebook 512 twitter icon Livejournal icon
square linkedin 512 20150213095025Одноклассники Blogger.svg rfgoogle