Тепловізори: побачити невидиме
Що таке тепловізор?
Тепловізор або тепловізійна камера – пристрій для безконтактного визначення розподілу та змін температур окремого об'єкта або окремої області без додаткової підготовки. Виконання вимірювань можливо навіть в умовах повної темряви, оскільки рівень освітленості навколишнього простору не має значення.
Тепловий розподіл парового локомотива
Будь-який об'єкт з температурою вище нуля є носієм електромагнітного випромінювання. Тепловізор фіксує це випромінювання, подібно до того, як звичайна камера фіксує видиме світло. Він фіксує інфрачервоний діапазон електромагнітного спектру (0,9-14 мкм). Такі ж інфрачервоні матриці використовуються у виробництві фото та відеоапаратури, тому тепловізори також часто називають інфрачервоними камерами. Роздільність таких камер значно нижче, ніж у оптичних камер, в основному лише 120 × 120, 160 × 120 або 320 × 240 пікселів.
Кількість випромінюваної енергії залежить безпосередньо від температури об'єкта і тепловипромінюючих властивостей. Якщо обчислити інтенсивність цього випромінювання, можна визначити абсолютну температуру. Енергія пропорційна температурі. Інфрачервоний приймач випромінювання є серцем тепловізора. Він може перетворити коливання випромінювання в графічне зображення і вирахувати по ньому температуру.
Так виникає спектрозональна картина, що відображає реальний розподіл температур по різних частинах досліджуваного об'єкта. Ця форма викладу зазвичай називається тепловим зображенням або термограмою.
Сучасні тепловізори оснащені кольоровими дисплеями. Рівень розподілу температури відображається на дисплеї або в пам'яті тепловізора в якості колірного поля, де кожній температурі відповідає певний колір. Зазвичай кольори відображають температуру таким чином: найбільш яскраві частини зображення (білий колір) зазвичай найтепліші, світлі кольори (червоний, жовтий) показують середню температуру, а найбільш темні (синій, фіолетовий) – низьку. Біля колірної схеми повинна бути шкала відповідності температури кольорам. Зазвичай на дисплеї ми бачимо діапазон температур. Створюються зображення в цифровому вигляді, їх можна зберігати, обробляти, перетворювати і роздруковувати.
Ринок тепловізійних камер представлений різними виробниками, напр. Fluke Corporation, FLIR Systems, Testo, Sonel та ін.
Способи застосування
Тепловізори спочатку використовувалися для того, щоб контролювати складні технологічні процеси на виробництві – в машинобудуванні, переробці нафти, укладанні асфальту і таке інше. За допомогою тепловізора можна визначити, що обладнання стало перегріватися, і коли час зупинити процес – наприклад, при плавленні сталі в доменній печі. Тепловізор – незамінна річ при перевірці технічного стану літаків – це, мабуть, єдиний спосіб швидко знайти неполадки в такій величезній машині.
Термограма радіатора опалення
Крім спеціалізованих пристроїв, існують портативні тепловізійні камери для персонального користування. Теплобачення широко використовується в будівельній індустрії для проведення аналізу можливих тепловтрат і для визначення ділянок, що вимагають додаткової ізоляції і утеплення. За допомогою тепловізора можливо виконати глибокий аналіз роботи системи теплопостачання в цілому та окремих будинків та споруд зокрема.
Ще однією причиною використання теплобачення - це можливість знаходити тепловипромінюючі об'єкти або живих істот в умовах поганої видимості, знаходити місце розташування тварин, знаходити підстрілену здобич під час полювання. Цей метод пошуку також використовується під час рятувальних операцій, для пошуку зниклих людей і для визначення місця розташування жертв після природних катаклізмів, таких як землетруси, лавини, і т.д.
Тепловізійні камери також використовують як камери нічного бачення в автомобілях, що дозволяє істотно знизити ризики нічного водіння за допомогою виявлення на шляху потенційних небезпек, а також збільшує час для своєчасної реакції водія на перешкоди. Камера дозволяє виявляти пішоходів, тварин та інші об'єкти в умовах поганої видимості: абсолютній темряві, димі, дощі, тумані і в сніжну погоду.
Теплобачення може мати різні варіанти використання в різних галузях. Основними сферами застосування тепловізорів є:
- Науково-дослідницька діяльність
- Контроль автоматичних / виробничих процесів
- Діагностика будівель
- Тести електричного / механічного обладнання
- Тестування компонентів і оболонок
- Детекція газу
- Видобуток корисних копалин
- Перевірка сонячних панелей
- Авіація
- Водна навігація
- Безпека кордонів
- Детекція цілей для військових і поліції
- Силові структури і антитерористична діяльність
- Комерційна безпека
- Медицина
- Ветеринарія
- Карантинний моніторинг
- Пожежогасіння
- Пошуково-рятувальні роботи
- Транспортування
- Персональне використання
- Нічне бачення
- Астрономія
- Повітряна археологія
- Контроль якості на виробництві
- Визначення забруднень
- Освіта
Термограма будівлі
Характеристики тепловізорів
Тепловізійні камери можна поділити на два типи: з охолоджуваними ІЧ-детекторами зображення і з неохолоджуваними детекторами. Відповідно до методу застосування такі камери можна поділити на стаціонарні та портативні.
При виборі тепловізора слід в першу чергу звертати увагу на основні технічні характеристики пристрою: роздільну здатність дисплея, спектральну смугу, мінімальну дозволену різницю температур, поле зору, динамічний діапазон, термін служби сенсора, вхідну потужність, масу і габарити.
У першу чергу необхідно звернути увагу на розмір його матриці. Від цього залежить діапазон вимірюваної температури. Наприклад, для визначення якості теплоізоляційного матеріалу більш ніж достатньо діапазону від –10 до +350 градусів Цельсія, а на виробництві може знадобитися прилад з діапазоном від –200 до 2000 градусів Цельсія. Від матриці залежить величина похибки результатів, поріг температурної чутливості (від 0,05 до 0,3) та інші параметри. Ще один фактор, який слід з'ясувати при виборі пристрою - температуру скількох рухливих точок він здатний фіксувати одночасно.
Варто відзначити, що якість вимірювання та величина матриці не впливають на розмір приладу. Існують портативні, але дуже потужні тепловізори. Характеристики тепловізорів потрібно вибирати залежно від галузі застосування і робочих умов. При цьому необхідно взяти до уваги необхідну масу, розмір, час роботи від батареї, розмір дисплея та ін. Часто такі прилади мають форму і розмір як у професійних цифрових фото і відеокамер.
Сучасні тепловізори здатні показувати різницю в температурах аж до сотих градуса в тепловому потоці.
Ви можете вибрати собі прилад із запропонованих портативних моделей Fluke та UNI-T і замовити його прямо зараз через наш інтернет-магазин. У нашому асортименті представлені тепловізори Fluke серії Ti та недорогі моделі відомого виробника вимірювальних приладів – компанії UNI-T.
Yuriy Ter-Arutiunian
