Для чего нужен тепловизор. Тепловизоры: принцип работы, разновидности и сферы применения

При проектировании систем наблюдения сама по себе чувствительность не так важна, поскольку разница в 0,05 градусов не является задачей детектора, из-за малых размеров. Важнее связка изменений контраста и движения объекта.

Тепловизоры калиброванные и некалиброванные

Есть тепловизоры, которые не только фиксируют отличие температур объекта и фона, но и определяют точную температуру объектов. Чтобы такое измерение было возможно, матрицы калибруются в соответствии с температурным эталоном, после чего они могут показывать температуру в любой точке.

Калиброванные устройства также способны подавать тревожные сигналы если температура объекта вышла за заданные параметры (произошел перегрев или переохлаждение). Эти приборы будут полезны на промышленных объектах, где нужен постоянный контроль за температурой оборудования. В охранных системах калиброванные тепловизоры широкого применения не нашли.

Тепловизионные объективы

Внешне тепловизоры и видеокамеры практически не отличаются. Единственное отличие, которое можно заметить – разные объективы. В обычных камерах они пластиковые или стеклянные. Но эти материалы не пропускают тепловое излучение, поэтому в тепловизорах, работающих в диапазоне 8-12 мм, используют германий, материал прозрачный для этого диапазона. Германий не пропускает видимый свет и именно по внешности объектива можно отличить тепловизор от видеокамеры.

Использование тепловизора в системах видеонаблюдения

• Обнаружение объектов при полном отсутствии освещения. Возможна только если температура объекта отличается от температуры окружающей среды
• Контроль за пространством большой площади. Тепловизор может обнаружить объекты на расстоянии до нескольких километров, что дает возможность обнаружения целей на обширных пространствах.
• Наблюдение в сложных погодных условиях. Тепловизор работает при снеге, тумане и дожде.

Когда тепловизор не поможет

• Тепловизор позволяет обнаружить объект, но не поможет его идентифицировать
• Днем объект может не проявиться, так как его температура будет очень близкой к фоновой.
• Объект может быть не замечен на больших (более 100 м) расстояниях, если он укрыт за непроницаемой преградой или её температура равна температуре фона.

Как выбрать тепловизионную камеру?

Решите, что вам нужно: только обнаружить цель или распознать ее? Если нужно и то и другое, можно выбрать DS-2TD6236-75C2L/V2 или тепловизионные камеры hikvision других моделей, которые объединяют оптическое и тепловое наблюдение. Вообще, когда выбор делается в пользу совместного использования тепловизоров и оптических камер, это дает наилучший результат. Тепловизионные камеры обнаруживают объекты на дальнем расстоянии, а обычные позволяют распознавать объект вблизи и сделать вывод об его опасности.

Тепловизионная камера видеонаблюдения может стать незаменимым помощником в охране больших открытых пространств в условиях, когда нет освещения. Владея информацией о преимуществах и ограничениях тепловизионной техники, можно принять правильное решение по их использованию как самостоятельно, так и вместе с оптическими камерами.

. Для чего нужен тепловизор?

С помощью тепловизора проводят обследования домов, в ходе которых выясняют где нарушена технология строительства или случился разрыв теплоизоляции, в ходе чего произошла утечка тепла. Также используют это устройство при проверке системы отопления, водопровода, воздуха на предмет утечки. Проверить герметичность всех соединений в доме, зданиях, сооружениях

также поможет тепловизор. Еще одна сфера применения – медицина. С помощью этого устройства проводят исследования, направленные на выявления патологий и воспалений. Мониторинг обстановки на местности этим устройством проводят в военной сфере.

В последнее время доверие на рынке завоевала компания Fluke. Их оборудование отличается особой надежностью, прочностью и долговечностью. Выпускают тепловизоры Fluke разных серий: производительные, профессиональные и экспертные. Первая серия будет отличаться универсальностью и отлично подойдет для использования в строительстве, диагностики оборудования. Они очень простые в использовании и доступные по цене. Серия для профессионального использования отличается высокой производительностью и применяется для решения различных задач на производстве. Устройства достаточно крупные, имеют широкий температурный диапазон. Самые сложные задачи можно решить с помощью экспертной серии. У них самый широкий диапазон и наилучшие показатели по всем параметрам: большой дисплей, высокоэффективная оптика, радиометрическая видеозапись и т.п.

Модели находятся в разном ценовом диапазоне, решают разные задачи и имеют различные функции. На каждый прибор есть гарантия от производителя. Вы всегда можете рассчитывать на высокую надежность в работе устройств. На сайте компании вы всегда можете задать интересующий вопрос и обратиться за помощью в выборе тепловизора.

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.

Тепловизоры

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

• 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:

Как работают тепловизоры?

Тепловизор — это бесконтактное устройство, которое улавливает инфракрасную энергию (тепло) и преобразует ее в визуальное изображение. Давайте погрузимся в науку о тепловизионных камерах и невидимом мире тепла, который они позволяют нам видеть.

Как работают тепловизионные камеры?

Первое, что нужно знать о тепловизионных камерах, — они работают не так, как обычные камеры.Обычные камеры дневного света и человеческий глаз работают по одному и тому же основному принципу: энергия видимого света попадает во что-то, отражается от него, детектор принимает отраженный свет и затем превращает его в изображение.

Тепловизоры делают снимки от тепла, а не от видимого света. Тепло (также называемое инфракрасной или тепловой энергией) и свет являются частями электромагнитного спектра, но камера, которая может обнаруживать видимый свет, не видит тепловую энергию, и наоборот. Тепловизионные камеры фиксируют инфракрасную энергию и используют данные для создания изображений через цифровые или аналоговые видеовыходы.

Крейг Билс объясняет электромагнитный спектр в Invisible Labs.

Тепловизор состоит из объектива, термодатчика, электроники обработки и механического корпуса. Объектив фокусирует инфракрасную энергию на датчике. Датчик может иметь различные конфигурации пикселей от 80 × 60 до 1280 × 1024 пикселей или более.Это разрешение камеры.

Эти разрешения являются низкими по сравнению с устройствами формирования изображений в видимом свете, поскольку тепловые детекторы должны воспринимать энергию, имеющую гораздо большую длину волны, чем видимый свет, что требует, чтобы каждый чувствительный элемент был значительно больше. В результате тепловизионная камера обычно имеет гораздо более низкое разрешение (меньше пикселей), чем видимые датчики того же механического размера.

• Важные характеристики, которые следует учитывать при выборе тепловизора, включают разрешение, диапазон, поле зрения, фокус, тепловую чувствительность и спектральный диапазон.Нажмите, чтобы узнать больше.

Тепло, воспринимаемое инфракрасной камерой, можно очень точно измерить, что позволяет использовать его в самых разных областях. Тепловизор FLIR может обнаруживать крошечные различия в температуре — всего 0,01 ° C — и отображать их в виде оттенков серого или с различными цветовыми палитрами.

То же изображение с разницей в температуре, отображаемое в палитрах «железный лук» и «Раскаленный добела».

Все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, испускает тепловую энергию — даже лед. Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется «тепловой сигнатурой». Когда два объекта рядом друг с другом имеют даже слегка разные тепловые сигнатуры, они довольно четко видны тепловому датчику независимо от условий освещения. Это позволяет тепловизионным камерам видеть в полной темноте или в задымленной среде.

• Тепловизоры могут видеть многое, чего не видят наши глаза или обычные камеры, но могут быть заблокированы некоторыми неожиданными материалами.Нажмите, чтобы узнать больше.

Часто путают тепловизионную технологию и технологию ночного видения, но каждая из них имеет свои уникальные особенности и сильные стороны.

Возможности использования тепловизионных камер практически безграничны. Первоначально разработанные для наблюдения и военных операций, тепловизионные камеры в настоящее время широко используются для обследования зданий (влажность, изоляция, кровля и т. Д.)), пожаротушение, автономные транспортные средства и автоматическое торможение, проверка температуры кожи, промышленные инспекции, научные исследования и многое другое.

Как бы вы использовали тепловизор? Оставьте комментарий ниже, чтобы сообщить нам об этом!

Зачем нужен тепловизор?

Инфракрасная термография позволяет обнаруживать малозаметные проблемы до того, как они приведут к сбоям. В промышленных условиях некоторые проблемы с оборудованием можно обнаружить по необычной вибрации или звукам, но многие другие проблемы не проявляют таких очевидных симптомов.Многие электрические проблемы можно обнаружить по их тепловым образцам, которые, если их не идентифицировать, могут привести либо к отказу оборудования, либо к более серьезной опасности поражения электрическим током. Проблемы с влагой в потолках и стенах бывает очень трудно обнаружить, прежде чем они станут достаточно серьезными, чтобы повредить или разрушить содержимое здания.

Использование Fluke TiX501 для проверки подшипников

Во всех этих случаях инфракрасная камера может ускорить диагностику, сократить — а возможно, даже избежать — незапланированные простои и минимизировать повреждение структур и содержимого.Инфракрасная термография имеет ряд преимуществ, поскольку ее можно использовать для:

• Большинство типов оборудования
• Сбор данных в опасной среде с безопасного расстояния
• Быстрое сканирование больших площадей, таких как стены, потолки и крыши
• Сбор данные без прерывания производства
• Быстрое выявление нарушений в определенных местах
• Обнаружение проблем до отказа

Эти преимущества дают несколько конкретных преимуществ для поиска и устранения неисправностей, а также профилактического и прогнозного обслуживания, в том числе:

• Повышенная безопасность.Специалисты часто могут проводить осмотр, не контактируя напрямую с оборудованием и не прерывая его работу. Они также потенциально могут проверять воздуховоды и потолки без необходимости подниматься по лестницам или пользоваться лифтом.
• Повышенная надежность. Более точная информация помогает группам технического обслуживания устранять проблемы до того, как они приведут к крупномасштабным убыткам, что значительно сокращает незапланированные простои.
• Лучшая гарантия ремонта. Использование инфракрасной камеры для быстрого сканирования отремонтированного компонента или участка конструкции позволяет технику убедиться, что ремонт был успешно завершен, или выявить малозаметные признаки того, что требуется дальнейший ремонт.
• Успешный ввод новых установок. При установке нового центра управления двигателями, электрооборудования, крыши, паропровода, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или изоляции здания, инфракрасная термография может использоваться для документирования состояния во время приемки. Эту базовую документацию можно использовать для проверки технических характеристик производителя или предоставить основу для сравнения в более позднее время. Тепловое изображение также может указывать на потенциальные неисправности при установке, так что в случае обнаружения проблемы ее можно немедленно исправить или отслеживать до тех пор, пока не будет запланирован ремонт.
• Повышение производительности и качества. Использование инфракрасной термографии для профилактического или диагностического обслуживания может помочь свести к минимуму сбои и отказы оборудования и поддерживать оптимальную эффективность и безопасность производства.
• Контроль износа оборудования. Вы можете использовать тепловизор для контроля состояния и характеристик вашего оборудования с заданными допусками. Это поможет предсказать возможные неисправности или отказы, позволяя отремонтировать или заменить изношенные компоненты до того, как они полностью выйдут из строя и потенциально вызовут незапланированный простой.

Рекомендуемые ресурсы

Тепловидение — обзор

Тепловидение

Тепловидение — очень мощный метод дистанционного зондирования по ряду причин, особенно когда он используется для разъяснения полевых исследований, касающихся экологии животных. Данные тепловизионного изображения собираются со скоростью света в реальном времени с самых разных платформ, включая наземные, водные и воздушные транспортные средства. Он превосходит технологии визуализации в видимом диапазоне, поскольку тепловое излучение может проникать через дым, аэрозоли, пыль и туман более эффективно, чем видимое излучение, поэтому животных можно обнаруживать в широком диапазоне обычно опасных атмосферных условий.Это полностью пассивный метод, позволяющий получать изображения как в дневное, так и в ночное время. Это сводит к минимуму нарушения и стрессовые воздействия на дикую природу во время сбора данных. Он способен обнаруживать животных, которые более холодные, теплые или такие же, как их фоновая температура, потому что он сравнивает не температуру, а, скорее, коэффициент излучения животного по сравнению с его фоном.

Хотя в этой книге основное внимание уделяется подсчету и наблюдению за дикой природой, существуют и другие очень важные приложения, в которых дистанционное зондирование с помощью тепловизора может оказаться полезным.Например, использование тепловизоров при аэрофотосъемке ландшафта для целей картирования может предоставить некоторые уникальные возможности, которые нельзя получить никаким другим способом. Начиная с высоты и на скорости самолета нет принципиальных проблем в достижении разрешающей способности земли вплоть до долей метра (Stewart, 1988). Основное преимущество тепловизионных изображений перед видимой аэрофотосъемкой заключается в том, что они чувствуют тепло. Например, можно нанести на карту типы почвы, поглощающие разное количество солнечной радиации, а также эффекты затенения на северных и южных склонах холмистой или гористой местности.Затенение также можно использовать для картирования характеристик сухих смывов, опушек леса, линий заборов, сельскохозяйственных полей, дренажных канав, изменений влажности почвы и испарения и даже для определения направления ветра во многих случаях (см. Рисунок 1.2, Глава 1).

Интересно отметить, что Quattrochi и Luvall (1999) указывают на аналогичное нежелание ученых, занимающихся дистанционным зондированием, использовать мощные ресурсы, предлагаемые тепловизионными изображениями, как и мы, ученые, занимающиеся изучением и мониторингом популяций диких животных. .Хотя в профессиональной литературе появилось множество статей, в которых данные теплового инфракрасного излучения (TIR) ​​использовались для изучения конкретных аспектов процессов, связанных с ландшафтом (например, эвапотранспирации), прямое применение данных TIR для оценки ландшафтных процессов и структур внутри отсутствует ландшафтно-экологическая экспертиза. Они утверждают, что использование данных МДП от бортовых и спутниковых датчиков может быть очень полезным для параметризации условий поверхностной влажности и разработки более совершенных моделей обмена энергией ландшафта в различных условиях и в пространственных и временных масштабах.Они постулируют, что данные дистанционного зондирования МДП могут значительно способствовать наблюдению, измерению и анализу характеристик энергетического баланса (т. Е. Потоков и перераспределения тепловой энергии внутри и по поверхности земли) как неявного и важного аспекта динамики ландшафта и ландшафта. функция.

Отсутствие энтузиазма в отношении использования данных дистанционного зондирования МДП для ландшафтных экологических исследований объясняется тремя основными причинами. Во-первых, данные TIR мало понятны как с теоретической, так и с практической точки зрения в ландшафтном экологическом сообществе.Во-вторых, данные TIR воспринимаются как труднодоступные и труднодоступные для тех исследователей, которые не знакомы с характеристиками и атрибутами этих данных для применения в ландшафтных экологических исследованиях. Наконец, пространственное разрешение данных МДП, в первую очередь со спутников, рассматривается как слишком грубое для ландшафтно-экологических приложений (например, данные Landsat Thermatic Mapper с пространственным разрешением 120 м), и калибровка этих данных для получения измерений потоков тепловой энергии ландшафта затруднена. рассматривается как проблемный.Интересно, что эти причины очень похожи на причины, приведенные в предисловии к этой книге для ограниченного использования тепловизоров учеными, занимающимися дикой природой. Quattrochi и Luvall (1999) предложили способы преодоления этих заблуждений относительно использования данных дистанционного зондирования TIR в ландшафтных экологических исследованиях, предоставив подтверждающие данные из выборки работ, в которых данные дистанционного зондирования TIR использовались для анализа характеристик ландшафта.

Тепловизионная технология (см. Главу 7), разработанная военными, теперь доступна у ряда коммерческих поставщиков по разумной цене.Например, сейчас доступны тепловизионные системы, как портативные, так и бортовые, с чувствительностью более чем на порядок лучше, чем устройства, использовавшиеся в ранних экспериментах, посвященных исследованиям крупных млекопитающих (Croon et al., 1968; Parker and Дрисколл, 1972). Технология тепловидения обеспечивает метод получения полного подсчета животных с небольшим риском поведенческой ошибки или систематической ошибки выборки. В главе 10 представлен обширный обзор прошлых тепловизионных исследований, проведенных в полевых и лабораторных условиях для ряда различных приложений.

Что такое тепловидение?

Тепловизионные камеры чрезвычайно важны в самых разных условиях. Помимо того, что тепловидение используется в настройках первого реагирования, оно расширяет круг задач, которые роботизированное устройство может выполнять в условиях повышенного риска или во время чрезвычайных ситуаций.

Давайте взглянем на некоторые из «горячих» тем, связанных с тепловидением и его использованием.

Что такое тепловидение?

Тепловизионные камеры эффективно переводят тепло, то есть тепловую энергию, в видимый свет для анализа окружающей среды.Это делает их очень универсальными. Живые существа и механическое оборудование излучают тепло, делая их видимыми для тепловых устройств даже в темноте. Эти камеры могут быть очень точными, им для эффективной работы требуется лишь небольшое количество тепла.

Как работает тепловидение?

Видимый свет чрезвычайно полезен для людей и других существ, но это лишь небольшая часть электромагнитного спектра. Инфракрасное излучение, производимое теплом, занимает больше «места» в спектре.Тепловизионные камеры фиксируют и оценивают взаимодействие тепла, которое поглощается, отражается и иногда даже передается.

Уровень теплового излучения, испускаемого объектом, называется его тепловой сигнатурой. Чем горячее объект, тем больше радиации он попадет в окружающую среду. Тепловизор способен различать источники тепла и очень небольшие различия в тепловом излучении. Он собирает эти данные в полную «тепловую карту», ​​различающуюся уровнями тепла.

Для чего используется тепловидение?

Тепловизионные камеры использовались со времен Корейской войны и первоначально использовались для разведки и ведения боя в ночное время. С тех пор они были усовершенствованы для использования пожарными, электриками, сотрудниками правоохранительных органов и спасательными командами в зонах стихийных бедствий. Они также широко используются при обследовании, техническом обслуживании и оптимизации зданий.

Как реализуется тепловидение?

Тепловизор может быть компактной и эффективной технологией.Простейшие тепловизионные камеры оценивают источники тепла, расположенные в одной паре перекрестий. Более сложные системы предоставляют множество точек сравнения, поэтому пользователи могут анализировать условия окружающей среды. Палитры фотоаппаратов сильно различаются, от монохромной до полной «радужной» палитры.

Что следует искать в тепловизоре?

То, что вам нужно от тепловизора, зависит от среды, в которой вы его используете. Однако есть две области, которые служат ключевыми отличительными признаками качества для тепловизоров: разрешение детектора и тепловая чувствительность.

Как и во многих других дисплеях, разрешение описывает общее количество пикселей — например, дисплей 160×120 состоит из 19 200 пикселей. С каждым отдельным пикселем связаны тепловые данные, поэтому более крупные дисплеи обеспечивают более четкое изображение.

Температурная чувствительность — это порог различия, который может обнаружить тепловизор. Например, если устройство имеет чувствительность 0,01 °, оно может различать объекты с разницей температур в одну сотую градуса. Также важны минимальный и максимальный диапазоны температур.

Существуют некоторые основные ограничения тепловизоров: например, они не могут видеть сквозь стекло из-за отражающих свойств материала. Они также могут видеть сквозь стены, но не сквозь них. Несмотря на это, тепловидение оказалось полезным во многих приложениях.

Тепловизоры — Инфракрасные тепловизоры

Тепловизионная камера — это устройство, которое фиксирует изображения в инфракрасном спектре.Они также известны как инфракрасные камеры , тепловизоры , тепловизоры или тепловизоры .

Инфракрасное (ИК) излучение относится к длинам волн в электромагнитном спектре, которые длиннее видимого света. Так же, как вы не можете видеть радиоволны, вы не можете видеть инфракрасное изображение невооруженным глазом.

Другими словами, сказано в Википедии:

«Инфракрасная термография, тепловидение и тепловизионное видео являются примерами науки об инфракрасной визуализации.Термографические камеры обнаруживают излучение в длинном инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра и создают изображения этого излучения, называемые термограммами. Поскольку инфракрасное излучение излучается всеми объектами с температурой выше абсолютного нуля, термография позволяет видеть окружающую среду с видимым освещением или без него ».

Где инфракрасный свет находится в электромагнитном спектре.

могут показаться ошеломляющими, если вы с ними не знакомы.Вот некоторые детали, на которые следует обратить внимание при покупке тепловизора:

Тепловое или инфракрасное разрешение указывает детали, захваченные тепловым детектором. Например, «160 x 120» означает, что тепловизионная камера имеет матрицу из 160 x 120 датчиков или пикселей, которые создают ее базовое тепловое изображение. Как правило, более высокое тепловое разрешение обеспечивает большую четкость, поэтому чем больше, тем лучше.

По мере увеличения теплового разрешения изображения тепловизионной камеры становятся более четкими (и ценными!).Слева вверху = 60 x 80 (TG165-X), справа внизу = 640 x 480 (E96). Примечание: эти изображения показывают необработанное тепловое изображение до того, как были применены какие-либо улучшения изображения, такие как технология FLIR MSX.

Температурная чувствительность определяет минимальную разницу температур, которую может обнаружить инфракрасная камера. Его также называют разницей эквивалентной температуры шума (NETD).

В этом случае для большинства приложений лучше использовать меньшее число.Например, инспекторы по борьбе с вредителями или строительные инспекторы получают более низкую термочувствительность. Это связано с тем, что разница температур между элементами здания, имеющими проблемы, например, с повышенным содержанием влаги, может быть довольно небольшой. С другой стороны, если ваша работа связана с обнаружением значительных изменений температуры, тепловая чувствительность менее важна.

Поле зрения (FoV) описывает угол, под которым камера «видит» данную сцену.Большинство тепловизоров начального уровня имеют широкое поле зрения, подходящее для тепловизионных обследований, проводимых вблизи интересующего объекта. Они по-прежнему могут измерять на большом расстоянии — только с меньшей точностью, чем камеры с узким полем зрения.

Поле зрения — это угол объектива тепловизионной камеры. Мгновенное поле обзора (IFoV) описывает размеры одного теплового пикселя в целевой сцене.

Температурный диапазон или шкала — это диапазон температур, для которых тепловизионная камера откалибрована и способна измерять.Это важная спецификация, чтобы проверить, собираетесь ли вы измерять высокие температуры, например, в бойлерах, печах или печах.

Как и в случае со многими другими техническими продуктами, спецификации рассказывают только часть истории. Торговая марка FLIR, которую мы продаем, является бесспорным мировым лидером в области тепловизионных технологий. Это проявляется в качестве продаваемых ими устройств и создаваемых ими изображений. Можно приобрести тепловизоры других производителей, таких как SEEK Thermal, которые имеют аналогичные характеристики, но намного хуже по производительности.

Принимая во внимание указанные выше характеристики, а также имеющийся бюджет, вы можете выбрать наиболее подходящий вариант из нашего ассортимента. Вот краткое описание:

Примечание 1: Все тепловые сканеры, перечисленные выше, включают запатентованную FLIR технологию улучшения изображения «MSX».Это повышает резкость необработанного теплового изображения на всех моделях за счет интеграции визуального изображения с тепловым изображением.

Примечание 2: Разрешение E76, E86 и E96 можно улучшить в четыре раза с помощью программного обеспечения. У них также есть сменные линзы и выбор из 14-дюймовых, 24-дюймовых или 42-дюймовых линз в базовом комплекте (24-дюймовые линзы поставляются в стандартной комплектации).

Как интернет-магазин, специализирующийся на энергоэффективности, мы изначально интересовались тепловизором для проведения энергетических аудитов.Сюда входит обнаружение перегруженных электрических цепей, сквозняков и отсутствия изоляции. Вскоре мы выяснили, благодаря исследованиям и широкому кругу клиентов, что тепловизионные камеры выходят далеко за рамки этой ниши.

Вот некоторые из приложений и сценариев использования, с которыми мы столкнулись на данный момент.

Нашим наиболее частым клиентским приложением является проверка электрических неисправностей. Самым популярным выбором для электриков является FLIR E6, хотя он может варьироваться в зависимости от типа и частоты работы.Электрические приложения включают:

• Горячие или ослабленные электрические разъемы. Тепловизоры помогают обнаружить дефектные соединения или «горячие стыки» до того, как они приведут к необратимым повреждениям оборудования или инвентаря (например, в прохладных помещениях).
• Фазовое питание и энергопотребление. Тепловизионные камеры выявляют несбалансированную подачу фаз (электрическая нагрузка).
• Полы с подогревом. Тепловые сканеры могут показать, правильно ли работает электрический теплый пол и / или где возникла неисправность.
• Перегретые компоненты. Все перегретые электрические компоненты очень явно проявляются в инфракрасном спектре. Тепловизионные камеры более высокого класса с регулируемыми объективами, такие как FLIR E96, являются предпочтительным выбором электроэнергетических и других предприятий для быстрой проверки воздушных линий электропередач и трансформаторов на наличие дефектов.
• Панели солнечных батарей. Инфракрасные камеры обнаруживают электрические дефекты, микротрещины или «горячие точки» в солнечных фотоэлектрических панелях.
• Дефекты печатной платы. Технические специалисты и инженеры могут проверить электрические дефекты на печатных платах (PCB). Проверьте минимальное фокусное расстояние, если вас интересует это приложение.

Позиции с 41 по 43 на этом электрическом распределительном щите имеют повышенную температуру, что указывает на высокое потребление тока. Этот снимок был сделан на One Pro для iPhone во время энергоаудита.

Тепловое изображение солнечного модуля, показывающее проблемный и перегретый солнечный элемент.

• Обнаружение утечек. Источник утечки воды не всегда очевиден, и их обнаружение может быть дорогостоящим или разрушительным. По этой причине многие сантехники приобрели наши тепловизионные камеры, чтобы значительно облегчить свою работу.
• Влага, плесень и поднимающаяся влажность. Инфракрасные камеры используются для определения степени и источника проникновения влаги в здания.
• Восстановление и исправление. Инфракрасные камеры также могут определить, эффективно ли реставрационные работы решили первоначальную проблему влажности. Именно для этой цели мы продали множество тепловизионных камер инспекторам строительства, предприятиям по чистке ковров и предприятиям по удалению плесени.
• Дефекты изоляции. Тепловые сканеры могут проверять эффективность и находить пробелы в любых изоляционных материалах. Это варьируется от домашней изоляции (стен, потолка и пола) до охлаждения помещений и бойлеров.
• Утечка воздуха. Тепловизор выявляет всевозможные утечки воздуха. Это касается воздуховодов кондиционеров или обогревателей, а также оконных и дверных рам и других строительных элементов.
• Тепловые характеристики. Проанализировать работу систем отопления, включая резервуары для горячей воды, дровяные печи и электрические обогреватели. Или оцените относительные характеристики различных компонентов здания, таких как остекление и оконные покрытия.
• Отработанное тепло. Отработанное тепло равно потраченной впустую энергии. Тепловизионные камеры могут помочь выяснить, какие приборы выделяют больше всего тепла и, следовательно, тратят больше всего энергии.
• Страховые случаи. Тепловизионные осмотры часто используются в качестве доказательной базы для страховых случаев или для обеспечения страхового покрытия.

Отсутствует изоляция потолка, что видно с помощью тепловизора E8 XT.

Изображение, сделанное во время энергоаудита, показывает дефектную изоляцию в морозильной камере.

Тепловое изображение протечки воды (вероятно, от соседа сверху) на кухне квартиры. Все наши тепловизионные камеры делают как визуальное, так и тепловое изображение, поэтому легко увидеть, на какую часть здания вы смотрели.

Тепловизионные камеры широко используются для проверки механических систем. Некоторые популярные применения включают:

• Инспекция HVAC. Тепловидение используется для проверки оборудования отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC). Сюда входят змеевики и компрессоры в системах охлаждения и кондиционирования воздуха. Это также может помочь в анализе тепловых потоков и источников тепла в здании.
• Насосы, двигатели, подшипники и конвейерные ленты. Тепловизионные камеры могут обнаруживать перегрев механического оборудования до того, как оно вызовет дорогостоящий отказ.
• Сварка. Посмотрев на тепловое изображение сварного шва, можно увидеть, как температура изменяется поперек и вдоль сварного шва.
• Транспортные средства. Инфракрасные камеры могут демонстрировать конкретные механические проблемы, такие как детали двигателя с неравномерной температурой и утечки выхлопных газов.
• Гидравлические системы. Тепловизоры могут определять потенциальные точки отказа в гидравлических системах.
• Самолет. Применения включают обнаружение отсоединения фюзеляжа, трещин или ослабленных компонентов.
• Трубы и воздуховоды. Тепловые сканеры могут определять засоры и утечки в вентиляционных системах и трубопроводах.
• Неразрушающий контроль. Инфракрасный неразрушающий контроль (IR NDT) — ценный процесс для обнаружения пустот, расслоения и проникновения воды в композитные материалы.
• Гидравлическое отопление. Тепловизоры могут проверять работоспособность внутриплитных или настенных систем водяного отопления.
• Теплицы. Коммерческие теплицы (например, питомники растений и цветов) используют инфракрасное зрение для контроля температуры.
• Уровни танков. Тепловизионное изображение используется нефтехимическими и другими компаниями для проверки уровня жидкости в больших резервуарах для хранения.

Тепловизионные изображения высокой четкости имеют более высокое разрешение. Как правило, чем больше вы платите, тем лучше качество изображения. Выше приведен пример изображения с камеры, аналогичной по производительности нашей FLIR E8 или выше.

Тепловой контроль гидравлики горного оборудования. Если вы снимаете объекты, которые находятся далеко, мы обычно рекомендуем серию Exx, поскольку они имеют высокое разрешение и более узкое поле зрения.