Как устроен тепловизор: Тепловизоры: как работают, как выбрать и настроить?

Содержание

Принцип работы тепловизора

BBRC.RU

Статьи

Принцип работы тепловизора Принцип работы тепловизора

Тепловизионные приборы очень быстро приобрели большую популярность и стали востребованными во многих отраслях промышленности, коммунальной сфере и для частного использования благодаря способности идентифицировать тепловые волны.

Как работает прибор

Каждый предмет как одушевленный, так и неодушевленный, независимо от того перемещается он или находится в статическом положении, излучает электромагнитные волны, которые перекрывают достаточно широкий частотный диапазон, в том числе захватывают инфракрасный спектр. Излучение в таком спектре еще называется тепловым. Его интенсивность зависит от температуры объекта и практически не меняется от степени освещения.
Тепловизор представляет собой прибор, способный не только фиксировать тепловое излучение объектов, но и визуализировать его в доступном для человеческого глаза виде.

Для этого он комплектуется специальным объективом. Линзы этого объектива отличаются уникальной способностью беспрепятственно пропускать тепловое излучение, в то время как обычное стекло задерживает ИК-лучи.

С помощью системы линз инфракрасные волны позиционируются на специальную матрицу. Она представляет собой совокупность датчиков, способных реагировать на тепловые волны. Информация в виде токовых посылок считывается процессором с матрицы и преобразуется в видеосигнал, выводимый на устройство отображения, которым может быть экран прибора или внешний монитор. Из-за разности температуры окружающей среды и объекта на дисплее получается контур изображения. В современных устройствах разные волны в зависимости от температуры отображаются разным цветом.
Для удобства пользователя поверх кадра может выводиться шкала, которая отображает соответствие цвета любой точки изображения значению абсолютной температуры наблюдаемого объекта. Предоставляется возможность также обозначать максимальное и минимальное значение температуры на изображении.

Точность вычисления современных приборов составляет 0,05 градуса, поэтому картинка получается максимально реалистичной. Тепловизор настраиваются на работу с тепловыми волнами, имеющими длину 3,0–5,5 мкм, поэтому приземный слой атмосферы для него получается почти прозрачным, а природные явления в виде тумана, дождя, снега и дыма минимально влияют на чувствительность.

Типы детекторов

Матрица представляет собой микросхему с набором специальных диодов, отличающихся светочувствительностью, и свойством менять сопротивление в зависимости от интенсивности инфракрасных лучей. Благодаря современным технологиям матрица имеет компактные размеры и отличается низким энергопотреблением. Для получения качественной картинки необходимо минимизировать цифровой шум, поэтому конструктивно предусмотрены программные и аппаратные средства для ее охлаждения. В самых современных приборах ПЗС-матрица заменена на микроболометрическую, которая не требует охлаждения. Изменение сопротивления элементов такой микросхемы фиксируется с большой точностью практически во всем диапазона ИК-излучения.

Область использования

Способность тепловизора измерять разницу температуры и визуализировать таким образом тепловое излучение востребована во многих областях деятельности человека. Использование прибора для энергоаудита предусматривает:

контроль степени теплоизоляции промышленных и коммунальных объектов, дверных и оконных проемов, а также подвалов и крыш домов;
измерение теплопроводности материалов;
нахождение точек утечки теплопотерь в домах и тепловых системах;

определение разгерметизации инженерных систем: вентиляции, кондиционирования, а также теплоснабжения и электроснабжения;
обследование фасадов домов в отопительный период;
диагностику дымовых труб и теплообменников.

Свойство тепловизоров идентифицировать предметы по инфракрасному излучению делает их намного эффективнее приборов ночного видения, поэтому они востребованы в разных сферах, в том числе военной и судоходной, с целью контроля и обеспечения безопасности.

Незаменимый прибор для ведения ночной охоты в любую погоду, а также в путешествиях для ориентации в ночное время и поиска заблудившихся в лесу людей. Является практичным помощником и для автовладельцев, так как позволяет увидеть объекты намного дальше зоны, освещенной фарами.

Принцип работы тепловизора

2 июня 2021

В инженерной практике существует понятия объекта и фона.
Объектом обычно выступают предметы, которые необходимо обнаружить и рассмотреть (человек, автотранспорт, животное и т.п.), фоном является все остальное, не занятое объектом наблюдения, пространство в поле зрения прибора (лес, трава, здания и т.п.)

Действие всех тепловизионных систем основано на фиксировании температурной разницы пары «объект/фон» и на преобразовании полученной информации в изображение, видимое глазом.
Вследствие того, что все тела вокруг нагреты неравномерно, складывается некая картина распределения ИК-излучения.
И чем больше разница интенсивности инфракрасного излучения тел объекта и фона, тем более различимым, то есть контрастным, будет изображение, получаемое тепловизионной камерой.

Современные тепловизионные приборы способны обнаруживать температурный контраст 0.015…0.07 градусов.

В то время как подавляющая часть приборов ночного видения, работающих на основе электронно-оптических преобразователей (ЭОП) или матриц КМОП/ПЗС, улавливают инфракрасное излучение с длиной волны в диапазоне 0,78…1 мкм, что лишь немногим выше чувствительности человеческого глаза, основным рабочим диапазоном тепловизионной аппаратуры являются 3…5,5 мкм (средневолновой ИК-диапазон, или MWIR) и 8…14 мкм (длинноволновой ИК-диапазон, или LWIR).
Именно здесь приземные слои атмосферы прозрачны для ИК-излучения, а излучательная способность наблюдаемых объектов с температурой от -50 до +50ºС максимальна.

Спектральный диапазон и окна прозрачности атмосферы

Тепловизор — электронный наблюдательный прибор, строящий изображение разности температур в наблюдаемой области пространства.

Основой любого тепловизора является болометрическая матрица (сенсор), каждый элемент (пиксель) которой с высокой точностью замеряет температуру.

Достоинство тепловизоров в том, что им не требуются внешние источники освещения – сенсор тепловизора чувствителен к собственному излучению объектов.
Вследствие этого тепловизоры одинаково хорошо работают днем и ночью, в том числе в абсолютной темноте.
Как отмечалось выше, плохие погодные условия (туман, дождь) не создают непреодолимых помех тепловизионному прибору, в то же время делая обычные ночные приборы совершенно бесполезными.

Упрощенно, принцип работы всех тепловизоров описывается следующим алгоритмом:

• Объектив тепловизора формирует на сенсоре температурную карту (или карту разности мощности излучения) всей наблюдаемой в поле зрения области
• Микропроцессор и другие электронные компоненты конструкции считывают данные с матрицы, обрабатывает их и формируют на дисплее прибора изображение, являющееся визуальной интерпретацией этих данных, которое напрямую или через окуляр рассматривает наблюдатель.

В отличие от приборов ночного видения на базе электронно-оптических преобразователей (назовем их аналоговыми), тепловизоры, как и цифровые приборы ночного видения, позволяют реализовать большое количество пользовательских настроек и функций.
Например, регулировка яркости, контраста изображения, изменение цвета изображения, ввод в поле зрения различной информации (текущее время, индикация разряда батарей, пиктограммы активированных режимов и т.п.), дополнительное цифровое увеличение, функция «картинка в картинке» (позволяет в отдельном небольшом «окне» выводить в поле зрения дополнительное изображение объекта целиком или какой-то его части, в том числе увеличенное), временное отключение дисплея (для энергосбережения и маскировки наблюдателя за счет исключения свечения работающего дисплея).

Для фиксации изображения наблюдаемых объектов в тепловизоры могут быть интегрированы видеорекордеры. Можно реализовать такие функции как беспроводная (радиоканал, WI-FI) передача информации (фото, видео) на внешние приемники или удаленное управление прибором (например, с мобильных устройств), интеграция с лазерными дальномерами (с вводом информации от дальномеров в поле зрения прибора), GPS-датчиками (возможность фиксации координат объекта наблюдения) и т. д.

Тепловизионные прицелы по отношению к «аналоговым» ночным прицелам для охоты также имеют ряд отличительных черт.
Прицельная метка в них обычно «цифровая», т.е. изображение метки во время обработки видеосигнала накладывается поверх изображения, наблюдаемого на дисплее, и перемещается электронным образом, что позволяет исключить из состава прицела механические узлы ввода поправок, входящие в состав ночных аналоговых или дневных оптических прицелов и требующие высокой точности изготовления деталей и сборки этих узлов.
Дополнительно это исключает такой эффект как параллакс, т.к. изображение объекта наблюдения и изображение прицельной сетки находятся в одной плоскости – плоскости дисплея.
В цифровых и тепловизионных прицелах может быть реализовано хранение в памяти большого количества прицельных сеток, имеющих различную конфигурацию и цвет, удобная и быстрая пристрелка с помощью функций «пристрелка одним выстрелом» или «пристрелка в режиме Freeze», функция автоматического ввода поправок при изменении дистанции стрельбы, запоминание координат пристрелки для нескольких оружий, индикация наклона (завала) прицела и многое другое.

__________________________________
по материалам компании PULSAR

Поделиться в соц. сетях:

Как работает тепловидение? Ночное видение и сквозь стены

Как работает тепловидение rk?

Тепловизионное изображение также позволяет увидеть тепло, излучаемое объектом. Тепловизионные камеры более или менее фиксируют температуру различных объектов в кадре, а затем присваивают каждой температуре оттенок цвета, что позволяет вам видеть, сколько тепла она излучает по сравнению с объектами вокруг нее.

Тепловизионные камеры определяют температуру, распознавая и улавливая различные уровни инфракрасного света. Этот свет невидим невооруженным глазом, но может ощущаться как тепло, если его интенсивность достаточно высока. Все объекты излучают какое-то инфракрасное излучение, и это один из способов передачи тепла. Чем горячее объект, тем больше инфракрасного излучения он излучает. Тепловизионные камеры могут видеть это излучение и преобразовывать его в изображение, которое мы затем видим своими глазами.

Тепловизионная камера имеет внутренние измерительные устройства, улавливающие инфракрасное излучение, называемые микроболометрами, и каждый пиксель имеет по одному устройству. Оттуда микроболометр записывает температуру, а затем присваивает этому пикселю соответствующий цвет, который затем отображает результаты на экране камеры.

Где появились тепловизионные камеры?

Неясно происхождение тепловидения. С 1800-х годов было много сообщений о тепловизионных изображениях под другими именами, но не было подтвержденного изобретателя. Используемые сегодня тепловизионные камеры основаны на технологии, изначально разработанной для военных. В 1929 января венгерский физик Кальман Тихани изобрел чувствительную к инфракрасному излучению (ночного видения) электронную телевизионную камеру для противовоздушной обороны в Великобритании. Первыми разработанными американскими термографическими камерами были сканеры инфракрасных линий. Тепловидение в его нынешнем виде изначально было разработано для использования в военных целях во время войны в Корее

Где мы используем тепловидение?

Тепловизионные камеры перекочевали в другие области и нашли множество применений.

Электротехническое обслуживание широко используется для тепловидения. Например, технические специалисты по линиям электропередач используют тепловизионное изображение , чтобы обнаруживать и точно определять соединения и детали, которые подвержены риску перегрева, поскольку они уже излучают больше тепла, чем более прочные участки. Они также могут помочь обнаружить слабые соединения или устройства, которые начинают выходить из строя.

Сантехники используют тепловизоры для осмотра мест возможных утечек, в основном через стены и трубы. Поскольку устройства можно использовать на расстоянии, они идеально подходят для выявления потенциальных проблем с оборудованием, которое либо труднодоступно, либо может иным образом создать проблемы безопасности для рабочих.

Техники-механики и строители, работающие с теплоизоляцией, используют визуализацию для быстрого выявления утечек, что важно для поддержания эффективного регулирования температуры в здании. С первого взгляда они могут проанализировать структуру здания и выявить неисправности. Потери тепла через стены, оборудование HVAC, двери и окна — это распространенные проблемы с тепловыми характеристиками, которые легко обнаруживаются с помощью тепловизора.

Борьба с животными и вредителями – это область, в которой тепловизоры используются удивительно часто. Они могут помочь обнаружить вредителей или животных в темных участках крыши, не забираясь на них, и они могут обнаружить потенциальную активность термитов. Кроме того, они обычно используются для более легкого проведения исследований дикой природы совершенно неинвазивным и ненавязчивым образом.

Транспортная навигация получает значительные преимущества от тепловидения, особенно при движении ночью. Например, морская навигация использует его для четкого наблюдения за другими судами, людьми и препятствиями в ночное время, когда они находятся в море. В последние годы автомобили начали оснащать инфракрасными камерами, чтобы предупредить водителей о людях или животных за пределами уличных фонарей или досягаемости их фар.

Здравоохранение и медицина также имеют практическое применение, например, для выявления лихорадки и температурных аномалий. Это оказалось особенно важным в аэропортах, где эти тепловизионные камеры могут быстро и точно сканировать всех прибывающих или вылетающих пассажиров на наличие более высоких температур, что было крайне важно во время недавних вспышек таких заболеваний, как атипичная пневмония и лихорадка Эбола. Кроме того, было доказано, что тепловизоры помогают диагностировать ряд заболеваний, связанных с шеей, спиной и конечностями, а также проблемы с кровообращением.

Пожарные используют тепловидение, чтобы видеть сквозь дым, особенно в спасательных миссиях, когда они ищут людей в скрытой и опасной среде. Они также используют тепловизионные камеры для быстрой идентификации точечных пожаров, чтобы они могли вмешаться, прежде чем они распространятся.

Полиция и правоохранительные органы включают тепловизоры в свое оборудование для наблюдения, используемое для обнаружения подозреваемых, особенно в ночное время, а также для осмотра места преступления, а также для поисково-спасательных операций. Они превосходят приборы ночного видения, так как не требуют внешнего освещения и не боятся яркого света, что очень важно для тактических задач

Наука и исследования, несомненно, являются областями, которые получают значительные преимущества от использования тепловизоров для точной и точной визуализации тепловых характеристик, таких как темная сторона Луны.

Другие области применения, в которых используются тепловизионные камеры, включают системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, обнаружение плесени, обеспечение качества в таких процессах, как производство стекла и многое другое.

Экономия денег – это то, чего вы не ожидаете от тепловизионного устройства, но если подумать обо всем, что оно может сделать, это определенно имеет смысл. После внесения первоначальных затрат на покупку устройства они, несомненно, могут сэкономить вашему бизнесу или дому тысячи долларов и более на потенциальных затратах на техническое обслуживание и ремонт, которые могут возникнуть, если неисправности, утечки или слабые места не будут выявлены ранее.

Тем не менее, важно понимать, что, хотя у тепловидения есть все эти приложения, часто лучше использовать дополнительные инструменты или инструменты, когда это уместно, чтобы подтвердить то, что вы видите. Кроме того, стоит отметить, что тепловизионные камеры не могут видеть сквозь стены и объекты, а улавливают только то, что от них отражается.

Выбор и покупка качественного тепловизора

Крайне важно использовать высококачественный продукт, чтобы обеспечить точное обнаружение и запись измерений. Большая разница между различными типами тепловизоров заключается в разрешении и четкости изображений, которые они обеспечивают.

Компания Pyrosales с гордостью предлагает широкий ассортимент therm камер al подходящих для всех видов применения, будь то профессионалы или любители. Наш набор первоклассных тепловизоров производится InfiRay, всемирно активной высокотехнологичной компанией, обладающей опытом инновационных измерительных решений, которые гарантированно удовлетворят ваши потребности.

Тепловидение — это впечатляющий и компактный метод определения, измерения и визуализации тепловых характеристик, особенно в условиях отсутствия видимого света. Имея эффективную и высококачественную тепловизионную камеру, можно найти широкий спектр приложений: от промышленности до здравоохранения, исследований и науки и многого другого.

Что такое тепловизионная камера и как работает тепловизионное изображение?

11 сентября 2022 г. Автор: CrossBorder Digital

Один тип камеры, которая может обнаруживать и записывать инфракрасное излучение, называется тепловизионной камерой. Термография, также известная как тепловидение, захватывает изображение с помощью тепловизионной камеры. Тепловизионные камеры актуальны в таких отраслях, как правоохранительные органы, медицина, производство и промышленный сектор.

Инфракрасное излучение улавливается тепловизионными камерами для создания подробных фотографий, которые либо слишком тусклые, либо слишком далекие, чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом. Узнайте о том, что такое тепловизионная камера и как она работает, в этой статье.

Что такое тепловизионная камера?

Тепловизионная камера — это тип камеры, в которой для получения изображения используется инфракрасная технология (тепловые сигнатуры). Камера улавливает инфракрасное излучение и передает данные для отображения на экране в виде картинки. Безопасность, SAR и промышленное применение — вот лишь некоторые из возможных применений тепловизионных камер.

Другие области применения тепловизионных камер:

Камеры с тепловым зрением могут видеть сквозь самую горячую маскировку.
Людей и животных можно определять с помощью тепловизионных камер.
Некоторые пожары можно обнаружить с помощью тепловизионных камер.
Утечки в трубах можно обнаружить с помощью тепловизионных камер.
Промышленные операции можно наблюдать в режиме реального времени с помощью тепловизионных камер.
Спасатели могут использовать тепловизионные камеры в спасательных миссиях

Краткая история тепловизора

Сэру Фредерику Уильяму Гершелю приписывают изобретение первой тепловизионной камеры, которая была сделана в начале 1800-х годов. Гершель хотел придумать средство для наблюдения за инфракрасным излучением, испускаемым солнцем, поскольку оно его интересовало. Он изобрел прибор, который назвал термометром, способным измерять тепло, излучаемое различными объектами.

Гершель сделал первый шаг в создании тепловизионной камеры с помощью своего термометра. В начале 20 века исследователи начали разрабатывать инфракрасные детекторы, которые можно было бы использовать для измерения тепла. Во время Второй мировой войны пилоты использовали эти детекторы для обнаружения вражеских целей.

С тех пор технология была усовершенствована для использования в гражданских целях. Существует множество приложений для тепловизионных камер, включая инспекции в медицине, правоохранительных органах и в промышленном секторе.

Как работает тепловидение?

Принцип тепловидения заключается в том, что все объекты испускают некоторое количество инфракрасного излучения. Человеческий глаз не может видеть инфракрасную энергию, и тогда на помощь приходят тепловизионные камеры. Тепловидение обнаруживает инфракрасную энергию, а количество излучаемого объектом и количество инфракрасного излучения можно использовать для оценки его температуры.

Термография относится к процессу, посредством которого инфракрасное излучение объекта преобразуется в видимый свет для тепловизионного изображения. Метод преобразования инфракрасного излучения в видимый свет называется термографией и используется в области термографии. Когда мы говорим о термографии, мы имеем в виду процесс превращения лучистых лучей в видимый свет. После этого с помощью видимого света создается изображение объекта, называемое термограммой.

Тепловизоры работают, обнаруживая инфракрасное излучение, испускаемое тепловыми сигнатурами. Все предметы с температурой выше нуля излучают инфракрасный свет в окружающее пространство. Количество инфракрасного излучения, испускаемого объектом, пропорционально температуре, при которой находится этот объект. Инфракрасное излучение можно обнаружить с помощью тепловизионных камер, создавая визуальное изображение на основе собранных ими данных.

Когда вы используете тепловизионные камеры?

Тепловизоры находят широкое применение во многих областях и на многих рынках. Способность тепловизионной камеры видеть тепло делает ее ценной для медицины; обычной практикой является использование тепловизионных камер для распознавания инфракрасных камер в определенном месте. Это может быть полезно для различных работ, в том числе для обнаружения людей или животных в темноте, обнаружения пожаров или других источников отличного тепла и других подобных действий.

Для этой цели в автомобильной промышленности обычно используются тепловизионные камеры. Тепловизионные камеры используются для осмотра зданий на наличие проблем с изоляцией и протечек. Использование тепловизионных камер произвело революцию в сфере безопасности.

Тепловизоры Mileseey

Инфракрасный тепловизор Mileseey TR120E

Инфракрасный тепловизор Mileseey TR120E есть отличный тепловизор по разумной цене, что делает его полезным во многих ситуациях. Благодаря размеру 120×9 изображение можно использовать для самых разных целей, включая, помимо прочего, проверки электрооборудования, зданий и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. 0 разрешение и температурная чувствительность 0,07С. Изображение имеет ЖК-дисплей 3.2, внутреннюю светодиодную подсветку и слот для карты micro-SD для хранения данных.

Инфракрасный тепловизор Mileseey TR120 с камерой видимого света

Инфракрасный тепловизор Mileseey TR120 сочетает в себе преимущества инфракрасного тепловизора и камеры видимого света. Он может делать снимки в форматах JPG и RAW с разрешением 1920×1080. ЖК-экран этой камеры имеет размер 3 дюйма, что позволяет вам хорошо видеть объект во время съемки. Для дальнейшего облегчения точных измерений в TR120 встроена лазерная указка.

Mileseey TNV10 Инфракрасный тепловизионный монокуляр ночного видения
Mileseey TNV10 Тепловизионный тепловизионный монокуляр ночного видения являются портативными. Тепловидение и ночное видение — их специализации. Инфракрасный датчик монокуляра не охлаждается. Это позволяет видеть в темноте, сквозь дым и туман. Цифровой дисплей монокуляра показывает тепловые изображения в реальном времени. Он также имеет режим записи, который позволяет захватить тепловое изображение для последующего исследования.

Часто задаваемые вопросы

1. Сколько стоит тепловизионная камера?
У каждой тепловизионной камеры есть свои преимущества, недостатки и цена. Тепловые камеры могут стоить 500-6000 долларов. Перед покупкой покупатели должны сравнить цены.

2. Может ли тепловизор видеть сквозь стены?
Тепловизионные камеры могут видеть сквозь непрозрачные материалы, обнаруживая инфракрасное излучение. Тепловизионное оборудование может обнаруживать тепло этого излучения. В тепловизионных камерах используется инфракрасная технология, позволяющая видеть сквозь твердые объекты и стены.

3. Можете ли вы заблокировать тепловое изображение?
Как оказалось, есть несколько способов помешать тепловизионным камерам. Одним из вариантов является использование свинцового или металлического экрана для блокировки инфракрасного излучения. Также можно использовать зеркала и другие материалы, отражающие инфракрасное излучение.

4. Тепловизионная камера лучше ночного видения?
Как инфракрасные камеры, так и приборы ночного видения имеют свои преимущества и недостатки. В то время как тепловизионные камеры могут видеть при слабом освещении и улавливать тепловые сигнатуры, ночное видение лучше в полной темноте.

5. Какое разрешение камеры мне нужно?
Разрешение цифровой камеры в пикселях — это количество пикселей. Увеличенные пиксели увеличивают разрешение и резкость. Наилучшие результаты дает 10-мегапиксельная камера.

6. Могу ли я использовать свой телефон в качестве тепловизионной камеры?
Можно использовать камеры смартфонов; Приложения для смартфонов с тепловизором используются чаще всего. После установки и активации приложения используйте камеру телефона для измерения температуры. Программа отображает температуру камеры Температура камеры отображается программой.

7. В чем разница между инфракрасными камерами и тепловизорами?
Тепловые и инфракрасные камеры различаются. Тепловые камеры могут обнаруживать незначительные изменения температуры, в отличие от инфракрасных. Тепловые камеры могут видеть в полной темноте, в отличие от инфракрасных камер. Инфракрасные камеры дешевле тепловых.

Заключение
Тепловизоры стоят от 500 до 6000 долларов в зависимости от характеристик и качества. Тепловизионные камеры видят сквозь тонкие стены и изменения температуры. Алюминиевая фольга блокирует тепловидение.

Тепловизионные камеры лучше видят в полной темноте, чем ночное видение, но не при тусклом свете. Назначение определяет разрешение камеры в пикселях. Тепловые камеры могут быть сделаны с инфракрасными камерами и программным обеспечением. Инфракрасные камеры будут ощущать тепло; если вам понравился этот пост, подпишитесь на информационный бюллетень Mileseey, чтобы узнать больше о наших продуктах и эксклюзивных предложениях.