Тепловизор это: Тепловизор что это? Виды, характеристики, его назначение

Как это работает. Тепловизор

Сегодня без тепловизоров − приборов, фиксирующих тепловое излучение − уже сложно представить многие области промышленности и военное дело. Они помогают нам улучшить наше несовершенное зрение, видеть больше, дальше и лучше. 

Одни из крупнейших разработчиков и производителей тепловизионных устройств в России –холдинги «Росэлектроника» и «Швабе», входящие в состав Госкорпорации Ростех. Рассказываем, как устроен тепловизор, чем он отличается от приборов ночного видения и как «видит» в полной темноте.

Как увидеть тепло

В 1800 году астроном Фридрих Вильгельм Гершель во время экспериментов с преломлением света обнаружил, что существует спектр, не видимый для человеческого глаза, который он назвал инфракрасным излучением. Позже было доказано, что все тела, чья температура отличается от нуля, излучают электромагнитное тепловое излучение.

Но может ли человеческий глаз увидеть его? Конечно! Например, без сомнения теплое Солнце, которое отлично видно невооруженным глазом. А для того, чтобы видеть в темноте и обнаруживать через преграды объекты не такие горячие, как Солнце, человечество изобрело тепловизоры – устройства, увеличивающие возможности нашего зрения и позволяющие видеть даже малейшее проявление тепла.

Первые приборы, визуализирующие температуру объектов, появились в 20-е годы прошлого века. Например, такое устройство, как эвапорограф, работало на принципе неравномерного испарения или конденсации вещества на пленке, при этом получалось рельефное изображение объекта. Затем, уже в 1940-е годы, появились термографические камеры, также передававшие изображение на пленку. И наконец, в 1960-е годы появляются технологии, позволяющие создавать тепловизоры, работающие в реальном времени. Изначально тепловизионные устройства разрабатывались в интересах военных, а в 1965 году был продан первый коммерческий тепловизор для мониторинга высоковольтных линий электропередач.

Устройство тепловизора

Тепловая оптика устроена очень похоже на обычную оптику и работает по схожим принципам. Главное отличие – в материале стекла. Обычное стекло не пропускает сквозь себя волны инфракрасного спектра. Поэтому линзы для тепловизоров делаются с применением специальных материалов, пропускающих ИК-лучи, чаще всего – из довольно дорогого германия.

Интересна технология получения линз из германия. Полуметалл сперва расплавляется в печи, затем кристаллизуется на специальном стержне до кристалла нужного размера и разрезается на заготовки, которые после превращаются в линзы. В России есть собственные месторождения и производство этого стратегически важного вещества.

Теплотелевизионный регистратор производства Лыткаринского завода оптического стекла (ЛЗОС) холдинга «Швабе»  

Детектор, улавливающий инфракрасное излучение и преобразующий его в информацию – еще более сложное в производстве устройство. Как и в обычном фотоаппарате, он состоит из чувствительной матрицы и блока электроники, обрабатывающего сигнал. Посредством системы линз ИК-излучение подается на матрицу, покрытую датчиками. Затем процессор преобразует данные в видеосигнал и подает на экран устройства.

По сравнению с приборами ночного видения, тепловизор − более универсальное, хотя и более сложное устройство. Прибор ночного видения формирует изображение на основании отраженного от объекта света, то есть черную кошку в полностью темной, изолированной комнате вы с его помощью не найдете, а с помощью тепловизора – запросто.

Игра в «холодно-горячо» по-взрослому

Тепловизоры позволяют заглянуть внутрь предметов без непосредственного физического контакта, находить отклонения от нормальной температуры. И эта способность оказалась очень востребованной для проведения так называемого неразрушающего контроля, когда объект изучается без его разделения на элементы, а чаще всего и без приостановки рабочих процессов, в которых объект участвует.

Видеть сквозь предметы, наблюдать за изменением температуры, находить утечки тепла полезно в самых разных областях промышленности и науки. В энергетике, на производстве, в строительстве тепловизоры помогают в работе и предотвращают техногенные катастрофы, а спасатели с их помощью ищут людей в завалах. Свое применение они нашли даже в медицине, где по динамике температуры отдельных органов можно обнаруживать злокачественные новообразования. Незаменимы тепловизоры и для охотников, причем не только ночью, но и днем.

И все же главным заказчиком тепловизионной техники по-прежнему остаются силовые ведомства. Тепловизоры устанавливаются на личное оружие, бронетехнику, самолеты, корабли, включаются в системы наблюдения, входят в комплекты «умной» экипировки. Все это позволяет обнаруживать злоумышленников и следы их деятельности независимо от времени суток и погодных условий.  

Что такое тепловизор, его устройство и назначение.

Для контроля температуры объектов существует множество приборов. Однако, большинство из них способны лишь определить значение в конкретной точке. Для того, чтобы буквально увидеть температуру своими глазами существует тепловизор. Устройство преобразует невидимые человеческому глазу инфракрасные лучи в цветное изображение.

В этой статье мы расскажем о том, как работают такие приборы, какое у них назначение, разберем разные типы тепловизоров и их характеристики, а также составим подборку самых популярных моделей.

Принцип работы тепловизора

Каждый объект отражает не только видимый спектр цветов, но и ряд неразличимых волн. Одни из таких – инфракрасные. Чем интенсивнее излучение, тем выше температура самого объекта. Именно эти волны регистрирует тепловизор.

Принцип работы тепловизора.

Сначала отраженный свет попадает на внешний объектив устройства. Оптика тепловизора пропускает весь спектр излучения, а не только видимый.

После этого свет проходит через призму, которая фокусирует его на матрице. Это микросхема с плотным набором резисторов, способных обрабатывать инфракрасное излучение. Иначе говоря, свет нагревает матрицу, а микропроцессор анализирует полученные данные.

После этого на дисплей выводится термограмма – обработанное изображение объекта в специальной цветовой гамме. Классический набор цветов меняется от красного к синему, с белыми и черными областями раскаленных или переохлажденных областей соответственно. Многие тепловизоры обладают другими палитрами. Например, «Железо» с преобладанием желтого и фиолетового цветов, «Монохром», где яркие объекты выделяются на темном однотонном фоне. Кроме того, можно настроить палитру самостоятельно.

Конструкция тепловизора

Разберем более подробно устройство прибора.

Все объекты, температура которых превышает абсолютный ноль – 273 °С, излучают инфракрасное свечение. Весь спектр отраженного света попадает на линзу из германия.

Устройство тепловизора.

Альтернативами служат селенид цинка и халькогенидные стекла как более дешевая в производстве замена. В зависимости от модели тепловизора, внутри могут быть установлены фокусирующие линзы. Дополнительная оптика нужна для прицеливания на отдаленные объекты.

Далее следует матрица, на которой фокусируется излучение. Температурные датчики делятся по разным критериям. Первое деление – на охлаждаемые и неохлаждаемые. Наибольшее распространение получили вторые, т.к. первые требуют криогенной установки из-за их сверхчувствительности.

Другое разделение происходит на калиброванные и некалиброванные сенсоры. Первые формируют термограмму и измеряют температуру во всех точках. Вторые способны лишь создавать изображение в видимом спектре без замеров.

Собираемая информация отображается на дисплее.

Подавляющее большинство тепловизоров оснащено фиксированным экраном, однако, есть модели с поворотной конструкцией. Они востребованы в промышленности, техническом обслуживании и других подобных сферах. Благодаря шарнирной основе, экран можно повернуть под удобным углом, при этом направив тепловизор на высоко расположенные объекты.

Основные элементы управления – кнопки, расположенные под экраном, а также большая клавиша-курок спуска на рукоятке. Некоторые тепловизоры оснащены сенсорным дисплеем. В меню выполняется настройка прибора, выбирается тип сохраняемых файлов и многое другое.

Внешний вид и элементы тепловизора.

Все перечисленные элементы – основные детали любого измерительного тепловизора. Однако, есть модели, которые комплектуются дополнительными модулями. К ним относятся сменные объективы, которые предназначены для изменения угла поля зрения. Некоторые насадки адаптируют тепловизор под макросъемку для изучения плотно расположенных объектов, например, соединений в электрощитовых.

Данные хранятся на встроенной памяти и съемной карте. Многие модели тепловизоров оснащены выходами для подключения к телевизору или компьютеру. Наиболее продвинутые устройства передают эти данные по беспроводным Wi-Fi или Bluetooth.

Основные технические характеристики

1. Рабочий диапазон. Показывает, какие температуры различает прибор. Большинство тепловизоров способно определять до + 600 °С, что достаточно для многих задач. Для работы с более горячими объектами предусмотрены приборы с диапазоном до + 1000 °С и выше.

2. Разрешение ИК-матрицы. Чем больше данное значение, тем более четким будет конечное изображение. Самые простые сенсоры обладают разрешением 80х60 или 120х90 пикселей. Это означает, что на матрице находятся 4800 или 10800 точек с уникальным значением температуры.

   Внешний вид инфракрасной матрицы.

   Старшие модели оснащаются матрицами на 640х480, 1024х768 пикселей или более. Количество точек достигает нескольких сотен тысяч, что гарантирует четкое детализированное изображение.

   У некоторых производителей есть технология виртуального увеличения размеров термограммы. Применяется 2-кратное растягивание изображение без потери качества, что повышает читаемость картинки.

3. Чувствительность тепловизора. Способность матрицы обнаружить разницу температур между двумя соседними точками. Чем ниже данное значение, тем более незначительный перепад виден на экране. Чувствительность 100 мК означает, что между соседними точками на матрице должна быть разница не менее 0,1 °С. В противном случае прибор не распознает это, закрасив оба пикселя одним цветом. Чувствительность в 50 мК снижает этот порог до 0,05 °С.
4. Частота обновления кадров. Показывает то, сколько раз в секунду меняется изображение на дисплее. Чем выше данный показатель, тем точнее будут данные, т.к. вы сможете обнаружить кратковременные перепады. Чаще всего используются 9 или 60 Гц, т.е. 9 или 60 кадров/сек. Некоторые профессиональные модели способны обновлять изображение со скоростью 120 и 240 Гц.
5. Спектральный диапазон. Длина волны, которую распознает тепловизор. Все приборы работают с диапазонами от 8 до 14 мкм и от 3 до 5,5 мкм. Меньший из них применяется для обследования объектов с высокой отражающей способностью – стекла, зеркала, полированные металлы.
6. Точность. При измерении температуры полученные данные могут отклоняться от истинного значения. Практически у всех тепловизоров это значение составляет около ± 2-3%. Этого достаточно даже для профессиональных задач, в том числе, для осмотра сложного оборудования. Результат можно улучшить, однако, для этого необходимо приобрести тепловизор с азотным охлаждением. Они применяются в научной сфере для лабораторных испытаний.

7. Дисплей. Размер экрана тепловизора связан с конструкцией самого измерителя. У приборов с пистолетной рукоятью дисплей редко превышает диагональ 3,5” и разрешение 640х480 пикселей. Если экран установлен на шарнирное соединение, то его размеры могут достигать 5” с плотностью точек до 1024х768.

   Параметры дисплея никак не влияют на конечный результат. Термограмма, сохраняемая на компьютере, обладает собственным разрешением, зависящим от конкретного устройства.

8. Запись данных. Большинство тепловизоров сохраняет съемку в виде специального файла. Обработка возможна только в фирменных приложениях для компьютера и мобильных устройств. С помощью этих программ можно просмотреть изображение, определить температуру в каждой конкретной точке, сформировать отчет и т.д.

   Некоторые приборы сохраняют данные в виде популярных форматов изображений JPG или PNG. Это облегчает просмотр файлов. Отдельные модели записывают видеозаписи в инфракрасном спектре. Это актуально при осмотре большого числа узлов, больших зданий и других подобных задач.

Применение тепловизоров

Такие устройства используются для неразрушающего температурного контроля. Это означает, что для наблюдения за объектами не нужно касаться поверхности. Это актуально во многих сферах:

• Коммунальные службы – контроль за состоянием теплотрасс, отопительных приборов, распределительных узлов.
• Ремонт – поиск мест наибольших теплопотерь, дефектов, плохой изоляции.
• Энергетика – обследование генераторов, поиск несправных соединений, определение состояния труб, дымоходов.
• Пищевая промышленность – контроль температуры замороженных продуктов, обследование холодильных камер и т.д.

Тепловизионный контроль.

Лучшие модели тепловизоров

Приборы данного типа подразделяются на несколько сегментов. Разделение идет по классам и категориям: бюджетные бытовые модели применяются для повседневного обследования домов и инженерных конструкций. Они обладают базовыми характеристиками и доступной ценой.

Профессиональные модели оснащены продвинутыми матрицами. Они обеспечивают высокую детализацию и точность термограмм, а также обладают рядом дополнительных функций.

Бюджетные модели

Данные приборы используются для наблюдения и бытового применения: осмотр дома на предмет теплопотерь, исследование батарей отопления и нагревательных котлов, поиск неисправностей на линии теплосети и т.д.

Из-за сравнительно низких показателей, полученные данные подходят для повседневного использования. Термограммы достаточно информативны для получения общих сведений об объектах.

Hikmicro E1L

Простой в обращении прибор, который не требует сложных настроек. Тепловизор определяет температуру до + 550 °C с точностью ± 2 °С. Полученные данные можно использовать для ремонта и базового технического обслуживания.

• Разрешение матрицы: 160 × 120 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Поле зрения: 37.2 °× 50 °

Подробнее

Hikmicro B1L

Бюджетный тепловизор для регулярного использования. Для максимально точного результата в приборе вручную задаются основные параметры: коэффициент излучения, расстояние между целью и объектом, единица измерения и т.д. Если вы хотите упростить работу, то есть автоматическая настройка температурного диапазона. Точность измерение достигает ± 2% от конечного значения.

• Разрешение матрицы: 160 × 120 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Поле зрения: 32,9 ° × 44,4 °

Подробнее

Профессиональные модели начального уровня

В тепловизоры установлены более продвинутые матрицы. Из-за доступной цены они обладают ограниченным функционалом. При этом приборы применимы для инспекции сложного оборудования, например, электрогенераторов.

Hikmicro M10

Тепловизор с профессиональной матрицей, который подходит для инспекционных работ. Температурный диапазон от — 20 до + 550 °C. Частота кадров в 25 Гц обеспечивает плавное изображение при наблюдении движущихся объектов. Для четкой картинки в ИК-режиме предусмотрен высокочувствительный детектор с разрешением 40 мК.

• Разрешение матрицы: 160 × 120 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Поле зрения: 32,9 ° × 44,4 °

Подробнее

RGK TL-80

Прибор базового профессионального уровня для бытового и повседневного использования. Матрица обладает размерами 80х80 точек с чувствительностью 100 мК. Предельная температура в + 350 °С определяется с точностью до ± 2 %.

Также присутствует камера видимого диапазона. С ее помощью инфракрасное изображение накладывается поверх реального в процессе съемки. Технология помогает быстрее сориентироваться во время работы, обнаружив место утечки тепла быстрее.

• Разрешение матрицы: 80 х 80 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Погрешность: 2 °C,±

Подробнее

Портативные модели

Устройства этого класса легко помещаются в карман или дорожную сумку благодаря компактным размерам. Также есть модели, которые подключаются к напрямую к мобильным устройствам. Термограмма выводится на дисплей смартфона или планшета, что облегчает использование измерителем.

Hikmicro Mini 1

Мобильный тепловизор, который подключается напрямую к гнезду смартфона. В бесплатном мобильном приложении будет отображаться термограмма, которая записывается в память устройства. Модель предназначена для отслеживания широкого температурного диапазона от — 20 до 350 °C. Частота обновления кадров составляет 25 герц. Благодаря этому достигается плавная и непрерывная картинка, что обеспечивает малую погрешность и точное измерение температуры.

• Разрешение матрицы: 160 х 120 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Погрешность: 2 °C,±

Подробнее

Hikmicro Pocket 2

Карманный тепловизор для инспекции зданий, сооружений, коммуникаций. Несмотря на компактные размеры, внутри установлена матрица размером 256х192 пикселей. Температурный диапазон составляет от – 20 °С до + 400 °С при точности ± 2%. Полученных показателей будет достаточно для проведения ремонта, устранения утечек тепла и других несложных работ.

• Разрешение матрицы: 256 х 192 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Погрешность: 2 °C,±

Подробнее

Профессиональные модели

Отличаются продвинутыми компонентами, в частности, более чувствительными и большими матрицами. Приборы используются не только для повседневных задач, но и для обслуживания промышленных и производственных зданий. Полученные термограммы обладают высокой точностью и детальностью.

Hikmicro G40

Тепловизор профессионального уровня, нацеленный на осмотр промышленных объектов. Установлена матрица размером 480х360 пикселей. Прибор поддерживает несколько режимов фокусировки на выбор, выдает качественное изображение и фиксирует температуры в широком диапазоне от — 20 до + 650 °C. Частота кадров в 50 Гц позволяет получить высокую плавность и четкость картинки.

• Разрешение матрицы: 480 х 360 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Погрешность: 2 °C,±

Подробнее

Hikmicro G60

Высокое разрешение матрицы этого тепловизора в 640 х 480 пикселей дает предельно детализированную картинку. Вы можете самостоятельно выбирать палитру, в которой вам удобнее просматривать снимки. Если прибор обнаружит температуру, которая выходит за допустимые границы заданного диапазона, то вы услышите звуковой сигнал. Для более детального просмотра можно увеличить изображение до 8 раз. Модель можно подключить к смартфону или планшету через Wi-Fi.

• Разрешение матрицы: 640 х 512 px
• Спектральный диапазон: 8-14 мкм
• Погрешность: 2 °C,±

Подробнее

Заключение

Тепловизоры могут применяться в самых разных сферах деятельности: в строительстве, ЖКХ, на производстве, в медицине, охране и многом другом. Сегодня на рынке представлено множество моделей на любой вкус и кошелек.

При выборе устройства необходимо обращать внимание на ряд важных характеристик:

• Рабочий диапазон.
• Разрешение ИК-матрицы.
• Чувствительность.
• Частота обновления кадров.
• Спектральный диапазон.
• Точность.
• Размер дисплея.

Четко определившись с тем, для каких задач будет использоваться тепловизор, вам не составит труда выбрать подходящую модель.

Что такое тепловизионная камера? Как это работает?

текст.скиптоконтент text.skipToNavigation

Поиск Омега

• Связаться с нами

• Все продукты
• Ресурсы
• О нас

1. Дом
2. См. Ресурсы
3. Тепловизионная камера

Тепловизионная камера захватывает и создает изображение объекта, используя инфракрасное излучение, испускаемое объектом, в процессе, называемом тепловидением. Созданное изображение представляет собой температуру объекта. Базовая технология тепловизионных камер была впервые разработана для военных. Однако изобретение тепловизионной камеры связано с историей термографии, которая началась в 1960 году сэром Уильямом Гершелем, астронавтом, открывшим инфракрасный свет.

В 1860 году американский астроном Сэмюэл Пирпонт Лэнгли изобрел болометр, который представляет собой устройство, измеряющее инфракрасное или тепловое излучение. А в 1929 году венгерский физик Кальман Тихани изобретает чувствительную к инфракрасному излучению электронную телевизионную камеру, способную снимать тепловые изображения.

И инфракрасное излучение, и видимый свет являются частью электромагнитного спектра, но, в отличие от видимого света, инфракрасное излучение не воспринимается человеческим глазом напрямую. Это объясняет, почему на тепловизионную камеру не влияет свет, и она может давать четкое изображение объекта даже в темноте.

Тепловидение — это преобразование инфракрасного света в электрические сигналы и создание изображения с использованием этой информации.

Эта технология была революционной в то время, но сегодня она широко используется. Но как этим устройствам удается улавливать эту невидимую визуальную информацию? Давайте проверим это.

Сегодня общепринятым стандартом для тепловизионной камеры является отображение более теплых объектов с желто-оранжевым оттенком, который становится ярче по мере того, как объект нагревается. Более холодные объекты отображаются синим или фиолетовым цветом.

Инфракрасная энергия имеет длину волны, начинающуюся примерно с 700 нанометров и простирающуюся примерно до 1 мм. Длины волн короче этой становятся видимыми невооруженным глазом. Тепловизионные камеры используют эту инфракрасную энергию для создания тепловых изображений. Объектив камеры фокусирует инфракрасную энергию на набор детекторов, которые затем создают подробную картину, называемую термограммой. Затем термограмма преобразуется в электрические сигналы для создания теплового изображения, которое мы можем видеть и интерпретировать.

Поговорите с нашими экспертами

Что такое тепловое инфракрасное изображение?

перейти к содержанию

Автор: Маркус Тарин

Тепловое инфракрасное изображение требует использования специальных камер (ИК-камер). Датчики изображения в этих камерах чувствительны к длинам волн в инфракрасной области электромагнитного спектра.

Тепловое инфракрасное изображение также называют «невидимым» изображением, поскольку инфракрасный спектр не виден человеческому глазу. В этой статье объясняется спектр инфракрасного изображения и различные типы доступных инфракрасных камер и детекторов, используемых для превращения невидимого в видимое.

Инфракрасный спектр

Инфракрасный спектр

На приведенном выше рисунке слева направо показан видимый спектр (от 400 до 700 нм). Это спектр, который мы можем воспринимать нашими глазами как люди. По мере увеличения длины волны мы входим в ближний инфракрасный (NIR) и коротковолновый инфракрасный (SWIR) диапазоны 0,9. мкм до 1,7 мкм. Сегментация в приведенном выше спектре основана на спектральной чувствительности датчиков инфракрасных камер, используемых для теплового инфракрасного изображения.

По этой причине в литературе по общей физике вы можете найти другую сегментацию инфракрасного спектра. Рядом со спектральным диапазоном SWIR находится средневолновый инфракрасный диапазон (MWIR).

Расширенный диапазон MWIR охватывает диапазон от 1 мкм до 5 мкм. За областью MWIR следует незакрытый промежуток от 5 мкм до 8 мкм. Этот разрыв связан с очень сильным атмосферным затуханием в этом регионе.

Молекулы h3O и CO2 значительно ослабляют инфракрасное излучение в этой области. Следовательно, этот диапазон не так полезен для теплового инфракрасного изображения. Затем правее находится длинноволновая инфракрасная область (LWIR). Он охватывает от 8 мкм до 13 мкм, а иногда и 14 мкм.

Напомним, что существуют инфракрасные или тепловизионные камеры со специальными детекторами для диапазонов SWIR, MWIR и LWIR. У каждой из этих камер есть свои специальные тепловизионные системы, для которых они хороши.

Большинство всех продаваемых и используемых сегодня тепловизионных камер работают в диапазоне LWIR. Эти детекторы LWIR также называются детекторами микроболометров или сокращенно µbolo. Эти детекторы на самом деле не измеряют фотоны. Вместо этого они преобразуют инфракрасное излучение в изменение электрического сопротивления элементов детектора.

Камеры с микроболометрическими детекторами

Пиксельный микроболометр

Пиксельный микроболометр

На приведенном выше рисунке показан один пиксель в микроболометрическом детекторе тепловизионной камеры. Размер пикселя составляет 25 мкм x 25 мкм. Пиксель имеет тонкое соединение, что позволяет уменьшить тепловые потери элемента пикселя на подложку, расположенную ниже. Тысячи этих пикселей работают вместе, чтобы сформировать тепловое изображение в тепловизионной камере этого типа.

Одним из недостатков этого типа детектора является фиксированное время интегрирования. Время интегрирования, также называемое выдержкой или временем затвора в камере видимого диапазона, представляет собой время, которое требуется пикселю для получения полезного преобразования. Пиксель преобразует инфракрасное излучение (тепло) в изменение сопротивления пикселя. Затем подключенная электроника считывания преобразует изменение сопротивления в напряжение и, в свою очередь, в показания температуры для радиометрически откалиброванной камеры.

Некоторые тепловизионные камеры, используемые для наблюдения или ночного видения, могут не измерять абсолютную температуру. В камерах этого типа отсутствует радиометрическая калибровка и электронная поддержка.

Примерами камер, которые содержат датчики этого типа, являются FLIR AX8, FLIR A35, FLIR A65, FLIR A310, FLIR A315, FLIR A615 и многие портативные камеры. Детекторы этих камер на самом деле сделаны из устройства MEMS и содержат миниатюрные термопарные элементы в качестве своих пикселей. Для прогрева пикселей требуется конечное время. Обычно от 8 мс до 12 мс, в зависимости от типа детектора.

В этих детекторах используются либо оксид ванадия (VOX), либо аморфный кремний (a-Si). Камеры такого типа относительно недороги и стоят от 1000 до 20 000 долларов или выше.

Пиксельное разрешение этих камер (или инфракрасных тепловизионных камер в целом) все еще относительно низкое. Разрешение варьируется от 80 x 60 пикселей до 1,2 Мп на момент написания этой статьи. Камера без калибровки может отображать только относительную информацию о горячем/холодном изображении.

Камеры с детекторами на основе фотонов

Инфракрасные камеры более высокого класса поставляются с полупроводниковым детектором, способным преобразовывать фотоны в электрические сигналы. Детекторы доступны для всех тепловых диапазонов. (SWIR, MWIR и LWIR).

Эти детекторы сделаны из экзотических материалов и очень дороги в производстве. Следовательно, камеры этого типа дороже, чем их микроболометрические аналоги. Эти детекторы чрезвычайно чувствительны и поэтому нуждаются в охлаждении.

Коротковолновые инфракрасные камеры – SWIR

Эти камеры имеют фотонный детектор, изготовленный из арсенида индия-галлия (InGaAs). Методы охлаждения для этих камер варьируются от неохлаждаемых, с термоэлектрическим охлаждением (одинарная, двойная, тройная ступень) до криогенного охлаждения для высококачественных камер научного уровня. Эти детекторы чувствительны в диапазоне 0,9мкм до области 1,7 мкм.

Типичные области применения варьируются от спектральной визуализации в сельском хозяйстве, контроля пластмасс, улучшенного ночного видения до мониторинга сверхвысокотемпературных печей или лазерного контроля сварных швов. Эти камеры по-прежнему видят значительное количество отраженного света и начинают видеть истинные тепловые эффекты только при более высоких температурах поверхности. Примером камеры является FLIR A6260sc.

Средневолновые инфракрасные камеры – MWIR

MWIR камеры используют детектор из антимонида индия (InSb). Они исключительно криогенно охлаждаются. Поэтому современные камеры имеют встроенный в корпус охладитель Стирлинга и больше не требуют внешнего охлаждающего газа.

Эти камеры отлично подходят для быстрого проведения тепловых измерений. Поскольку их детектор основан на фотонах, время интегрирования может достигать мс или мс.

Эти детекторы способны обнаруживать изменения температуры в диапазоне 0,018 мК. Камеры MWIR имеют очень широкий спектр применения. Вот несколько примеров: оптическая газовая визуализация, прецизионные высокоскоростные измерения температуры, военное применение, автоматизированная тепловизионная визуализация, проверка пластиковой пленки, микроскопия и т. д. Примером камеры является серия FLIR A8300sc.

Длинноволновые инфракрасные камеры – LWIR

Раньше камеры этой категории оснащались детектором HgCdTe или ртутно-кадмиевого теллурида. Эти детекторы камер с тепловыми датчиками чрезвычайно дороги, поэтому цены на камеры превышают 150 000 долларов. Эти детекторы также очень нелинейны, что затрудняет калибровку и работу с этими камерами.

На рынок вышла новая технология обнаружения. Детектор SLS или Super Lattice Structure. Он не такой чувствительный, как детектор HgCdTe, но намного дешевле и гораздо более линейный.

Камеры этого типа вступают в игру, если область применения длинноволнового инфракрасного излучения представляет интерес, но требуется более быстрое время интеграции и большая чувствительность. Примером камеры является FLIR A6750SLS.

Пример применения для теплового инфракрасного изображения

Тепловое изображение печатной платы

Изображение выше представляет собой тепловое изображение, полученное камерой микроболометрического типа. Полоса справа указывает температурный диапазон термограммы. Оранжевый цвет указывает на горячий компонент — в данном случае это резистор. Остальная часть печатной платы имеет синий цвет, что связано с гораздо более низкой температурой.

Инспекция печатных плат очень часто используется для тепловидения. Позволяет визуализировать температуру. Другими словами, он позволяет использовать бесконтактный метод измерения температуры.

Использование тепловизионной камеры для осмотра печатной платы может помочь в устранении неполадок, а также в тепловом расчете для управления температурным режимом при проектировании платы. В дополнение к тепловизионной камере пользователю также потребуется мощное тепловизионное программное обеспечение для поддержки усилий.

Тепловые инфракрасные камеры не полагаются на внешнее освещение. Они могут «видеть» тепло и могут быть очень полезны везде, где представляют интерес бесконтактные измерения температуры.

Если вам нужна помощь в выборе правильной камеры для вашего следующего приложения, пожалуйста, не стесняйтесь  , свяжитесь с нами  с любым вопросом, касающимся теплового или инфракрасного изображения!

Маркус Тарин

Маркус Тарин является президентом и генеральным директором компании MoviTHERM Advanced Thermography Solutions, расположенной в Ирвине, Калифорния, США. Г-н Тарин изучал радио- и телевизионную инженерию, а также проектирование встроенных систем в Германии, которую он окончил в 1996. Он имеет большой опыт работы с видимыми и невидимыми изображениями, особенно в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR), коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR), средневолновом инфракрасном диапазоне (MWIR) и длинноволновом инфракрасном диапазоне (LWIR). Тарин был ведущим архитектором многих проектов по разработке продуктов для обороны, исследований, медицины и промышленности. Через свою компанию он коммерциализировал многие из этих разработок для дистанционного мониторинга, автоматизированного тепловидения и неразрушающего контроля. MoviTHERM является дистрибьютором и интегратором FLIR Systems, Inc.

Поделитесь этой статьей

Тепловизоры

Ознакомьтесь с нашим выбором!

Просмотреть сейчас

Подпишитесь сегодня!

Подпишитесь на нашу ежемесячную рассылку, чтобы получать все последние новости и статьи прямо на ваш почтовый ящик.