Google+ Twitter ВКонтакте Facebook Живой Журнал Instagram
 
ФотоскалаИнтернет-журнал ФотоскалаОборудованиеЧто такое тепловизор, или Как используют тепловое излучение для наблюдения за объектами

Что такое тепловизор, или Как используют тепловое излучение для наблюдения за объектами

тепловизоры

— by Jon Erickson

Оптические системы разной конструкции и специфики имеют одно назначение – наблюдение за ландшафтом, небосводом, неподвижными или движущимися объектами. Но в сложных по освещению условиях могут понадобиться прибор, который поможет «видеть» в темноте. Называется такой прибор ‒ тепловизор. Это оптическая электронная система, в которой происходит использование испускаемого некоторыми объектами излучения в инфракрасном спектре. Как это работает?

Невидимые тепловые потоки в данном диапазоне фиксируются устройством. Оно трансформирует информацию в изображение, которое выводится на дисплей. Отображается не монохромная картинка, ведь температура не распределяется равномерно ‒ разными цветами помечаются более теплые или холодные участки. Изучают особенности изображений с помощью термографии, специальной области знаний.

Как гласит закон Планка, все тела, чья температура отличается от абсолютного нуля, определенно излучают электромагнитные волны. Это не зависит от внешних условий ‒ температур, освещенности и так далее. Они часто незаменимы в качестве приборов ночного видения, когда воспользоваться биноклем или классическим ПНВ невозможно, что очень актуально для военных, охотников, спасателей МЧС и пр.

тепловизор

В отличие от обычных приборов для наблюдения, тепловизорам не нужно освещение вообще ‒ даже в условиях абсолютной темноты они сохраняют работоспособность. Подобные измерительные приборы мгновенно определяют температуру любого объекта по десяткам тысяч разных точек, которые собирают в единое изображение.

Из чего состоят тепловизоры

Тепловизоры сложны в изготовлении и поэтому относятся к дорогостоящим приборам. Электронно-вакуумные датчики, который первоначально использовались в конструкции, сменяются высокоточными матрицами, которые, вместе с объективом, составляют больше 90% стоимости прибора. Сейчас сканирующие тепловизоры с оптической разверткой электромеханического типа не применяются. Матрицы выстраиваются на базе болометров ‒ миниатюрных тонкопленочных температурных резисторов. Они улавливают инфракрасное излучение и, нагреваясь, передают информацию прибору. В зависимости от специфики, тепловизоры бывают:

• измерительными ‒ исчисляют температуру в точке до показателя излучения и требуют регулярной калибровки;

• наблюдательными ‒ они показывают только градиентность температур.

Оптика тоже требует затрат при изготовлении. Стандартное стекло, даже высококачественное, не пропускает инфракрасных волн в среднем диапазоне, поэтому для тепловизоров используют особое, халькогенидное. Также объективы изготавливают из цинкового селенида, германия, специального полиэтилена и прочих редких и дорогих материалов. Если матрица не болометризирована, для нее понадобится охлаждающая стабилизирующая система ‒ это позволяет уменьшить «шумы». Все вышеназванное удорожает приборы. Однако они пользуются стабильным спросом.

Использование тепловизоров

• системах ночного видения ‒ так гораздо проще обнаружить теплоконтрастные цели;

• прицельной технике для оружия стрелкового типа ‒ там часто используются германиевые линзы;

• смартфонах ‒ в 2014 году фирмы FLIR и Seek Thermal разработали аксессуары для айфонов и систем на Android, и первым устройством с вмонтированным тепловизором стала одна из моделей Caterpillar.

История создания и современное применение

Первые тепловизоры были созданы еще в 30-х гг ХХ века и основывались на использовании принципа преобразования ИК-энергии в электрический сигнал, усиленный и воспроизведенный на экране. Практически приборы стали широко использоваться со второй половины ХХ века. Появились особые твердотельные сенсоры для оптико-механического сканирования всего поля зрения, люминофоры, достаточно технологичные фотодиодные ПЗС, устройства с достаточно высокой скоростью обработки всей информации и так далее. На сегодняшний день наиболее перспективной считают технологию, использующую неохлаждаемые болометры. Они сверхточно определяют сопротивление ультратонких пластинок ИК-излучению. По этой технологии производится большинство современных тепловизоров, безопасных и удобных в использовании. Их изготавливают компании Fluke, Yukon, FLIR (лидер отрасли), Fortuna (она делает, в частности, теплоприцелы) и другие.

Спектр применения тепловизоров весьма широк. Приборы нужны там, где необходим тщательный контроль над температурой и малейшим ее изменением, в ситуациях, которые не позволяют определить местонахождение объекта иным способом.

Наиболее часто тепловизоры встречаются:

• в военном деле ‒ в приборах слежения, высокотехнологичных ПНВ, для оценки «живой силы» противников;

• на предприятиях промышленности ‒ тепловизоры контролируют утечку энергоресурсов, температуру в химических процессах;

• в строительстве ‒ они облегчают оценку теплоизоляционных свойств сооружений, помогают найти место нестыковки контакта в электросети;

тепловизор

• в медицине и ветеринарии ‒ при определении злокачественных опухолей, в нейрохирургии, для диагностики заболеваний. Например, тепловизоры стали использоваться для более точного выявления заболевших гриппом (температура тела у них повышена);

• у спасательных служб ‒ выявляют очаги возгорания, возможности эвакуации и так далее;

• в астрономии, в системах ночного вождения и так далее. 

— by sergeyer

Особенности выбора тепловизора

Несмотря на достаточно высокую стоимость, интерес к теплоприборам высок. Производители предлагают множество моделей разнообразной конструкции с огромным количеством функций. Чтобы не запутаться в них и отдать деньги за действительно полезный прибор, нужно помнить несколько правил. Во-первых, стоит определить, для каких целей покупается тепловизор. Для строительно-коммунальных инспекций подойдет несложный базовый прибор, охотнику будут важны надежность и прочность оптики, а сложные медицинские анализы потребуют чувствительности.

При выборе тепловизора нужно помнить о нескольких факторах:

• разрешение детектора ‒ чем оно выше, тем четче получатся снимки и лучше их анализ;

• наличие встроенной камеры (видимый спектр), подсветки (она может работать как вспышка), лазерного указателя ‒ так гораздо проще документировать происходящее, отмечать нужные места на снимках и так далее;

• точность измерения температуры объектов ‒ погрешность не должна быть больше двух процентов в обе стороны;

• форматы, в которых сохраняются данные ‒ оптимальны будут JPEG для фото и MPEG4 для потоковых видео;

• поддержка Wi-Fi, Bluetooth ‒ например, многие камеры компании FLIR оснащаются удобными функциями мгновенной передачи диагностических данных на анализирующее ПО;

• чувствительность к температурам и рабочий диапазон;

• эргономичность, вес, наличие приспособлений, снимающих нагрузку с рук и плеч, удобное расположение клавиш, гарантия на прибор и многие другие.