Тепловізори: принцип роботи, застосування та особливості

Тепловізори – це оптичний пристрій, який візуалізує теплову енергію різних об’єктів. Подібна технологія дозволяє користувачеві бачити різні об’єкти з різницею температури на різних відстанях та в будь-яких умовах експлуатації.

Важливо те, що ця технологія підходить не тільки для спеціальних підрозділів та військових, але також застосовується мисливцями та навіть у побутових цілях. Вони представлені у широкому асортименті, з яким зможете ознайомитись за посиланням: https://hikvision.co.ua/teplovizori/ . При цьому для волонтерів та підрозділів ТРО передбачено особливі умови співпраці. Розглянемо, за яким принципом працює тепловізор, його особливості та застосування.

Принцип роботи тепловізорів

Принцип роботи тепловізора практично повністю аналогічний класичним цифровим камерам. Основна відмінність полягає в тому, що матриця тепловізора працює у діапазоні електромагнітного випромінювання від 0,9 до 14 мкм. Це дає можливість обладнанню записувати інфрачервоне випромінювання, яке непомітно для людського ока. Сфера застосування мало обмежена, т.к. будь-які об’єкти мають теплову енергію, тому можуть використовуватись з різним обладнанням.

Технічні можливості обладнання сприяють тому, що рівень освітлення ніяк не впливає на якість зображення – у будь-який час доби та за будь-якого походу користувач отримує аналогічну картинку. На відміну від приладів нічного бачення, немає необхідності використовувати інфрачервоне підсвічування. Чудово бачить усе навіть крізь сніг, туман та дощ. З недоліків можна відзначити те, що тепловізори не бачать об’єкти, які розташовані за скляними поверхнями. Подібні поверхні, як відбивач для хвиль тепловізора.

Де використовуються тепловізори?

Використовуються тепловізори у багатьох сферах. Активно застосовується військовими, рятувальними службами тощо. Крім цього, використовується обладнання у таких сферах:

• енергетика;
• промисловість;
• охорона та безпека;
• будівництво;
• харчова промисловість;
• медицина;
• рятувальні операції та ін.

І це далеко не всі сфери застосування тепловізорів. Але важливо розуміти, що для кожної окремої сфери потрібне окреме обладнання, тому при виборі орієнтуватися на технічні характеристики обладнання. У спеціалізованих магазинах вам завжди допоможуть вибрати потрібний тепловізор.

Наприклад, для полювання вибирають тепловізійний приціл – його особливість полягає в тому, що обладнання може кріпитися до зброї та витримує високі ударні навантаження. Такі характеристики не потрібні, якщо використовуватиметься тепловізор при оцінці температури радіатора або інші подібні цілі.

Незалежно від мети, з якою ви хочете застосовувати обладнання, у кожному окремому випадку вибирайте тепловізори виключно відомих брендів. Це буде гарантувати стабільну роботу і високу ефективність обладнання, яке ви купуєте.

Принцип роботи тепловізора. Як працює тепловізор.

Тепловізор – це прибор, що може допомогти побачити невидимі для людини теплові випромінювання від предметів та істот з точністю від 0,1C° і вище у вигляді теплової карти.

Приклад теплової карти.

Теплова карта може бути представлена у різних палітрах. Це дозволяє підібрати найбільш підходяще відображення теплових карт в залежності від конкретної ситуації.

Контрасна палітра в тепловізорі

Палітра з тепловізора гарячий метал

Основне призначення тепловізора, це безконтактне вимірювання температур об’єктів живої та неживої природи, пошук несправностей обладнання та електро-приборів, недоліків будівництва, пошук людей то що.

Теплові карти, їх ще називають термограмами, зазвичай найгарячіші учасники зафарбовуються у червоний білий, чи оранжевий колір, холодні у темно-синій, чорний.

Види тепловізорів

Спостережні прилади. Здійснюють виключно відображення об’єкта. Застосовуються в силових або охоронних організаціях, в рятувальних або військових операціях.

Вимірювальні прилади. Виводить радіометричну картинку, яка допомагає зняти показання температури в радіусі спостережень. Використовується в медичних, промислових і будівельних цілях. А також для перевірки механічного та електричного обладнання.

Візуальні пірометри. Розроблено для спостереження і визначення зон, що мають аномальні діапазони температури.

Застосування тепловізорів в різних сферах виробничої діяльності уможливило рішення більшості технічних завдань. Хоча ще зовсім недавно ця технологія була доступна тільки для військових. Сьогодні на основі тепловізорів виробляються багато оптичні пристрої, такі як біноклі та приціли.

Виходячи з вимірювального діапазону можна поділити прилади на 3 види:

Високотемпературні – можуть визначити показання понад 1000 градусів Цельсія,
Промислові – застосовуються для тестування промислових і електричних систем. Ліміт понад 350 градусів Цельсія.
Будівельні – використовуються для перевірки будівельних об’єктів, з метою виявлення місць витоків тепла, порушення ізоляції, працюють з температурою до 350 градусів Цельсія.
Завдяки своїм можливостям дана технологія стала тісно пов’язаною з промисловими і цивільними завданнями.

Сфера застосування

За допомогою тепловізора можна виявити навіть малі, незначні об’єкти, а визначивши інтенсивність випромінювання і розрахувавши його температуру, то можна навіть спробувати визначити що це за об’єкт. Тепловізори Testo мають величезну дальність: від 100 м до 3 км, не реагують на перешкоди, невидимі для систем стеження.

Завдяки всім цим функціям і можливостям цей прилад застосовують у всіляких галузях:

• у військовій наземної і надземної техніки, для ведений бойових дій в будь-якої видимості, для виявлення противника і його техніки;
• в морських приладах, з метою забезпечення безпеки причалів, портів, річкових вокзалів і т.д;
• в полюванні, що мати можливість вистежити здобич в умовах поганої видимості;
• в обстеженні будівель, щоб виявляти проблемні ділянки, витоку тепла, порушення ізоляції і т.д
• в медицині, для виявлення інфікованого хворого по температурі тіла, для визначення джерела захворювання і виявлення діагнозу;
• в операціях пожежних та МНС, щоб мати можливість знайти потерпілого в зоні поганої видимості і вийти безпечним шляхом.
  і т.д.
• Існує багато інші параметрів за якими підбираються тепловізори, наприклад вони бувають переносні і стаціонарні, з вбудованими екранами, оптикою, фотоапаратами та іншим додатковим обладнанням.

А ви знали? Вся зафіксована інформація зберігається в пам’яті апарату у вигляді фото та відео. І ці дані можна перенести на комп’ютер для подальшої роботи

Принцип роботи тепловізора

Сучасні технології дозволяють людським органам зору добре бачити в повній темноті в інфрачервоному спектрі. Така можливість з’явилась завдяки сучасному електронному пристрою, що має досить оригінальну назву — тепловізор. При його використанні зовнішнє — денне чи штучне освітлення зовсім не потрібне. Пристрій формує досить чітке зображення різноманітних фізичних об’єктів на дисплеї чи в оптиці, (в залежності від конструктивних особливостей кожної окремої моделі).

Цей прилад може перетворювати інфрачервоні випромінювання від предметів у теплові карти на дисплеї прибору чи робити фотофіксацію.

Основою тепловізора є матриця, саме вона уловлює інфрачервоне випромінювання не видиме людині.

Від розміру матриці залежить ціна прибору.

Чим більший розмір матриці, тим дорожчий прилад і тим деталізованішу картину завдяки цьому можна отримати.

Якщо б людське око могло бачити інфрачервоне випромінювання, то ми могли б визначати температуру предметів не торкаючись їх.

Людське око бачить дуже маленьку частину електромагнітного спектра. Наші «детектори» недосконалі, ми сприймаємо тільки видиме світло, інфрачервоне випромінювання знаходиться за межами можливостей наших очей. Видиме світло займає діапазон довжин хвиль електромагнітного випромінювання від 0,38 до 0,76 мкм, причому середина цього діапазону доводиться на довжину хвилі 0,55 мкм, яка відповідає максимуму сонячного випромінювання. Оскільки весь діапазон електромагнітного випромінювання тягнеться від ангстрем до сотень кілометрів і практично не обмежений ні «зліва», ні «справа», людська цивілізація протягом своєї технологічної історії прагне освоїти ті діапазони випромінювання, де око людини безсилий.

Тепловізор – бачить інфрачервоні випромінювання від предметів не видимі людському оку.

Які ж предмети виділяють інфрачервоне випромінювання? Усі предмети, температурою від -273,15° (Абсолютний 0 за Кельвіном) виділяють інфрачервоні промені.

Доречі, змії можуть бачити в інфрачервоному випромінюванні.

Важливі характеристики тепловізора

• Дальність і кут огляду;
• Матриця (впливає на чіткість картинки, показник похибки, поріг температури): мінімальний дозвіл – 160х120, максимальне – 640-480;
• Частота кадру (цей параметр важливий для динамічного спостереження, щоб картинка не «зависала»);
• Функціональність: цифрове масштабування, лазерний покажчик, підсвічування, можливість збереження запису для подальшого перенесення на носій і т.д.

Основні принципи роботи тепловізорів

Щоб зрозуміти, як саме працюють тепловізори слід звернутись до фізичних законів в яких зазначено, що світло являється хвилею електромагнітного спектру. В залежності від енергії, якою насичена хвиля, вона може мати різноманітну частоту, яка відповідає різні кольорові температурі. Червоний колір містить найменшу кількість енергії, блакитний найбільшу. Це для прикладу.

При зменшенні енергетичних запасів хвилі її довжина буде зростати. Видимий колір світла при цьому почне перевтілюватись з насиченого жовтого на легкий червоний, а потім на червоний. Далі енергії фотонів стає не достатньо для активації зорових клітин на сітківці ока і людина не бачить світла, але це не означає, що хвилі світла зникли. Вони просто перейшли в інфрачервоний спектр з втратою енергії. Саме в даному спектрі й працює пристрій про який було згадано вище, тобто тепловізор.

Основою конструкції тепловізорів є спеціальна матриця, що має здатність вловлювати самі довші хвилі інфрачервоного спектру — термальні, (від 3000 до 30 000 нанометрів). З метою фокусування та формування чіткої картинки в тепловізорі представлена лінза, яка виготовлена з селеніду цинку або германію.

Сигнал с фотоматриці перетворюється на електричні імпульси. Дані імпульси процесор згаданого пристрою починає у відповідності до встановленого алгоритму розмальовувати у кольори видимого для нашого зору спектру. Таким чином на дисплеї появляється чітке зображення з різнокольоровими об’єктами, які ми можемо спостерігати. Насправді принцип роботи даного пристрою зовсім не є складним. В цьому можна пересвідчитись з вище приведених слів.

Тепловізори використовують в самих різноманітних галузях і цілях. Наприклад таких, як: охорона об’єктів, проведення військових операцій, енергоаудит з метою виявлення витоку холодоагенту, діагностика, астрономія, пошуково-рятувальні роботи, діагностика будівель з метою виявлення вологи. Це далеко не весь перелік заходів в яких цей пристрій може бути корисним. Досить часто його також використовують для побутових цілей.