Тепловизор – это не только занятное изображение, но и ценная информация

Любая техническая новинка на заре своего появления встречает предубежденное отношение со стороны тех, кто привык к старым технологиям. Так было и с тепловизирами. Некоторые пользователи не могли понять, зачем нужен специальный прибор, если температуру можно измерять щупами или термопарами.

Контактный метод измерения не дает гарантии точности, поскольку на него будут влиять и отвод тепла, и маленькая масса объекта. Кроме того, он недостаточно эффективен для использования в сложных конструкциях, а также для объектов, находящихся в динамике (например, целлюлозно-бумажном производстве или металлургии).

К счастью, прогресс неостановим, а постоянно усложняющееся оборудование требует и новых, более современных методов контроля. На смену термопарам пришли дистанционные методы измерения на основе фиксации объекта в инфракрасном спектре излучения без прямого контакта.

Как создается термограмма?

Камера с ИК-излучением предназначена для создания термограмм, изображений, где каждый участок объекта раскрашен в зависимости от температуры. Программное обеспечение позволяет проводить градацию участков с точностью до десятой доли градуса в каждом пикселе изображения, выведенного на монитор компьютера или ноутбука. Цифровая форма информации дает возможность ее редактирования, хранения, архивирования, пересылки и т.д. Наиболее распространенный формат файлов, с которыми работает тепловизор – TIFF. Он редактируется графическими редакторами из пакета Adobe Photoshop или Adobe Illustrator, а также их аналогами.

Как появился тепловизор?

Как и многие технические новинки, которые используются в мирных целях, тепловизор создавался по заказу ВПК. Еще во II мировой с помощью приборов, работающих в инфракрасном спектре, обнаруживали живую силу и технику противника. Война во Вьетнаме расширила спектр применения, выведя его, в прямом смысле слова, на космическую орбиту. Приборы с ИК-излучением начали использовать на спутниках для разведки полезных ископаемых и наблюдения за состоянием окружающей природной среды. В новом тысячелетии «послужной список» ИК-камер увеличился за счет поиска лесных пожаров, картографирования и создания термокарт для определения прогнозов погоды.

Учитывая огромное расстояние до объекта, которое предполагает рассеивание части ИК-излучения, на спутниковых тепловизорах начали устанавливать матрицу с длиной волны 8-15 микрон (против 9-300 микрон на обычных), что позволило свести к минимуму их поглощение в атмосфере.

Несмотря на «боевое» прошлое, сейчас тепловизоры успешно эксплуатируют в различных отраслях народного хозяйства.

Как работает тепловизор?

Наверняка многие из вас видели фильм Predator (Хищник) с Арнольом Шварценеггером. Помните сцены, снятые с точки «зрения» Хищника? Так вот, их снимали при помощи тепловизора. Главному герою фильма удалось спастись, когда он, покрывшись сплошной коркой грязи после падения в болото, понизил свою температуру до показателя окружающей среды, а потому стал «невидим» для инфракрасного зрения пришельца.

Именно так работает ИК-камера. Чем выше температура объекта, тем больше энергии он выделяет. Тепловизор сканирует биологический или механический объект и создает двух- или трехмерную термограмму. В разных приборах применяются различные методы сканирования и виды инфракрасных сенсоров для фиксации тепловой энергии.

Современный тепловизор – это:

• Высокое разрешение;
• Точность от 0,1 до 0,08 градуса Цельсия;
• Измеряемая площадь — от 15 микрон;
• Большой диапазон измерений;
• Широкая область применения: микроэлектроника, мониторинг состояния экологии, обнаружение лесных пожаров, контроль технологических процессов и состояния оборудования, энергоаудит зданий, обнаружение носителей вредоносных бактерий на начальной стадии заболевания и пр.

Если вы решили приобрести или взять в аренду тепловизор, определитесь с целями и задачами, которые должен выполнять прибор. Так будет проще определить тип прибора, который вам необходим, и набор технических характеристик и функций, которые должны присутствовать.

Основные параметры при выборе:

• Темп изменения температуры – быстро или постепенно;
• На каком этапе необходима фиксация температурного режима – при изменении, или после него;
• Диапазон температур, в котором должен работать прибор.

Зная ответы на эти вопросы, квалифицированный консультант подберет для вас подходящий тип прибора.

Виды используемых сенсоров

Как правило, различают два основных вида сенсоров, используемых в ИК-камерах:

1. Использующие температурные эффекты (применяют в термопарах, болометрах, пироэлектрических системах и термобатареях).
2. Использующие квантовые эффекты (фотоэлектрические диоды и фотопроводники).

Третье поколение ИК-камер использует квантовые сенсоры. Это дает возможность изменения конфигурации прибора в зависимости от поставленных задач. К примеру, если тепловизор предназначен для создания термограмм движущихся объектов (например, при технологических процессах), сенсоры могут быть расположены в линейном порядке.

Примером линейных сканеров является Syntetic Aperture IR Systems, который устанавливают на искусственных спутниках или самолетах, предназначенных для контроля экологии планеты или разведки полезных ископаемых.

Квантовые сенсоры представляют собой матрицу FPA, которая также была создана по заказу ВПК. Для ее изготовления используют ртуть, кадмий, теллурид или силицид платины, что дает возможность повысить чувствительность и скорость сканирования.

Иногда квантовые сенсоры нуждаются в криогенном охлаждении для повышения точности измерений. Для этого устанавливают термоэлектрический или твердотельный кулер, работающий в диапазоне 3-5 или 8-12 микрон. К сожалению, из-за дорогостоящих компонентов, стоимость этих приборов превышает $50 тысяч.

Есть и такие квантовые сенсоры, которые могут работать при высоких температур за счет установки термоэлектрических кулеров (от двух до шести ступеней). Они более демократичны по цене и доступны рядовому пользователю.

Снизить затраты можно также за счет покупки прибора с одним сенсором и более низкой скоростью сканирования. Такую ИК-камеру можно приобрести по цене около $10 тысяч.

Если вам нужно измерять температуру в обычных бытовых условиях (комнатная температура, тесный контакт с объектом, единственная точка измерения), то вполне достаточно прибора, использующего температурные сенсоры. Приобрести его можно по цене около $5 тысяч.

Русский

Автор: