Тепловизоры: увидеть невидимое

Что такое тепловизор?

Тепловизор или тепловизионная камера – устройство для бесконтактного измерения распределения и изменений температур отдельного объекта или отдельной области без дополнительной подготовки. Выполнение измерений возможно даже в условиях полной темноты, поскольку уровень освещенности окружающего пространства не имеет значения.

Тепловое распределение парового локомотива

Любой объект с температурой выше ноля является носителем электромагнитного излучения. Тепловизор фиксирует это излучение, подобно тому, как обычная камера фиксирует видимый свет. Он фиксирует инфракрасный диапазон электромагнитного спектра (0,9–14 мкм). Такие же инфракрасные матрицы используются в производстве фото и видеоаппаратуры, поэтому тепловизоры также часто называют инфракрасными камерами. Разрешение таких камер значительно ниже, чем у оптических камер, в основном всего 120×120, 160×120 или 320×240 пикселей.

Количество излучаемой энергии зависит напрямую от температуры объекта и теплоизлучающих свойств. Если вычислить интенсивность этого излучения, можно выяснить абсолютную температуру. Энергия пропорциональна температуре. Инфракрасный приемник излучения является сердцем тепловизора. Он может преобразовать колебания излучения  в графическое изображение и высчитать по нему температуру. Так возникает спектрозональная картина, отражающая реальное распределение температур по различным частям измеряемого объекта. Это форма изложения обычно называется тепловым изображением или термограммой.

Тепловизор FLIR T420

Современные тепловизоры оснащены цветными дисплеями. Уровень распределения температуры отображается на дисплее или в памяти тепловизора в качестве цветового поля, где каждой температуре соответствует определённый цвет. Обычно цвета отображают температуру таким образом: наиболее яркие части изображения (белый цвет) обычно самые теплые, светлые цвета (красный, желтый) показывают среднюю температуру, а наиболее темные (синий, фиолетовый) –  низкую. Возле цветовой схемы должна быть шкала соответствия температуры цветам. Обычно на дисплее мы видим диапазон температур. Создаются изображения в цифровом виде, их можно хранить, обрабатывать, преобразовывать и распечатывать.

Рынок тепловизионных камер представлен различными производителями, напр. FLIR Systems, Fluke Corporation, Testo, Sonel, и др.

Способы применения

Тепловизоры изначально использовались для того, чтобы контролировать сложные технологические процессы на производстве – в машиностроении, переработке нефти, укладке асфальта и так далее. С помощью тепловизора можно определить, что оборудование стало перегреваться, и когда пора остановить процесс – например, при плавке стали в доменной печи. Тепловизор – незаменимая вещь при проверке состояния самолетов – это, пожалуй, единственный способ быстро найти неполадки в такой огромной машине.

Термограмма батареи отопления

Кроме специализированных устройств, существуют портативные тепловизионные камеры для персонального пользования. Тепловидение широко используется в строительной индустрии для проведения анализа возможных теплопотерь и для определения областей требующих дополнительной изоляции и утепления. Тепловизоры также могут помочь в проверке работы системы отопления здания.

Еще одной причиной использования тепловидения – это возможность находить теплоизлучающие объекты или живых существ в условиях плохой видимости, находить местоположение животных, находить подстреленную добычу во время охоты. Этот метод поиска также используется во время спасательных операций, для поиска пропавших людей и для определения местоположения жертв после природных катаклизмов, таких как землетрясения, лавины, и т.д.

Тепловизионные камеры также используют как камеры ночного видения в автомобилях, что позволяет существенно снизить риски ночного вождения посредством обнаружения на пути потенциальных опасностей, а также увеличивает время для своевременной реакции водителя. Камера позволяет обнаруживать пешеходов, животных и другие объекты в условиях плохой видимости: абсолютной темноте, дыме, дожде, тумане и снежную погоду.

Тепловидение может иметь различные варианты использования в разных сферах. Основными применениями тепловизоров являются:

• Научно-исследовательская деятельность
• Контроль автоматических / производственных процессов
• Диагностика зданий
• Тесты электрического / механического оборудования
• Тестирование компонентов и оболочек
• Детекция газа
• Добыча полезных ископаемых
• Проверка солнечных панелей
• Авиация
• Водная навигация
• Безопасность границ
• Детекция целей для военных и полиции
• Силовые структуры и антитеррористическая деятельность
• Коммерческая безопасность
• Медицина
• Ветеринария
• Карантинный мониторинг
• Пожаротушение
• Поисково-спасательные работы
• Транспортировка
• Персональное использование
• Ночное видение
• Астрономия
• Воздушная археология
• Контроль качества на производстве
• Определение загрязнений
• Образование

Термограмма здания

Характеристики тепловизоров

Тепловизионные камеры можно поделить на два типа: с охлаждаемыми ИК-детекторами изображения и с неохлаждаемыми детекторами. В соответствии с методом применения такие камеры можно поделить на стационарные и портативные.

При выборе тепловизора следует в первую очередь обращать внимание на основные технические характеристики устройства: разрешение дисплея, спектральную полосу, минимальную разрешимую разницу температур, поле зрения, динамический диапазон, срок службы сенсора, входную мощность, массу и габариты.

В первую очередь необходимо обратить внимание на размер его матрицы. От этого зависит диапазон измеряемой температуры. Например, для определения качества теплоизоляционного материала более чем достаточно диапазона от –10 до 350 градусов Цельсия, а на производстве может понадобиться прибор с диапазоном от –200 до 2000 градусов Цельсия. От матрицы зависит величина погрешности результатов, порог температурной чувствительности (от 0,05 до 0,3) и другие параметры. Еще один фактор, который следует выяснить при выборе устройства – температуру скольких подвижных точек он способен фиксировать одновременно.

Стоит отметить, что качество измерения и величина матрицы не влияют на размер прибора. Существуют портативные, но очень мощные тепловизоры. Характеристики тепловизоров нужно выбирать в зависимости от области применения и рабочих условий: возьмите в расчет необходимую массу, размер, время работы от батареи, размер дисплея, и др. Часто такие приборы имеют форму и размер как у профессиональных цифровых фото и видеокамер.

Современные тепловизоры способны показывать разницу в температурах вплоть до сотых градуса в тепловом потоке.

Вы можете выбрать себе прибор из предложенных портативных моделей FLIR и Fluke и заказать его прямо сейчас через Магазин инструментов Masteram. В нашем ассортименте тепловизоры Fluke серии Ti, а также FLIR серии i, и представитель новой серии FLIR T400 – тепловизор FLIR T420.

Тепловизор Fluke Ti10	Тепловизор Flir i7

Yuriy Ter-Arutiunian