Kaip veikia termovizorius? Termografo veikimo principas.

Kas yra termovizorius? Ši įranga yra pagrįsta šiluminio vaizdo technologija. Terminis vaizdavimas yra metodas, skirtas pagerinti objektų matomumą tamsioje aplinkoje, aptinkant infraraudonąją spinduliuotę ir sukuriant vaizdą iš šios informacijos.

Dažniausiai naudojamos naktinio matymo technologijos:

terminis vaizdas;

artimas infraraudonųjų spindulių apšvietimas;

mažo triukšmo vaizdavimas.

Skirtingai nuo kitų dviejų metodų, terminis vaizdas veikia aplinkoje, kurioje nėra jokio išorinio apšvietimo. Kaip ir artimas infraraudonųjų spindulių apšvietimas, šiluminis vaizdas gali prasiskverbti į neaiškias medžiagas, tokias kaip dūmai ir rūkas.

Kas yra termovizorius? Technologijos aprašymas

Greitas paaiškinimas, kaip veikia terminis vaizdas: visi objektai skleidžia infraraudonąją energiją (šilumą), priklausomai nuo jų temperatūros. Objekto skleidžiama infraraudonųjų spindulių energija vadinama terminiu identifikavimu. Kuo objektas karštesnis, tuo daugiau spinduliuotės jis sukuria. Termovizorius (taip pat žinomas kaip termokamera) yra šilumos jutiklis, galintis aptikti subtilius temperatūros skirtumus. Prietaisas renka infraraudonąją spinduliuotę iš objektų ir sukuria elektroninį vaizdą pagal informaciją apie jų temperatūros sąlygų skirtumus.

Šiluminiai vaizdai gamtoje dažniausiai turi skirtingus atspalvius: juodi objektai yra šalti, balti – karšti, o pilkos spalvos gylis rodo skirtumus tarp jų. Tačiau kai kurios šiluminio vaizdo kameros suteikia vaizdams spalvų, kad naudotojai galėtų atpažinti objektus esant skirtingoms temperatūroms.

Istorija

Pirmą kartą šiluminio vaizdo kamerų prototipai buvo pristatyti 1992 m., tačiau išsamus jų veikimo realiose situacijose įvertinimas buvo paskelbtas tik 2007 m. 2007 metais įvertintas modelis svėrė maždaug 1,5 kg, o tai gerokai padidino šalmo, ant kurio buvo sumontuota kamera, svorį. Šiuolaikiniai modeliai yra daug lengvesni ir mobilesni nei pirmieji jų prototipai.

Šiluminio matymo įranga

Kas yra termovizorius? Tai termografinės kameros tipas, naudojamas gesinant gaisrus. Suteikdamos infraraudonąją spinduliuotę kaip matomą šviesą, tokios kameros leidžia ugniagesiams matyti karštąsias vietas per dūmus, tamsą ar šilumai pralaidžias kliūtis. Šiluminio vaizdo kameros paprastai būna kišenėje, tačiau gali būti tvirtinamos prie šalmo. Jie yra pagaminti iš karščiui ir vandeniui atsparių korpusų ir yra patvarūs, kad atlaikytų su darbu susijusius pavojus.

Įrenginys

Koks yra termovizoriaus dizainas? Termovizinė kamera susideda iš penkių komponentų: optinės sistemos, detektoriaus, stiprintuvo, signalų apdorojimo ir ekrano. Specialios šiluminės vaizdo kameros, sukurtos priešgaisrinei saugai, sujungia šiuos komponentus į karščiui atsparų, tvirtą ir vandeniui atsparų korpusą. Šie komponentai veikia kartu, kad šiluminė infraraudonoji spinduliuotė būtų matoma realiu laiku.

Kameros ekrane rodomi infraraudonųjų spindulių išvesties skirtumai, todėl du vienodos temperatūros objektai bus rodomi kaip ta pati „spalva“. Daugelis terminio vaizdo kamerų, pvz., Pulsar Quantum terminio vaizdo kameros, naudoja pilkus atspalvius, kad atvaizduotų objektus esant normaliai temperatūrai, tačiau išryškina pavojingai karštus skirtingų spalvų paviršius.

Kameros gali būti laikomos rankoje arba montuojamos ant šalmo. Dauguma priešgaisrinėje tarnyboje naudojamų terminio vaizdo kamerų, taip pat medžioklei skirtų termovizorių yra kišeniniai modeliai. Tai patogu.

Termovizorių naudojimas: apžvalgos

Kadangi šiluminio vaizdo kameros gali „matyti“ per tamsą ar dūmus, jos leidžia ugniagesiams greitai aptikti konstrukcinį gaisrą arba pamatyti vizualiai paslėptų aukų karščio požymius. Jie gali būti naudojami ieškant aukų lauke vėsią naktį, aptinkant rusenančius gaisrus sienos viduje arba aptinkant perkaitusius elektros laidus.

Šiuolaikiniame pasaulyje bus sunku rasti žmogų (galbūt išskyrus vaikus iki 7-8 metų), kuris niekada negirdėjo apie termovizorius. Tiesa, žmonių, bent kartą rankose laikiusių tikrą prietaisą, nėra daug. Ir vis dėlto pasaulyje yra žmonių, kurie ne tik turi termovizorius, bet ir patys juos pagamino iš laužo medžiagų.

Ar galima termovizorių pasidaryti savo rankomis?

Toks poreikis tapti naujaisiais Kulibinais mūsų šalyje siejamas su itin didele šių profesionalių prietaisų kaina. Surinkus pagal „pasidaryk pats“ principą, naminio termovizoriaus kaina krenta net ne kelis kartus, o dydžiais. Nepaisant gana sudėtingo veikimo principo, įrenginį galima surinkti namuose, o didžiąją daugumą reikalingų jutiklių (pavyzdžiui, populiarųjį MLX90614ESF) galima nesunkiai įsigyti tokiose interneto svetainėse kaip e-bay. Iš esmės pagrindinis iššūkis yra optika, reikalinga norint tiksliai sukonfigūruoti vaizdą priimančiame monitoriuje. Be to, optika yra specializuota, savo sudėtyje naudojant retųjų žemių elementus (dažniausiai germanį) - o be unikalių techninių įgūdžių ir gilių fizikos žinių nerealu juos gaminti bute.

Termovizoriaus poveikis medžioklei

Tačiau tam yra paprastas sprendimas - jį sudaro paruoštų optinių sistemų naudojimas iš bet kurio įrenginio, kuriame jos yra (skaitmeninės kameros, žiniatinklio ir įprastos vaizdo kameros ir kt.).

Būtinybė medžioklei

Termovizorius yra daugiafunkcis įrenginys, tačiau be to, kad jis naudojamas kaip stacionarus įrenginys (įvairių pramonės procesų stebėjimui), jo nešiojama ir nešiojama versija yra naudingiausia. Tai, kas išdėstyta aukščiau, visiškai taikoma prietaiso naudojimui medžioklėje – be to, pageidautina, kad prietaisas būtų atsparus smūgiams ir lengvas monoblokas, užtikrinantis didelį matomumo diapazoną (profesionaliuose modeliuose jis yra 1,5 km ir jo apsaugos lygis viršija IP54). Jei įrenginys surenkamas naudojant skaitmeninę, o ne analoginę optiką (dėl to sunku atskirti karštą ugnį nuo šalto sniego 100 metrų atstumu), medžiotojas turės galimybę surasti gyvūną ar paukštį nepalankiausiomis sąlygomis. įprastas žmogaus regėjimas. Tai yra tamsa, tirštas rūkas, lietus ir net tankmės, kurios užmaskuoja sušalusius ir nejudančius gyvūnus.

Termovizoriui šiltakraujų žinduolių ar paukščių kūno spinduliuotė atrodys kaip šviesi dėmė monitoriuje, kuri tiesiog neleis grobio nepastebėti.

Veikimo principas

Termovizorių veikimo principas pagrįstas fizikos dėsniu, pagal kurį bet koks įkaitęs kūnas į kosmosą skleidžia kuo intensyvesnę infraraudonąją spinduliuotę (IR), tuo aukštesnė objekto temperatūra – įskaitant ir šiltakraujo gyvūno kūną. Tokią spinduliuotę fiksuoja mūsų prietaisas ir paverčia vaizdą monitoriuje, patogiu žmogaus suvokimui. Infraraudonosios spinduliuotės temperatūrų skirtumą perteikia skirtingos spalvos, kurios mums pažįstamos iš tradicinės, matomos spinduliuotės. Nuo tamsiai violetinės ir mėlynos šalčiausio kūno iki oranžinės ir ryškiai raudonos karščiausių.

Šis vaizdų priėmimo ir perdavimo procesas atliekamas 3 etapais:

šiluminės spinduliuotės gaudymas IR optika;
jo skaitmeninis pasiskirstymas pagal temperatūros reikšmes;
termografinio vaizdo konstravimas – vadinamojo objekto šilumos žemėlapio modeliavimas (kažkas panašaus į įprastą temperatūrų rodymą meteorologiniuose orų prognozių žemėlapiuose).

Verta paminėti, kad žmogaus reakcijos greičiui visi šie veiksmai atliekami iš esmės akimirksniu.

Žinoma, savarankiškai surinktas termovizorius nesuteiks vaizdo kokybės ir efektyvaus profesionalaus įrenginio diapazono. Tačiau medžiotojui, norinčiam aptikti net tik beformę pasislėpusio gyvūno šilumos dėmę, iš esmės nereikia didelės raiškos įrenginio, kainuojančio 5, 10, o kartais ir 20 tūkstančių dolerių.

Kaip veikia termovizorius – vaizdas

Esame pasiruošę Jums pasiūlyti tris praktiškus mėgėjiško termovizoriaus surinkimo variantus – o kurį pasirinkti, sprendžia medžiotojas.

Termovizorius iš fotoaparato

Šis termovizoriaus kūrimo būdas yra pats paprasčiausias ir nebrangiausias – kadangi tam reikia minimalaus įsikišimo į skaitmeninio fotoaparato dizainą ir tokių pačių mažų išlaidų. Jis pagrįstas paprastu fiziniu faktu, kad skaitmeniniai įrenginiai aptinka IR spinduliuotę įvestyje taip pat, kaip ir įprastinė spinduliuotė. Tačiau kadangi įprastomis sąlygomis fotografui šiluminė spektro dalis nereikalinga, gamintojai prieš priimančiąją matricą įrengia specialų filtrą, atspindintį IR spindulius (vadinamasis „karštas veidrodis“, arba terminis veidrodis).

Naminio termovizoriaus gaminimas iš fotoaparato

Taigi skaitmeninio fotoaparato pavertimas termovizoriumi iš esmės tereikia vieno pašalinto filtro (infraraudonųjų spindulių) pakeitimo kitu (įprastai šviesai). Be to, praktiškai net 2-asis veiksmas iš esmės negali būti atliktas.

Įrenginys išžiniatinklio- fotoaparatai

Ši parinktis taip pat įmanoma, tačiau ji yra imliausia ir gana brangi, nes reikalauja papildomų išlaidų, kurios siekia maždaug 150 USD. Be to, efektyviai gautas įrenginys, naudojant servo pavaras, galės aptikti tik nejudantį objektą su šilumine spinduliuote.

Termovizoriaus surinkimo iš internetinės kameros ypatybės nuotraukoje

Surinkimui jums reikės:

speciali plokštė, skirta vaizdams perduoti į Arduino kompiuterį, sumontuota baterijos skyriuje;
vienas mažas servovariklis vertikaliam judėjimui, pritvirtintas priešais lentą juostele arba superklijais;
antrasis didelis servovariklis, įdėtas į horizontaliai besisukantį įrenginį ir naudojamas kaip pagrindas prie jo pritvirtinti visą konstrukciją;
temperatūros jutiklis MLX90614, prijungtas prie Arduino plokštės pagal schemą;
panašiai prijungtas lazerinis žymeklis (nurodantis esamą nuskaitymo kryptį);
pats „žiniatinklis“, tiksliai orientuotas su rodykle ir šilumos jutikliu.

Šis dizainas veiks kaip termovizorius su tiksliniu žymekliu (tačiau turėsite atskirai atsisiųsti ir įdiegti programinę įrangą, skirtą Arduino - prieinama internete ir maža - apie 7 MB, kartu su instrukcijomis, kaip įdiegti eskizus ir bibliotekas).

Termovizorius iš vaizdo kameros

Iš esmės techniškai metodas yra versijos su kamera kopija – nebent tokio termovizoriaus korpusas bus patogesnis, o vaizdo kokybė bus aiškesnė (tačiau vaizdo kamera su infraraudonųjų spindulių apšvietimu reikalingas).

Kiti variantai

Galimybė naudoti įprasčiausius išmaniuosius telefonus, turinčius „Flir One“ termovizoriaus galimybes, taip pat yra gana reali (ir patogiausia visiems, kurie nėra ypač susipažinę su lituokliais, atsuktuvais ir technine literatūra).

Keliautojams ir medžiotojams tokio išmaniojo telefono ekranas (kai įjungtas atitinkamas režimas) vaizdo kokybe niekuo nenusileis paprasčiausiems profesionaliems termovizoriams. Taip pat turi galimybę dirbti lyjant ir vizualizuoti bet kokią IR spinduliuotę nuo 0 iki 100°C. Nors, žinoma, tai neleis nieko atskirti maždaug kilometro atstumu. Bet – būdami maždaug 10 kartų pigiau! Ir be jokių išlaidų (kalbant apie papildomas išlaidas) tiems, kurie tiesiog nusprendžia atnaujinti savo mobilųjį telefoną iki tokio modelio.

Vaizdo įrašas: „pasidaryk pats“ terminis skaitytuvas

Apibendrinant galima teigti, kad nemažai šiuolaikinių standartinių dalykėlių galima nesunkiai paversti termovizoriais – atlikus minimalius dizaino pakeitimus. Ir dėl to, nereikalaujant didžiulių papildomų investicijų, jie žymiai išplečia laiko ir oro sąlygų diapazoną, kuriuo net ir savadarbiai termovizoriai gali aptikti norimą grobį. Nors vairuojant naktį vis tiek nerekomenduojama automobiliuose naudoti tokių savadarbių prietaisų kaip naktinio matymo prietaisai (o sukurti pagal internetines kameras – draudžiami).

Vietinių įkaitimo vietų, taigi ir silpnų mūsų aplinkos vietų, matymas visada buvo žavus šiuolaikinio terminio vaizdo procesas. Infraraudonųjų spindulių kameros patyrė didelių pokyčių, susijusių su kainos ir našumo santykio gerinimu, ypač dėl vis efektyvesnių infraraudonųjų spindulių optinių vaizdo jutiklių gamybos būdų. Įranga tapo mažesnė, o įrenginiai tapo patvaresni ir nepretenzingi energijos suvartojimo požiūriu. Kaip veikia šiuolaikinės infraraudonųjų spindulių kameros?

Infraraudonųjų spindulių kameros veikimo principas

Termovizoriai veikia kaip įprasti skaitmeniniai fotoaparatai: jie turi regėjimo lauką, vadinamąjį matymo lauką (FOV), kuris gali būti 6° kaip teleobjektyvas, 23° kaip standartinis optinis ir 48° kaip platus objektyvas. kampinis objektyvas. Kuo toliau nuo matavimo objekto, tuo didesnis uždengiamas vaizdo plotas, taigi ir kadro dydis, kurį užregistruoja atskiras pikselis. To pranašumas yra tas, kad švytėjimo ryškumas pakankamai dideliame plote nepriklauso nuo atstumo. Dėl to atstumas iki matavimo objekto neturi didelės įtakos temperatūros matavimo procesams.

Šiluminę spinduliuotę vidutinio infraraudonųjų spindulių diapazone galima sufokusuoti tik naudojant optiką, pagamintą iš germanio, germanio lydinių, cinko druskų arba paviršiumi padengtus veidrodžius. Ši patobulinta optika, palyginti su įprastais didelės apimties lęšiais matomoje spektrinėje srityje, vis dar yra reikšmingas sąnaudų veiksnys termovizorių gamyboje. Jie pagaminti kaip sferinis 3 elementų objektyvas arba asferinis 2 elementų objektyvas ir turi būti sukalibruoti specialiai fotoaparatuose su keičiamais objektyvais, atsižvelgiant į jų poveikį kiekvienam atskiram pikseliui, kad termometriniai matavimai būtų teisingi.

Pagrindinis bet kurio termovizoriaus elementas: židinio zonos masyvas

Pagrindinis bet kurio termovizoriaus elementas paprastai yra židinio srities matrica (FPA). Tai įmontuotas vaizdo jutiklis, kurio dydis svyruoja nuo 20 000 iki 1 milijono pikselių. Kiekvienas pikselis yra mikrobolometras, kurio dydis svyruoja nuo 17 x 17 iki 35 x 35 µm². Tokie 150 nanometrų storio šiluminiai imtuvai šilumos spinduliuote įkaista per 10 ms iki maždaug penktadalio objekto ir jo paties temperatūros skirtumo. Toks didelis jautrumas pasiekiamas dėl labai mažos šiluminės talpos ir puikios infraraudonųjų spindulių kameros izoliacijos nuo laisvos aplinkos. Iš dalies skaidraus imtuvo srities sugerties koeficientas didėja sąveikaujant šviesos bangai, perduodamai ir vėliau atsispindėjus silicio kristalo paviršiui su vėlesne šviesos banga.

Norint išnaudoti šį savaiminio trukdžių efektą, bolometro paviršius, sudarytas iš vanadžio oksido arba amorfinio silicio, turi būti išdėstytas apytiksliai. 2 µm atstumu nuo nuskaitymo grandinės. Paviršiaus ir dažnių juostos pločio atžvilgiu čia aprašytos matricos specifinis aptikimo gebėjimas židinio srityje pasiekia maždaug 109 cm Hz1/2/W. Dėl to jis yra daug geresnis už kitus naudojamus šiluminius jutiklius. Pavyzdžiui, pirometruose. Dėl paties bolometro temperatūros vėl pasikeičia jo varža, kuri paverčiama elektros įtampos signalu. Greiti 14 bitų analoginio į skaitmeninį keitikliai suskaitmenina iš anksto sustiprintą ir serijinį vaizdo signalą. Skaitmeninio signalo apdorojimo sistema apskaičiuoja kiekvieno atskiro pikselio temperatūros reikšmę ir realiu laiku generuoja žinomus pseudospalvinius vaizdus arba šilumines diagramas.

Termovizoriams reikalingas gana brangus kalibravimas, kurio metu kiekvienam pikseliui turi būti priskirtos skirtingos lusto ar juodo emiterio temperatūros jautrumo vertės. Norint padidinti matavimo tikslumą, bolometro židinio srityje esančios matricos yra termostatuojamos esant tam tikroms temperatūroms su dideliu valdymo tikslumu.

Šiluminių diagramų perdavimas ir analizė

Dėl vis galingesnių, kompaktiškų ir tuo pačiu nebrangių nešiojamų kompiuterių, itin mobilių kompiuterių, netbook ir planšetinių kompiuterių kūrimo dabar galima juos naudoti

dideli ekranai šiluminėms diagramoms pateikti,
optimizuotos ličio jonų baterijos maitinimui,
apdorojimo galia lanksčiam, aukštos kokybės signalo pateikimui realiuoju laiku,
atminties talpa praktiškai neribotam laikui šiluminių diagramų vaizdo įrašymui, taip pat
sąsajos, pvz., Ethernet, Bluetooth, WLAN ir programinė įranga, skirta integruoti termografinę sistemą į vartotojo aplinką.

Standartinė ir prieinama USB 2.0 sąsaja leidžia perduoti duomenis dideliu greičiu

30 Hz su 320 x 240 pikselių raiška ir
120 Hz 20 000 pikselių vaizdo formatams.

2009 m. pristatyta USB 3.0 technologija tinka net XGA šiluminei raiškai iki 100 Hz. Termografijai pritaikius internetinės kameros principą, atsirado visiškai naujos gaminio savybės su žymiai pagerintu kainos ir kokybės santykiu. Šiuo atveju termovizorius realiu laiku prijungiamas prie kompiuterio, kuriame veikia Windows© OS, per sąsają, kurios duomenų perdavimo sparta yra 480 Mbaud, kuri tuo pačiu metu tiekia maitinimą.

Termovizoriaus aparatinė įranga

USB standartas anksčiau tarnavo tik kaip biuro įrangos ryšio priemonė. Palyginti su FireWire magistrale, labai plačiai paplitęs šio sąsajos standarto naudojimas paskatino daug naujovių, kurios žymiai padidino šios sąsajos pramoninio tinkamumo laipsnį, taigi ir galimybę naudoti galutinius įrenginius su USB 2.0 standartu ir, svarbiausia, infraraudonųjų spindulių USB kameras. . Jie apima:

kabelis, galintis būti naudojamas kaip energijos grandinė ir atlaikantis iki 200 °C apkrovas ir iki 10 m ilgio;
kabelių ilgintuvai iki 100 m CAT5E (Ethernet) su signalo stiprintuvais;
šviesolaidiniai USB modemai, skirti kabelių ilgiui iki 10 km.

Dėl didelio USB magistralės signalo pralaidumo galima, pavyzdžiui, penkias 120 GHz infraraudonųjų spindulių kameras prijungti prie nešiojamojo kompiuterio naudojant standartinį šakotuvą per 100 metrų Ethernet kabelį.

Optris PI serijos vandeniui, vibracijai ir smūgiams atsparūs termovizoriai atitinka IP 67 apsaugos klasę, todėl yra tinkami patikimam naudojimui bandymų stenduose. 45 x 45 x 62 mm³ matmenys ir 200 g svoris žymiai sumažina aušinimo korpuso ir pūstuvo antgalių montavimo išlaidas.

Reikalingas: poslinkio kalibravimas

Dėl bolometrų šiluminio poslinkio ir jų lusto signalo apdorojimo visoms matavimo infraraudonųjų spindulių kameroms poslinkį reikia koreguoti kas kelių minučių intervalus. Tam tikslui pajuodusi metalinė dalis elektra perkeliama prieš vaizdo jutiklį. Dėl to kiekvienas vaizdo elementas sureguliuojamas pagal tą pačią žinomą temperatūrą. Žinoma, termovizoriai neveikia, kol atliekamas šis poslinkio kalibravimas. Norint kažkaip sumažinti neigiamą tokio proceso poveikį, poslinkio korekcijos aktyvavimą tam tikru metu galima sukonfigūruoti įrengiant išorinį valdymo kontaktą.

Be to, kameros suprojektuotos taip, kad savaiminis kalibravimas būtų atliktas kuo greičiau: Sumontavus santykinai greitas pavaras, savaiminį kalibravimą galima atlikti per 250 ms. Tai galima palyginti su akių vokų uždarymo trukme ir todėl priimtina daugeliui matavimo procesų. Gamybos linijose, kuriose reikia aptikti netikėtų karštųjų taškų, realaus laiko „geri“ etaloniniai vaizdai dažnai gali būti naudojami kaip dinaminio vaizdo skirtumo matavimo dalis. Dėl šios priežasties galimas ilgalaikis veikimas nenaudojant mechaninio elemento.

Būtent naudojant kamerą CO2 lazerinio signalo apdorojimo technologija, kurios bangos ilgis yra 10,6 μm, pasitvirtino kaip galimybė uždaryti optinį kanalą dėl išorinio valdymo ir tuo pačiu metu nepriklausomai signalizuoti apie optomechaniškai apsaugotą kameros veikimo režimą. Dėl gero filtro blokavimo temperatūros matavimus galima atlikti „in situ“ visiems kitiems apdorojimo lazeriams, veikiantiems diapazone nuo 800 nm iki 2,6 µm.

Termovizorių pritaikymo sritys

Dinaminių šiluminių procesų gaminių kūrimo ir gamybos operacijose analizė
Stacionarus naudojimas nuolatiniam šiluminių procesų stebėjimui ir reguliavimui
Kai kuriais atvejais naudokite kaip nešiojamąjį matavimo prietaisą atliekant remonto darbus ir nustatant šilumos nuotėkius
Skrydžio režimo termografija sunkiai matomiems paviršiams nuo žemės

Galimybė įrašyti 120 GHz vaizdo įrašą taip pat turi daug privalumų tyrimams ir plėtrai. Dėl šios priežasties terminius procesus, kurie tik trumpam patenka į kameros matymo lauką, vėliau galima patogiai analizuoti sulėtintame judesiu. Tokiu būdu iš tokių vaizdo sekų galima papildomai sukurti atskirus vaizdus su visa geometrine ir termine raiška.

Be to, keičiama optika, įskaitant mikroskopo priedą, leidžia įrenginį pritaikyti įvairioms matavimo užduotims: 6° matymo lauko lęšiai labiau naudojami detalėms stebėti iš toli, o mikroskopo priedas gali matuoti 4 x 3 dydžio objektus. mm², o geometrinė skiriamoji geba yra 25 x 25 µm².

Kai termovizoriai įrengiami stacionariai, jų optiškai izoliuota proceso sąsaja turi pranašumą, nes temperatūros informacija, gauta iš šiluminės diagramos, perduodama toliau signalo įtampa. Be to, per įtampos įvestį į kameros sistemą galima perduoti su paviršiumi susijusius spinduliavimo koeficientus arba nekontaktines arba kontaktiniu būdu išmatuotas etalonines temperatūras. Gaminio kokybės kontrolei ir kokybės užtikrinimo dokumentacijai kita skaitmeninė įvestis gali suaktyvinti momentinės nuotraukos arba vaizdo įrašų sekos režimą. Panašūs konkretaus produkto vaizdai gali būti automatiškai išsaugoti centriniuose serveriuose.

Technologinių procesų optimizavimas polimerų pramonėje

Plastikinių, pavyzdžiui, polietileninių butelių, gamybos procese reikia tam tikro vadinamojo ruošinio kaitinimo, kad būtų užtikrintas vienodas medžiagos storis formuojant butelį. Gamybos linija bandomaisiais darbo režimais apdoroja ruošinius, kurių storis yra tik 20 mm, visu darbo greičiu apie vieną metrą per sekundę. Kadangi bandinio praėjimo laikas gali skirtis, norint išmatuoti ruošinio temperatūros profilį, būtina įrašyti 120 Hz vaizdo įrašą. Šiuo atveju kamera yra išdėstyta taip, kad fiksuotų medžiagos judėjimą įstrižu kampu – kaip paskutinis važiuojančio traukinio vagonas. Dėl to infraraudonųjų spindulių vaizdo įrašo pagrindu gaunamas temperatūros profilis, kuris yra svarbus šildymo parametrų nustatymui.

Vienos linijos kameros taikymas stiklo kietėjimo įrenginiuose

Kai struktūrinis stiklas išpjaunamas į galutinę formą, jo paviršių dažnai reikia grūdinti. Tai daroma stiklo kietinimo įrenginiuose, kuriuose supjaustytas stiklas įkaitinamas krosnyje iki 600 °C temperatūros. Po kaitinimo medžiaga iš krosnies judančiais voleliais transportuojama į oro aušinimo sekciją, kur paviršius greitai ir tolygiai atšaldomas. Dėl to susidaro smulkiai kristalinė grūdinta struktūra, svarbi saugiam stiklui. Ši struktūra, taigi ir stiklo stiprumas, priklauso nuo vienodžiausio viso gaminio paviršiaus įkaitinimo.

Kadangi krosnies korpusas ir oro aušinimo sekcija yra šalia, stiklinio paviršiaus, judančio iš krosnies, valdymas įmanomas tik per nedidelį tarpelį. Šiluminėje diagramoje medžiaga rodoma tik keliomis eilutėmis. Dabar programinė įranga leidžia gauti specialų stiklo paviršiaus vaizdą, sukurtą iš linijų ar linijų grupių. Kamera matuoja plyšį įstrižai, todėl naudojant optiką su 48° matymo lauku sukuriamas 60° matymo laukas. Kadangi stiklas gali turėti skirtingą spinduliavimo koeficientą, priklausomai nuo paviršiaus dangos, infraraudonųjų spindulių termometras matuoja tikslią paviršiaus temperatūrą apatinėje, nepadengtoje stiklo pusėje esant optimaliam 5 µm bangos ilgiui stiklo paviršiui.

Oro termografija su lengvomis kameromis

Be standartinių sąsajų koncepcijų, dabar galima gaminti lengvos konstrukcijos infraraudonųjų spindulių kameras, kurios kartu su mini kompiuteriu, pvz., optris PI NetBox, gali būti lengvai įdiegtos nuotoliniu būdu valdomuose lėktuvuose (pvz., keturkopiuose). Tokiu būdu ore galima sukurti šilumines diagramas, kurios ypač naudojamos didelių objektų, pvz., fotovoltinių elektrinių, stebėjimui.

Pridedama termografijos programinė įranga suteikia lankstumo

Kadangi USB infraraudonųjų spindulių kameros, pradedant nuo Windows XP, naudoja standartines USB vaizdo klasės arba HID tvarkykles, kurios jau yra įdiegtos, tvarkyklės įdiegti nereikia. Kompiuteryje atliekama realiu laiku, vaizdo duomenų koregavimas pagal pikselius ir temperatūros skaičiavimai. Nuostabiai gera 20 000 pikselių jutiklio vaizdo kokybė pasiekiama naudojant brangų programinės įrangos atvaizdavimo algoritmą, kuris apskaičiuoja temperatūros laukus VGA formatu. Programinė įranga yra labai lanksti ir nešiojama. Be standartinių funkcijų, optris PIX Connect termografijos programinė įranga turi šias savybes:

Daug duomenų ir terminio eksporto galimybės, kad palaikytų ataskaitų teikimą ir analizę neprisijungus
Mišrios keičiamo dydžio spalvų skalės
Horizontalios arba vertikalios linijos
Bet koks matymo laukų skaičius su atskiromis aliarmo parinktimis

Vaizdo įrašo duomenų skirtumo atvaizdavimas pagal vaizdą

Be to, programinė įranga siūlo išdėstymo režimą, kuris išsaugo ir atkuria įvairius duomenų pateikimo režimus. Vaizdo įrašų rengyklė leidžia apdoroti radiometrinius failus su AVI plėtiniu. Tokius failus galima analizuoti naudojant programinę įrangą, naudojamą kelis kartus lygiagrečiai ir neprisijungus. Vaizdo įrašymo režimai apima darbo režimus su pertrūkiais, kurie leidžia įrašyti lėtus šiluminius įvykius ir greitai juos peržiūrėti. Duomenų perdavimas į kitas programas realiuoju laiku vykdomas per kruopščiai dokumentuotus DLL, kurie yra programinės įrangos kūrimo rinkinio – Software Development Kits – dalis. Naudodami DLL sąsają galite valdyti visas kitas fotoaparato funkcijas. Kaip pasirinktis, programinė įranga gali susisiekti su nuosekliuoju Com prievadu ir tokiu būdu, pavyzdžiui, tiesiogiai naudoti RS422 sąsają.

Literatūra

VDI/VDE Richtlinie, Technische Temperaturmessungen – Specifikacija von Strahlungsthermometern, 2001 m. birželis, VDI 3511 Blatt 4.1
Trouilleau, C. ir kt.: didelio našumo neaušinto amorfinio silicio TEC be XGA IRFPA su 17 μm pikselių žingsniu; „Infraraudonųjų spindulių technologijos ir programos XXXV“, Proc. SPIE 7298, 2009
Schmidgall, T.; Glänzend gelöst – Fehlerdetektion an spiegelnden Oberflächen su USB 2.0 – Industriekameras, A&D Kompendium 2007/2008, S. 219
„Icron Technology Corp.“; USB, baltos knygos, „Burnaby“ išplėtimo parinktys; Kanada, 2009 m

– prietaisas, skirtas nustatyti tiriamo paviršiaus šiluminę spinduliuotę. Tyrimo metodas yra nekontaktinis, jis užtikrina nepertraukiamą veikimą tiriant judančius objektus. Prietaisas, skirtas stebėti tiriamo paviršiaus temperatūros pasiskirstymą.

Termovizoriaus veikimo principas pagrįstas infraraudonosios spinduliuotės energijos pavertimu elektriniu signalu, kuris sustiprinamas ir atkuriamas indikatoriaus ekrane. Temperatūros pasiskirstymas termovizoriaus ekrane rodomas kaip spalvų laukas, kuriame tam tikra temperatūra atitinka tam tikrą spalvą. Paprastai ekrane rodomas per objektyvą matomo paviršiaus temperatūros diapazonas.

Termovizorių tipai

Priklausomai nuo funkcijų, kurias atlieka įrankis, yra keletas tipų:

Matavimas – sukuriamas radiometrinis vaizdas, kurio metu galima nustatyti visų stebėjimo zonoje esančių objektų temperatūros rodiklius. Tokio tipo įranga naudojama medicinoje, statybose, pramonėje, tikrinant elektros įrangą ir mechaninius ryšius.
Stebėjimo - jie suteikia tik objektų vizualizavimą, jie naudojami kariniuose reikaluose, saugumo ir teisėsaugos institucijose, gelbėjimo operacijose ir kt.
Vaizdiniai pirometrai yra stebėjimo prietaisų tipas, galintis nustatyti sritis, kuriose yra neįprastos temperatūros.

Prieš keletą metų termovizorius galėjo naudoti tik kariniai padaliniai. Šiandien šie įrenginiai naudojami daugelyje pramonės veiklos sričių, nes tai leidžia išspręsti daugelį techninių problemų.

Gamyba išsiplėtė ne tik kaip atskiri prietaisai, bet ir kaip neatsiejama civilinių žiūronų, medžioklinių ginklų taikiklių ir kitų optinių mechanizmų dalis.

Matavimo diapazonas yra vienas iš veiksnių, lemiančių temperatūros galimybes ir sąlygiškai suskirstantis modelius į 3 tipus:

Statyba: reaguoja į temperatūrą iki +350 0, naudojami pastatų konstrukcijų auditui, izoliacijos kokybei nustatyti, šilumos nutekėjimo iš pastatų vietoms rasti.
Pramoninis: temperatūros ribos virš +350 0, naudojamos elektros tinklų ir pramoninių sistemų diagnostikai.
Aukšta temperatūra: nustatyti šilumos parametrus daugiau nei +1000 0, diagnozuoti technologinius procesus esant aukštam šildymo lygiui.

Jų naudojimas tapo plačiai paplitęs šiuolaikiniame gyvenime tiek pramoniniais tikslais, tiek civiliniams poreikiams.

Taikymo sritys

Termovizorių naudojimas kariniuose reikaluose

Taikymo sritis yra susijusi su galimybe paversti šiluminę spinduliuotę žmogaus akies suvokiamu spektru ir aptikti pačius nereikšmingiausius objektus, skleidžiančius elektromagnetines bangas. Jei nustatote spinduliuotės intensyvumą, galite apskaičiuoti tiriamo objekto temperatūrą ir daryti prielaidą, kokia ji yra. Naudojant prietaisą nustatomi temperatūrų skirtumai, kai nėra kontakto su objektais, jie nereaguoja į trukdžius, negali būti aptikti sekimo sistemomis ir turi didelį atstumą: nuo 100 m iki 3 km. Šie veikimo principai leidžia juos naudoti įvairiose srityse.

Karinėje technikoje

Šiandien pradeda veikti naujos modernios technologijos, savo arsenale turinčios įmontuotas termovizines kameras. Jų naudojimas leidžia atlikti kovines operacijas prasto matomumo sąlygomis ir aptikti priešą bei įrangą. Be to, įrenginiai montuojami nepilotuojamuose orlaiviuose ir nuotoliniu būdu valdomuose įrenginiuose.

Galimybė „matyti“ objektus naktį yra pagrindinis prietaisų svarbos karinėje sferoje rodiklis. Sėkmingo įrangos veikimo principas yra aiškus šiluminės spinduliuotės aptikimas. Kariuomenei gaminami specialūs prietaisai – žiūronai, ginklų taikikliai, jie aprūpinti valdymo sistemomis. Juose sumontuoti galingi optiniai mechanizmai, kurie daug kartų padidina karinių termovizorių galimybes.

Jūriniuose instrumentuose

Jūrų ar upių uostas yra sudėtingas transporto mazgas, kurio saugumą gali užtikrinti tik pažangiausia apsaugos įranga. Jūriniai termovizoriai skirti vandens ir pakrantės objektų saugumui užtikrinti: uostuose, krantinėse, sandėliuose, upių terminaluose.

Medžioklė

Termovizorius medžioklei yra gera pagalba tiems, kurie aistringai ieško grobio. Prietaiso naudojimas leidžia sekti patį atsargiausią gyvūną bet kuriuo paros metu, nepriklausomai nuo oro ir matomumo.

Pastato apžiūra

Naudojant termovizinius jutiklius, galima apžiūrėti bet kurią konstrukciją, siekiant nustatyti šilumos nuotėkio vietą. Tyrimo rezultatai bus galingas argumentas, įrodantis prastą sienų izoliacijos kokybę. Komunalinių paslaugų darbuotojams termovizoriaus naudojimas pastatų apžiūrai yra geras būdas teisingai nustatyti problemines vietas ir nukreipti pastangas apšiltinti konkrečias vietas.

Terminio vaizdo taikymas medicinoje

Vaistas

Termovizorių naudojimas medicinoje siekia sovietinius laikus. Prietaisai leidžia atpažinti ligos pobūdį, taip pat matyti užsikrėtusį žmogų tarp sveikų žmonių pagal konkrečiai ligai būdingą kūno temperatūrą.

Tyrimas naudojant specialią įrangą, reaguojančią į elektromagnetines bangas, padeda mikronų tikslumu aptikti uždegiminį procesą ir nustatyti patologijos vietą. Naudodami prietaisą galėsite nustatyti, ar pacientas serga, ar sveikas, pamatyti ligos šaltinį ir nustatyti diagnozę.

Avarinės situacijos ir ASR

Taikymo ypatybės

Naudoti gaisro gesinimo ir avarinėse gelbėjimo operacijose

Termovizoriaus ir naktinio matymo prietaiso palyginimas

Mes matome žmones per dūmus

Likęs šilumos pėdsakas

Termovizoriaus taikymas pramonėje

Termovizoriaus naudojimas ieškant degių ir toksiškų skysčių (suskystintų dujų) konteineriuose

Energijos programos, tikrinančios elektros laidus

Termovizorius gali matyti paslėptus elektros laidus esant įtampai ir atskirti netolygų temperatūros pasiskirstymą elektros laiduose

Galimybės įvairiomis sąlygomis

Stiklas

IR spinduliuotė neprasiskverbia pro stiklą, tačiau įkaitęs stiklas atrodys kaip šviesesnė sritis.

Šildomas stiklas yra lengvesnis

Veidrodis

IR spinduliuotė atsispindi per veidrodį

Vanduo

IR spinduliuotė neprasiskverbia pro vandenį, kai kuriais atvejais prasiskverbia per rūką ar šlapdribą.

Infraraudonoji spinduliuotė neprasiskverbia pro vandenį

IR spinduliuotė gali prasiskverbti arba neprasiskverbti pro garus, priklausomai nuo jų tankio.

Pavyzdžiui, termovizoriui rūkas nėra kliūtis.

Karinis termovizorius – nepakeičiamas ir labai svarbus daiktas. Naudojant šiuolaikines integruotas apsaugos ir saugos sistemas, išsprendžiamas vienas svarbiausių mūsų dienų uždavinių - įvairios funkcinės paskirties objektų apsauga. Strategiškai svarbūs objektai – oro uostai, jūrų uostai, bazės, vyriausybės ir departamentų struktūros ir daugelis kitų – reikalauja tinkamos apsaugos, ypač karinių konfliktų vietose.

Tokio režimo efektyvumas visada turėtų išlikti aukštas, nepriklausomai nuo laiko ir oro sąlygų. Šią užduotį puikiai atlieka pažangios išmaniosios vaizdo stebėjimo sistemos. Tokie kompleksai apima specialias termovizines kameras, kurios kasdien tampa vis efektyvesnės ir kokybiškesnės.

Karinis termovizorius: įvadas

Kas yra standartinis termovizorius? Tai įrenginys, kurio pagrindinė funkcija yra aptikti ir atpažinti taikinį automatiniu režimu. Jo regėjimo lauke gali atsidurti paprasti žmonės, automobiliai ir kita karinė technika, taip pat svarbūs objektai. Siekiant aprėpti kuo didesnį plotą ir teisingai rasti taikinius, plačiai naudojamos automatinės radaro-optinės sistemos, kurių radiolokacinės stotys atlieka indikacijos ir atpažinimo funkcijas. kuri leidžia kariuomenei vykdyti tikslią ugnį net naktį, be problemų aptikti priešą visiškoje tamsoje, pasislėpus už kliūčių.

klasifikacija

Karinės terminio vaizdo kameros skirstomos į du tipus:

Stacionarūs modeliai. Jie yra gana didelio dydžio ir fiksuoja temperatūros svyravimus nuo -20 iki +20 000 laipsnių. Tokie įrenginiai priklauso trečiosios kartos plėtrai. Siekiant užtikrinti nepertraukiamą termovizoriaus darbą, naudojamas aušinimas azotu.
Nešiojamieji įrenginiai. Šio tipo karinis termovizorius laikomas sėkmingiausiu vystymu. Jie yra patogūs, mobilūs ir funkcionalūs ir niekuo nenusileidžia savo pirmtakams. Gautą informaciją galima akimirksniu iššifruoti kompiuteriuose.

Prietaiso privalumai

Pagrindinis tokių stočių privalumas – didelis veikimo greitis, dėl kurio greitai aptinkamas objektas, nustatoma taikinio kategorija ir jo trajektorija. Kitaip tariant, naudojant radiolokacinę įrangą galima apsaugoti itin svarbius objektus, o būtinos užduotys atliekamos kuo tiksliau ir greičiau.

Terminio vaizdo kameros trūkumai

Karinis termovizorius turi vieną rimtą trūkumą – kainą. Svarbiausi veiksniai, lemiantys kainų politiką, yra objektyvas (taikiklis) ir matrica. Žinoma, daug dirbama siekiant sumažinti gamybos kaštus. Specialistai tikina, kad matriciniai metodai jau rasti. Tačiau su žvilgsniu viskas yra daug sudėtingiau. Jo gamybai naudojamos labai brangios medžiagos, kurios taip pat yra gana retos. Bandymai rasti alternatyvų pakaitalą kol kas nebuvo sėkmingi, tačiau aktyvios paieškos nesiliauja. Ir tai suteikia vilties, kad termovizoriai netrukus taps daug pigesni.

Veikimo principas

Gautas taikinio aptikimo signalas nedelsiant ir automatiškai perduodamas termovizoriams, integruotiems kartu su vaizdo kameromis į vieną modulinę sistemą. Dėl to galima gauti informatyviausią ir aiškiausią objekto vaizdą, o vėliau jį rodyti operatoriaus monitoriuje realiu laiku. Būtent tokia yra pagrindinė tokio įrenginio kaip karinio termovizoriaus užduotis. Šios sistemos veikimo principas leidžia iš anksto aptikti įtartinų objektų judėjimą, kol jie dar nepažeidžia saugomos teritorijos. Tai reiškia, kad kariuomenė turi pakankamai laiko operatyviai išspręsti situaciją, jei ji tampa sudėtingesnė.

Kaip naudojami termovizoriai?

Stacionarių termovizorių, kurie dažnai montuojami ant patefonų ar karinės įrangos, naudojimas leidžia užtikrinti aukščiausią kritinių objektų apsaugos patikimumą arba atlikti teritorijų žvalgybą. Be to, informacija apie suvokiamas grėsmes iš išorės bus gauta šimtu procentų tikimybe, nepriklausomai nuo oro sąlygų ir matomumo.

Apsaugos sistemose taip pat naudojami kariniai termovizoriai. Tai leidžia apsaugoti departamento, vyriausybės ir daugelio kitų svarbių objektų perimetrą. Be žmonių, tokia įranga gali atpažinti transporto priemones, bet kokius įtartinus objektus, operatyviai aptikti dūmus ir daugybę kitų avarinių situacijų, o tai leidžia greitai imtis visų reikiamų priemonių.

Gali būti naudinga perskaityti: