Como funciona um termovisor? Princípio de funcionamento do termógrafo.

O que é um termovisor? Este equipamento é baseado em tecnologia de imagem térmica. A imagem térmica é uma técnica para melhorar a visibilidade de objetos em ambientes escuros, detectando radiação infravermelha e criando uma imagem a partir dessa informação.

As tecnologias de visão noturna mais comumente usadas são:

imagem térmica;

iluminação infravermelha próxima;

imagem de baixo ruído.

Ao contrário dos outros dois métodos, a imagem térmica funciona em ambientes sem iluminação externa. Assim como a iluminação infravermelha próxima, a imagem térmica pode penetrar em obscuros como fumaça e neblina.

O que é um termovisor? Descrição da tecnologia

Uma rápida explicação de como funciona a imagem térmica: Todos os objetos emitem energia infravermelha (calor) dependendo da sua temperatura. A energia infravermelha emitida por um objeto é conhecida como identificação térmica. Quanto mais quente um objeto, mais radiação ele gera. Um termovisor (também conhecido como câmera térmica) é um sensor de calor capaz de detectar diferenças sutis de temperatura. O dispositivo coleta radiação infravermelha de objetos e cria uma imagem eletrônica com base em informações sobre diferenças em suas condições de temperatura.

As imagens térmicas geralmente apresentam tonalidades diferentes na natureza: objetos pretos são frios, objetos brancos são quentes e a profundidade do cinza indica as diferenças entre eles. No entanto, algumas câmeras termográficas adicionam cores às imagens para ajudar os usuários a identificar objetos em diferentes temperaturas.

História

Protótipos de câmeras de imagem térmica foram introduzidos pela primeira vez em 1992, mas a avaliação detalhada do seu desempenho em situações do mundo real não foi publicada até 2007. O modelo avaliado em 2007 pesava aproximadamente 1,5 kg, o que aumentava significativamente o peso do capacete no qual a câmera estava montada. Os modelos modernos são muito mais leves e móveis que seus primeiros protótipos.

Equipamento de visão térmica

O que é um termovisor? É um tipo de câmera termográfica utilizada no combate a incêndios. Ao fornecer radiação infravermelha como luz visível, essas câmeras permitem que os bombeiros vejam os pontos quentes através da fumaça, da escuridão ou de barreiras permeáveis ao calor. As câmeras de imagem térmica geralmente cabem no bolso, mas podem ser montadas no capacete. Eles são construídos com invólucros à prova de calor e à prova d'água e são duráveis para suportar os riscos associados ao trabalho no local.

Dispositivo

Qual é o design de um termovisor? Uma câmera termográfica consiste em cinco componentes: sistema óptico, detector, amplificador, processamento de sinal e display. Câmeras termográficas especializadas projetadas para segurança contra incêndio incorporam esses componentes em um invólucro resistente ao calor, robusto e à prova d'água. Esses componentes trabalham juntos para tornar a radiação infravermelha térmica visível em tempo real.

O display da câmera mostra diferenças de saída infravermelha, então dois objetos com a mesma temperatura aparecerão com a mesma “cor”. Muitas câmeras de imagem térmica, como as câmeras de imagem térmica Pulsar Quantum, usam tons de cinza para representar objetos em temperatura normal, mas destacam superfícies perigosamente quentes de cores diferentes.

As câmeras podem ser portáteis ou montadas em capacete. A maioria das câmeras termográficas usadas no serviço de bombeiros, bem como câmeras termográficas para caça, são modelos de bolso. É confortável.

Usando termovisores: comentários

Como as câmeras termográficas podem “ver” através da escuridão ou da fumaça, elas permitem que os bombeiros localizem rapidamente um incêndio estrutural ou vejam a assinatura térmica de vítimas visualmente ocultas. Eles podem ser usados para encontrar vítimas ao ar livre em uma noite fria, encontrar incêndios latentes dentro de uma parede ou detectar superaquecimento na fiação elétrica.

No mundo moderno, será difícil encontrar uma pessoa (com a possível exceção de crianças menores de 7 a 8 anos) que nunca tenha ouvido falar de termovisores. É verdade que não há muitas pessoas que tenham segurado um dispositivo real nas mãos pelo menos uma vez. E, no entanto, existem pessoas no mundo que não apenas possuem termovisores, mas também os fabricam com materiais improvisados.

É possível fazer um termovisor com as próprias mãos?

Essa necessidade de se tornarem os novos Kulibins em nosso país está associada ao custo altíssimo desses aparelhos profissionais. No caso de montagem segundo o princípio “faça você mesmo”, o preço de um termovisor caseiro não cai nem várias vezes, mas sim ordens de grandeza. Apesar do princípio de operação bastante complexo, é possível montar o dispositivo em casa, e a grande maioria dos sensores necessários (por exemplo, o popular MLX90614ESF) podem ser facilmente adquiridos em sites da Internet como o e-bay. Essencialmente, o principal desafio é a óptica necessária para configurar com precisão a imagem no monitor receptor. Além disso, as ópticas são especializadas, utilizando elementos de terras raras (na maioria das vezes germânio) em sua composição - e sem habilidades técnicas únicas e profundo conhecimento de física, não é realista fabricá-las em um apartamento.

Efeito de um termovisor na caça

Porém, existe uma solução simples para isso - e consiste em utilizar sistemas ópticos prontos a partir de qualquer dispositivo em que estejam presentes (câmeras digitais, web e câmeras de vídeo convencionais, etc.).

Necessidade de caça

O termovisor é um dispositivo multifuncional, mas, além de ser utilizado como equipamento estacionário (para monitoramento de diversos processos industriais), sua versão portátil e portátil é mais útil. O que foi dito acima se aplica integralmente ao uso do dispositivo para caça - além disso, é desejável projetar o dispositivo na forma de um monobloco leve e resistente a choques, proporcionando uma alta faixa de visibilidade visível (nos modelos profissionais é de 1,5 km e tem um nível de proteção superior a IP54). Se o dispositivo for montado com óptica digital em vez de analógica (o que torna difícil distinguir o fogo quente da neve fria a uma distância de 100 metros), o caçador terá a oportunidade de encontrar um animal ou pássaro nas condições mais desfavoráveis para visão humana comum. Isso inclui escuridão, neblina espessa, chuva e até matagais que camuflam animais congelados e imóveis.

Para um termovisor, a radiação corporal de mamíferos ou pássaros de sangue quente parecerá um ponto brilhante no monitor, o que simplesmente não permitirá que a presa passe despercebida.

Princípio da Operação

O princípio de funcionamento dos termovisores é baseado na lei da física, segundo a qual qualquer corpo aquecido emite para o espaço tanto mais intensa radiação infravermelha (IR) quanto mais quente for a temperatura do objeto - incluindo o corpo de um animal de sangue quente. Essa radiação é captada pelo nosso aparelho e convertida em uma imagem no monitor, conveniente para a percepção humana. A diferença de temperatura da radiação infravermelha é transmitida por cores diferentes que nos são familiares da radiação visível tradicional. Do roxo escuro e azul para os corpos mais frios ao laranja e vermelho brilhante para os mais quentes.

Este processo de recepção e transmissão de imagens é realizado em 3 etapas:

captura de radiação térmica por óptica IR;
sua distribuição digital de acordo com os valores de temperatura;
construção de uma imagem termográfica - simulação do chamado mapa de calor de um objeto (algo semelhante à exibição usual de temperaturas em mapas de previsão meteorológica).

É importante notar que para a velocidade da reação humana todas essas ações são realizadas essencialmente de forma instantânea.

É claro que um termovisor montado sozinho não fornecerá a qualidade de imagem e o alcance efetivo de um dispositivo profissional. Mas para um caçador que deseja detectar apenas o ponto disforme de calor de um animal escondido, não há necessidade de um dispositivo de alta definição que custa 5, 10 e às vezes 20 mil dólares.

Como funciona um termovisor - imagem

Estamos prontos para lhe oferecer três opções práticas para a montagem de um termovisor amador - e qual escolher fica a critério do caçador.

Termovisor de uma câmera

Este método de criação de um termovisor é o mais simples e barato - pois requer intervenção mínima no design da câmera digital e os mesmos custos baixos. Baseia-se no simples fato físico de que os dispositivos digitais detectam a radiação infravermelha na entrada da mesma forma que a radiação normal. Mas, como em condições normais o fotógrafo não necessita da parte térmica do espectro, os fabricantes instalam um filtro especial na frente da matriz receptora que reflete os raios IR (o chamado “espelho quente”, ou espelho térmico).

Fazendo um termovisor caseiro a partir de uma câmera

Assim, transformar uma câmera digital em um termovisor consistirá essencialmente apenas na substituição de um filtro removido (infravermelho) por outro (para luz comum). Além disso, na prática, mesmo a 2ª ação, em princípio, não pode ser realizada.

Dispositivo derede-câmeras

Esta opção também é possível, mas é a mais trabalhosa e relativamente cara, pois requer custos adicionais de aproximadamente US$ 150. Além disso, um dispositivo efetivamente obtido usando servoacionamentos será capaz de detectar apenas um objeto estacionário com radiação térmica.

Recursos de montagem de um termovisor a partir de uma webcam em uma foto

Para montagem você precisará de:

uma placa especial para transmissão de imagens para um PC Arduino, instalada no compartimento da bateria;
um pequeno servomotor para movimentação vertical, fixado na frente da placa com fita adesiva ou supercola;
um segundo grande servomotor, colocado em um dispositivo giratório horizontalmente e servindo de base para fixação de toda a estrutura ao mesmo;
sensor de temperatura MLX90614, conectado à placa Arduino conforme diagrama;
ponteiro laser conectado de forma semelhante (indicando a direção atual da varredura);
a própria “teia”, orientada com precisão com um ponteiro e um sensor de calor.

Este projeto funcionará como um termovisor com um designador de alvo (no entanto, você terá que baixar e instalar separadamente o software para Arduino - disponível na Internet e de tamanho pequeno - cerca de 7 MB, junto com instruções para instalação de esboços e bibliotecas).

Termovisor de uma câmera de vídeo

Essencialmente, tecnicamente, o método é uma cópia da versão com câmera - exceto que o corpo de tal termovisor será mais conveniente e a qualidade da imagem será de maior clareza (no entanto, uma câmera de vídeo com iluminação infravermelha será obrigatório).

Outras opções

A opção de utilizar os smartphones mais comuns equipados com as capacidades do termovisor Flir One também é bastante realista (e a mais confortável para quem não está particularmente familiarizado com ferros de soldar, chaves de fenda e literatura técnica).

Para viajantes e caçadores, a tela de tal smartphone (quando o modo apropriado está ativado) não será de forma alguma inferior em qualidade de imagem aos termovisores profissionais mais simples. E também ter a capacidade de trabalhar na chuva e visualizar qualquer radiação IR variando de 0 a 100°C. Embora, é claro, não permita distinguir nada a distâncias de cerca de um quilômetro. Mas - embora seja cerca de 10 vezes mais barato! E sem nenhum custo (em termos de custos adicionais) para quem simplesmente decidir atualizar o seu telemóvel para tal modelo.

Vídeo: scanner térmico DIY

Concluindo, podemos dizer que vários dispositivos padrão modernos podem ser facilmente convertidos em termovisores - após fazer alterações mínimas no design. E, como resultado, sem exigir grandes investimentos adicionais, eles ampliam significativamente o tempo e a gama de condições climáticas sob as quais até mesmo os termovisores caseiros podem detectar a presa desejada. Porém, ao dirigir à noite, o uso de dispositivos caseiros como dispositivos de visão noturna em carros ainda não é recomendado (e aqueles criados com base em câmeras web são proibidos).

Observar pontos de aquecimento locais e, portanto, pontos fracos em nosso entorno sempre foi um processo fascinante nas imagens térmicas modernas. As câmeras infravermelhas passaram por mudanças significativas em termos de melhoria da relação preço/desempenho, principalmente devido às formas cada vez mais eficientes de fabricação de sensores ópticos de imagem infravermelhos. Os equipamentos tornaram-se menores e os dispositivos tornaram-se mais duráveis e despretensiosos em termos de consumo de energia. Como funcionam as câmeras infravermelhas modernas?

Princípio de funcionamento de uma câmera infravermelha

Os termovisores funcionam como câmeras digitais normais: eles têm um campo de visão, o chamado Campo de Visão (FOV), que pode ser de 6° como lente telefoto, 23° como óptica padrão e 48° como lente grande angular. lente angular. Quanto mais longe você estiver do objeto de medição, maior será a área da imagem coberta e, portanto, o tamanho do quadro que um pixel individual registra. A vantagem disso é que o brilho do brilho em uma área suficientemente grande não depende da distância. Devido a isso, a distância até o objeto de medição não afeta significativamente os processos de medição de temperatura.

A radiação térmica na faixa do infravermelho médio só pode ser focada usando ópticas feitas de germânio, ligas de germânio, sais de zinco ou espelhos com superfície revestida. Essas ópticas aprimoradas, em comparação com lentes convencionais de alto volume na região espectral visível, ainda são um fator de custo significativo na fabricação de termovisores. Eles são feitos na forma de uma lente esférica de 3 elementos ou de uma lente asférica de 2 elementos e devem ser calibrados especificamente em câmeras com lentes intercambiáveis quanto ao seu efeito em cada pixel individual para medições termométricas corretas.

O elemento principal de qualquer termovisor: a matriz de área focal

O elemento principal de qualquer termovisor é geralmente o array de área focal (FPA). É um sensor de imagem integrado que varia em tamanho de 20.000 a 1 milhão de pixels. Cada pixel é em si um microbolômetro com tamanho variando de 17 x 17 a 35 x 35 µm². Esses receptores térmicos de 150 nanômetros de espessura são aquecidos por radiação térmica em 10 ms até cerca de um quinto da diferença entre a temperatura do objeto e sua própria temperatura. Este tipo de alta sensibilidade é alcançado devido à baixíssima capacidade térmica combinada com o excelente isolamento da câmera infravermelha em relação ao ambiente livre. O coeficiente de absorção da área receptora parcialmente transparente aumenta através da interação de uma onda de luz transmitida e depois refletida na superfície do cristal de silício com uma onda de luz subsequente.

Para explorar este efeito de auto-interferência, a superfície do bolómetro, constituída por óxido de vanádio ou silício amorfo, deve ser posicionada a uma distância de aprox. 2 µm do circuito de leitura. Em relação à superfície e à largura de banda, a capacidade de detecção específica da matriz aqui descrita na região focal atinge valores de cerca de 109 cm Hz1/2/W. Isto o torna uma ordem de grandeza superior a outros sensores térmicos utilizados, por por exemplo, em pirômetros. Devido à própria temperatura do bolômetro, sua resistência muda novamente, que é convertida em um sinal de tensão elétrica. Conversores analógico-digitais rápidos de 14 bits digitalizam o sinal de vídeo pré-amplificado e serializado. O sistema de processamento de sinal digital calcula o valor da temperatura para cada pixel individual e gera as familiares imagens pseudocoloridas ou diagramas térmicos em tempo real.

Os termovisores requerem uma calibração bastante cara, na qual cada pixel deve receber um número de valores de sensibilidade para diferentes temperaturas do chip ou emissor preto. Para aumentar a precisão da medição, as matrizes na região focal do bolômetro são termostatizadas em determinadas temperaturas com alta precisão de controle.

Transferência e análise de diagramas térmicos

Graças ao desenvolvimento de laptops, PCs ultramóveis, netbooks e tablet PCs cada vez mais poderosos, compactos e ao mesmo tempo baratos, agora é possível usá-los

grandes displays para apresentação de diagramas térmicos,
baterias de íon de lítio otimizadas para fonte de alimentação,
poder de processamento para apresentação de sinal em tempo real flexível e de alta qualidade,
capacidade de memória para gravação de vídeo de diagramas térmicos em tempo virtualmente ilimitado, bem como
interfaces, por exemplo, Ethernet, Bluetooth, WLAN e software para integração do sistema termográfico no ambiente do usuário.

A interface USB 2.0 padrão e acessível permite transferir dados em alta velocidade

30 Hz com resolução de 320 x 240 pixels e
120 Hz para formatos de imagem de 20.000 pixels.

Introduzida em 2009, a tecnologia USB 3.0 é adequada até para resoluções térmicas XGA de até 100 Hz. Ao aplicar o princípio da webcam à termografia, surgiram propriedades de produto completamente novas com uma relação preço/desempenho significativamente melhorada. Neste caso, o termovisor é conectado em tempo real a um PC com sistema operacional Windows© através de uma interface com taxa de transferência de dados de 480 Mbaud, que fornece alimentação simultaneamente.

Hardware de termovisor

O padrão USB servia anteriormente apenas como meio de comunicação para equipamentos de escritório. Em comparação com o barramento FireWire, a utilização muito difundida deste padrão de interface deu início a numerosos desenvolvimentos que aumentaram significativamente a adequação industrial desta interface e, portanto, a possibilidade de utilização de dispositivos finais com o padrão USB 2.0 e, acima de tudo, câmeras USB infravermelhas. Esses incluem:

um cabo capaz de ser utilizado como calha articulada e suportar cargas até 200 °C e um comprimento até 10 m;
extensões de cabos até 100 m CAT5E (Ethernet) com amplificadores de sinal;
modems USB de fibra óptica para comprimentos de cabo de até 10 km.

Graças à alta largura de banda do sinal do barramento USB, é possível, por exemplo, conectar cinco câmeras infravermelhas de 120 GHz a um laptop usando um hub padrão por meio de um cabo Ethernet de 100 metros.

Os termovisores à prova d'água, resistentes a vibrações e choques da série optris PI atendem à classe de proteção IP 67 e, portanto, são adequados para uso confiável em bancadas de teste. As dimensões de 45 x 45 x 62 mm³ e o peso de 200 g reduzem significativamente os custos de instalação da caixa de refrigeração e dos bicos do soprador.

Obrigatório: Calibração de Offset

Devido à polarização térmica dos bolômetros e ao processamento de sinal no chip, todas as câmeras infravermelhas de medição exigem ajustes de polarização em intervalos de vários minutos. Para isso, a peça metálica enegrecida é movida eletricamente na frente do sensor de imagem. Graças a isso, cada elemento da imagem é ajustado à mesma temperatura conhecida. É claro que os termovisores não operam enquanto esta calibração de deslocamento está sendo realizada. Para reduzir de alguma forma o efeito negativo de tal processo, a ativação da correção de offset em um determinado momento pode ser configurada instalando um contato de controle externo.

Além disso, as câmeras são projetadas para que a autocalibração seja realizada o mais rápido possível: A instalação de atuadores relativamente rápidos permite que a autocalibração seja realizada em 250 ms. Isto pode ser comparado à duração do fechamento das pálpebras e, portanto, é aceitável para muitos processos de medição. Em linhas de produção onde pontos quentes inesperados precisam ser detectados, imagens de referência “boas” em tempo real podem frequentemente ser usadas como parte de medições dinâmicas de diferença de imagem. Devido a isso, a operação a longo prazo é possível sem o uso de um elemento mecânico.

Foi quando a câmera usa tecnologia de processamento de sinal de laser de CO2 com comprimento de onda de 10,6 mícrons que a capacidade de fechar o canal óptico devido ao controle externo e ao mesmo tempo sinalizar de forma independente o modo optomecânico protegido da câmera foi comprovada. Graças ao bom bloqueio do filtro, as medições de temperatura podem ser feitas “in situ” para todos os outros lasers de processamento operando na faixa de 800 nm a 2,6 µm.

Áreas de aplicação de termovisores

Análise de processos térmicos dinâmicos em operações de desenvolvimento e fabricação de produtos
Uso estacionário para monitoramento e regulação contínua de processos térmicos
Use em alguns casos como um dispositivo de medição portátil ao realizar trabalhos de reparo e para identificar vazamentos de calor
Termografia em modo de voo para superfícies difíceis de ver do solo

A capacidade de gravar vídeo de 120 GHz também traz vários benefícios para pesquisa e desenvolvimento. Graças a isso, os processos térmicos que entram apenas brevemente no campo de visão da câmera podem ser convenientemente analisados posteriormente em câmera lenta. Desta forma, é possível criar adicionalmente imagens individuais a partir de tais sequências de vídeo com resolução geométrica e térmica completa.

Além disso, a óptica intercambiável, incluindo um acessório para microscópio, permite que o dispositivo seja adaptado a diferentes tarefas de medição: enquanto as lentes de campo de visão de 6° são mais usadas para observar detalhes a longa distância, o acessório para microscópio pode medir objetos medindo 4 x 3 mm² com resolução geométrica de 25 x 25 µm².

Quando os termovisores são instalados permanentemente, sua interface de processo opticamente isolada tem a vantagem de que as informações de temperatura obtidas do diagrama térmico são transmitidas posteriormente na forma de um sinal de tensão. Além disso, emissividades relacionadas à superfície ou temperaturas de referência medidas sem contato ou medidas por contato podem ser transmitidas ao sistema de câmera por meio de uma entrada de tensão. Para controle de qualidade do produto e documentação de garantia de qualidade, outra entrada digital pode ativar o modo instantâneo ou o modo de sequência de vídeo. Imagens específicas de produtos semelhantes podem ser salvas automaticamente em servidores centrais.

Otimização de processos tecnológicos na indústria de polímeros

O processo de fabricação de plásticos, por exemplo garrafas de polietileno, requer um certo aquecimento da chamada pré-forma para garantir uma espessura uniforme do material quando a garrafa é moldada por sopro. A linha de produção processa peças com espessura de apenas 20 mm em modos de operação de teste a uma velocidade operacional total de cerca de um metro por segundo. Como o tempo de passagem da amostra de teste pode variar, a gravação de vídeo a 120 Hz é necessária para medir o perfil de temperatura da pré-forma. Nesse caso, a câmera é posicionada de forma que registre o movimento do material em um ângulo oblíquo - como o último vagão de um trem em movimento. Como resultado, é obtido um perfil de temperatura baseado em vídeo infravermelho, importante para definir os parâmetros de aquecimento.

Aplicação de câmara unifilar em instalações de cura de vidro

Depois que o vidro estrutural é cortado em seu formato final, muitas vezes é necessário o revenimento da superfície. Isso é feito em fábricas de cura de vidro, nas quais o vidro cortado é aquecido em um forno a uma temperatura de 600°C. Após o aquecimento, o material é transportado do forno por meio de rolos móveis até uma seção de resfriamento de ar, onde a superfície é resfriada de forma rápida e uniforme. Como resultado, forma-se uma estrutura temperada cristalina fina, importante para vidros de segurança. Esta estrutura e, portanto, a resistência do vidro dependem do aquecimento mais uniforme de toda a superfície do produto.

Como o corpo do forno e a seção de resfriamento de ar estão localizados próximos, o controle da superfície de vidro que sai do forno só é possível através de uma pequena abertura. No diagrama térmico, o material aparece em apenas algumas linhas. O software agora permite obter uma imagem especial da superfície do vidro, criada a partir de linhas ou grupos de linhas. A câmera mede a fenda diagonalmente para que, com óptica com campo de visão de 48°, seja criado um campo de visão de 60°. Como o vidro pode ter emissividades diferentes dependendo do revestimento da superfície, um termômetro infravermelho mede a temperatura exata da superfície no lado inferior e não revestido do vidro no comprimento de onda ideal para a superfície do vidro de 5 µm.

Termografia aérea com câmeras leves

Além dos conceitos de interface padrão, agora é possível produzir câmeras infravermelhas de construção leve que, em combinação com um mini-PC, por exemplo, optris PI NetBox, podem ser facilmente instaladas em aeronaves controladas remotamente (por exemplo, quadricópteros). Desta forma, é possível criar diagramas térmicos no ar, que são utilizados especialmente para monitorar objetos de grande porte, por exemplo, usinas fotovoltaicas.

O software de termografia incluído oferece flexibilidade

Como as câmeras infravermelhas USB a partir do Windows XP usam drivers HID ou USB Video Class padrão já instalados, nenhuma instalação de driver é necessária. Correção em tempo real, específica de pixel, de dados de vídeo e cálculos de temperatura são realizados no PC. A qualidade de imagem surpreendentemente boa para um sensor de 20.000 pixels é obtida através de um algoritmo de renderização caro baseado em software que calcula campos de temperatura no formato VGA. O software aplicativo é altamente flexível e portátil. Além das funções padrão, o software de termografia optris PIX Connect possui as seguintes propriedades:

Recursos ricos de dados e exportação térmica para dar suporte a relatórios e análises off-line
Escalas de cores escaláveis mistas
Representações de linhas horizontais ou verticais
Qualquer número de campos de visão com opções de alarme separadas

Representação de diferença baseada em imagem de referência de dados de vídeo

Além disso, o software oferece um modo de layout que salva e restaura vários modos de apresentação de dados. O editor de vídeo permite processar arquivos radiométricos com extensão AVI. Tais arquivos podem ser analisados por meio de software utilizado diversas vezes em paralelo e em modo offline. Os modos de gravação de vídeo incluem modos de operação intermitentes, que permitem gravar eventos térmicos lentos e revisá-los rapidamente. A transferência de dados para outros programas em tempo real é realizada por meio de DLLs minuciosamente documentadas, que fazem parte do kit de desenvolvimento de software - Software Development Kits. Você pode controlar qualquer outra função da câmera usando a interface DLL. Opcionalmente, o software pode comunicar-se com a porta serial Com e desta forma, por exemplo, utilizar diretamente a interface RS422.

Literatura

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Trouilleau, C. et al .: Silício amorfo não resfriado de alto desempenho TEC sem XGA IRFPA com densidade de pixels de 17 μm; “Tecnologias e aplicações infravermelhas XXXV”, Proc. SPIE 7298, 2009
Schmidgall, T.; Glänzend gelöst – Fehlerdetektion an spiegelnden Oberflächen mit USB 2.0 - Industriekameras, A&D Kompendium 2007/2008, S. 219
Icron Technology Corp.; Opções para extensão USB, White Paper, Burnaby; Canadá, 2009

– um dispositivo projetado para determinar a radiação térmica na superfície em estudo. O método de pesquisa é sem contato; garante operação ininterrupta ao estudar objetos em movimento. Um dispositivo para monitorar a distribuição de temperatura da superfície em estudo.

O princípio de funcionamento de um termovisor baseia-se na conversão da energia da radiação infravermelha em um sinal elétrico, que é amplificado e reproduzido na tela indicadora. A distribuição de temperatura é exibida no display do termovisor como um campo colorido, onde uma determinada temperatura corresponde a uma determinada cor. Via de regra, o display mostra a faixa de temperatura da superfície visível através da lente.

Tipos de termovisores

Dependendo das funções que a ferramenta desempenha, existem vários tipos:

Medição – produz uma imagem radiométrica, com a qual é possível determinar os indicadores de temperatura de todos os objetos na área de observação. Este tipo de equipamento é utilizado na medicina, construção, indústria, em testes de equipamentos elétricos e comunicações mecânicas.
Observacionais - fornecem apenas a visualização de objetos utilizados em assuntos militares, agências de segurança e aplicação da lei, em operações de resgate, etc.
Os pirômetros visuais são um tipo de instrumento de observação que pode identificar áreas com condições anormais de temperatura.

Vários anos atrás, o uso de termovisores estava disponível apenas para departamentos militares. Hoje, esses dispositivos são utilizados em diversas áreas da atividade industrial, pois permitem solucionar diversos problemas técnicos.

A produção expandiu-se não apenas na forma de dispositivos individuais, mas também como parte integrante de binóculos civis, miras para armas de caça e outros mecanismos ópticos.

A faixa de medição é um dos fatores que determina as capacidades de temperatura e divide condicionalmente os modelos em 3 tipos:

Construção: reagem a temperaturas de até +350 0, são utilizadas para auditar estruturas de edifícios, determinar a qualidade do isolamento, encontrar locais de vazamento de calor em edifícios.
Industrial: os limites de temperatura são superiores a +350 0, utilizados para diagnóstico de redes elétricas e sistemas industriais.
Alta temperatura: determinar parâmetros térmicos superiores a +1000 0, diagnosticar processos tecnológicos com alto nível de aquecimento.

A sua utilização generalizou-se na vida moderna, tanto para fins industriais como para necessidades civis.

Areas de aplicação

O uso de termovisores em assuntos militares

O escopo de aplicação está relacionado à capacidade de converter a radiação térmica em um espectro que o olho humano percebe e de detectar os objetos mais insignificantes que emitem ondas eletromagnéticas. Se você determinar a intensidade da radiação, poderá calcular a temperatura do objeto em estudo e assumir qual é. Com o aparelho, as diferenças de temperatura são determinadas na ausência de contato com objetos, não respondem a interferências, não podem ser detectadas por sistemas de rastreamento e possuem longo alcance: de 100 m a 3 km. Esses princípios operacionais permitem que sejam usados em uma ampla variedade de áreas.

Em equipamento militar

Uma nova tecnologia moderna está entrando em serviço hoje, tendo em seu arsenal câmeras de imagem térmica integradas. A sua utilização permite realizar operações de combate em condições de fraca visibilidade e detectar o inimigo e os equipamentos. Além disso, os dispositivos são instalados em aeronaves não tripuladas e em equipamentos controlados remotamente.

A capacidade de “ver” objetos à noite é o principal indicador da importância dos dispositivos na esfera militar. O princípio da operação bem-sucedida do equipamento é a detecção clara da radiação térmica. Dispositivos especiais são produzidos para o exército na forma de binóculos, miras para armas e são equipados com sistemas de orientação. Eles são equipados com poderosos mecanismos ópticos, o que aumenta muitas vezes as capacidades dos termovisores militares.

Em instrumentos marinhos

Um porto marítimo ou fluvial é um centro de transporte complexo e a sua segurança só pode ser garantida pelos equipamentos de segurança mais avançados. Os termovisores marítimos são projetados para garantir a segurança das instalações aquáticas e costeiras: portos, berços, armazéns, terminais fluviais.

Caçando

Um termovisor para caça é uma boa ajuda para quem gosta de rastrear presas. O uso do dispositivo permite rastrear o animal mais cauteloso a qualquer hora do dia, independentemente do clima e da visibilidade.

Pesquisa de construção

Utilizando sensores de imagem térmica, é possível inspecionar qualquer estrutura para determinar a localização do vazamento de calor. Os resultados do estudo serão um argumento poderoso para comprovar a má qualidade do isolamento das paredes. Para os trabalhadores de serviços públicos, usar um termovisor para inspecionar edifícios é uma boa maneira de identificar corretamente áreas problemáticas e direcionar esforços para isolar áreas específicas.

Aplicação de imagens térmicas na medicina

Medicamento

O uso de termovisores na medicina remonta aos tempos soviéticos. Os aparelhos permitem reconhecer a natureza da doença, bem como ver uma pessoa infectada entre pessoas saudáveis com base na temperatura corporal característica de uma determinada doença.

O exame com equipamento especial que responde a ondas eletromagnéticas ajuda a detectar o processo inflamatório com precisão de mícrons e a localizar a área da patologia. O uso do dispositivo permitirá determinar se o paciente está doente ou saudável, ver a origem da doença e fazer um diagnóstico.

Situações de emergência e ASR

Recursos do aplicativo

Uso em operações de extinção de incêndio e resgate de emergência

Comparação de termovisor e dispositivo de visão noturna

Vemos pessoas através da fumaça

Traço de calor restante

Aplicação de termovisor na indústria

Usando um termovisor ao procurar líquidos inflamáveis e tóxicos (gases liquefeitos) em recipientes

Aplicações de energia testando fiação energizada

O termovisor é capaz de ver a fiação elétrica oculta sob tensão e distinguir a distribuição desigual de temperatura nos fios elétricos

Oportunidades em diferentes condições

Vidro

A radiação infravermelha não passa através do vidro, porém o vidro aquecido aparecerá como uma área mais clara.

O vidro aquecido é mais leve

Espelho

A radiação infravermelha é refletida através do espelho

Água

A radiação infravermelha não passa pela água; em alguns casos, penetra através da neblina ou da garoa.

A radiação infravermelha não passa pela água

A radiação infravermelha pode ou não penetrar no vapor, dependendo da sua densidade.

Por exemplo, o nevoeiro não é um obstáculo para um termovisor.

Um termovisor militar é um item insubstituível e muito importante. Com a utilização de modernos sistemas integrados de segurança e proteção, uma das tarefas mais importantes dos nossos dias é resolvida - a proteção de objetos para diversos fins funcionais. Instalações estrategicamente importantes – aeroportos, portos marítimos, bases, estruturas governamentais e departamentais e muitas outras – requerem protecção adequada, especialmente em locais de conflito militar.

A eficácia de tal regime deve permanecer sempre consistentemente elevada, independentemente do período de tempo e das condições meteorológicas. Esta tarefa é perfeitamente executada por sistemas avançados de vigilância por vídeo inteligente. Esses complexos incluem câmeras de imagem térmica especiais, que estão se tornando mais eficientes e de maior qualidade a cada dia.

Termovisor militar: introdução

O que é um termovisor padrão? Este é um dispositivo cuja principal função é detectar e reconhecer um alvo em modo automático. Pessoas comuns, carros e outros equipamentos militares, bem como objetos importantes podem estar em seu campo de visão. Para cobrir a maior área possível e encontrar alvos corretamente, são amplamente utilizados sistemas óptico-radar automáticos, cujas estações de radar desempenham funções de indicação e reconhecimento. o que permite aos militares conduzirem tiros precisos mesmo à noite, sem problemas para detectar o inimigo na escuridão total, escondendo-se atrás de obstáculos.

Classificação

As câmeras militares de imagem térmica são divididas em dois tipos:

Modelos estacionários. Eles são bastante volumosos em tamanho e capturam flutuações de temperatura na faixa de -20 a +20.000 graus. Tais dispositivos pertencem aos desenvolvimentos de terceira geração. Para garantir a operação ininterrupta do termovisor, é utilizado o resfriamento com nitrogênio.
Dispositivos portáteis. Um termovisor militar desse tipo é considerado o desenvolvimento de maior sucesso. Eles são convenientes, móveis e funcionais e não são de forma alguma inferiores aos seus antecessores. As informações recebidas podem ser descriptografadas instantaneamente em computadores.

Vantagens do dispositivo

A principal vantagem dessas estações é a alta velocidade de operação, devido à qual um objeto é rapidamente detectado, a categoria do alvo e sua trajetória são determinadas. Ou seja, com a utilização de equipamentos de radar é possível proteger objetos de extrema importância, e as tarefas necessárias são realizadas com a maior precisão e rapidez possível.

Desvantagens de uma câmera termográfica

Um termovisor militar tem uma séria desvantagem - o custo. Os fatores mais importantes que determinam a política de preços são a lente (visão) e a matriz. É claro que muito trabalho está sendo feito para reduzir o custo de produção. Especialistas garantem que métodos matriciais já foram encontrados. Porém, com a visão tudo fica muito mais complicado. Para sua fabricação são utilizados materiais muito caros e também bastante raros. As tentativas de encontrar um substituto alternativo ainda não tiveram sucesso, mas as buscas ativas não param. E isso dá esperança de que os termovisores em breve se tornarão muito mais acessíveis.

Princípio da Operação

O sinal de detecção de alvo recebido é transmitido imediata e automaticamente para termovisores, integrados com câmeras de vídeo em um único sistema modular. Graças a isso, é possível obter a imagem mais informativa e nítida do objeto e depois exibi-la no monitor do operador em tempo real. Esta é precisamente a principal tarefa de um dispositivo como um termovisor militar. O princípio de funcionamento deste sistema permite detectar antecipadamente o movimento de objetos suspeitos antes que eles possam violar a área protegida. Isto significa que os militares têm tempo suficiente para resolver prontamente a situação caso esta se torne mais complicada.

Como os termovisores são usados?

A utilização de termovisores estacionários, muitas vezes instalados em plataformas giratórias ou equipamentos militares, permite garantir a mais alta confiabilidade na proteção de instalações críticas ou realizar o reconhecimento de territórios. Além disso, as informações sobre ameaças externas percebidas serão recebidas com cem por cento de probabilidade, independentemente das condições climáticas e da visibilidade.

Os termovisores militares também são usados em sistemas de segurança. Isso torna possível proteger o perímetro de instalações departamentais, governamentais e muitas outras instalações importantes. Além de pessoas, esses equipamentos são capazes de reconhecer veículos, quaisquer objetos suspeitos, detectar prontamente fumaça e muitas outras situações de emergência, o que permite tomar rapidamente todas as medidas necessárias.

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