Termal tasvir qanday ishlaydi? Termografning ishlash printsipi.

Termal tasvirchi nima? Ushbu uskuna termal tasvirlash texnologiyasiga asoslangan. Termal tasvir - bu infraqizil nurlanishni aniqlash va ushbu ma'lumotlardan tasvirni yaratish orqali qorong'i muhitda ob'ektlarning ko'rinishini yaxshilash usuli.

Eng ko'p ishlatiladigan tungi ko'rish texnologiyalari:

termal tasvir;

yaqin infraqizil yorug'lik;

past shovqinli tasvir.

Boshqa ikkita usuldan farqli o'laroq, termal tasvir tashqi yorug'liksiz muhitda ishlaydi. Yaqin infraqizil yorug'lik kabi, termal tasvir tutun va tuman kabi qorong'u moddalarga kirib borishi mumkin.

Termal tasvirchi nima? Texnologiyaning tavsifi

Termal tasvirning qanday ishlashi haqida qisqacha tushuntirish: Barcha ob'ektlar haroratiga qarab infraqizil energiya (issiqlik) chiqaradi. Ob'ekt tomonidan chiqarilgan infraqizil energiya termal identifikatsiya deb nomlanadi. Ob'ekt qanchalik issiq bo'lsa, u shunchalik ko'p radiatsiya hosil qiladi. Termal tasvir qurilmasi (shuningdek, termal kamera sifatida ham tanilgan) haroratdagi nozik farqlarni aniqlashga qodir bo'lgan issiqlik sensori. Qurilma ob'ektlardan infraqizil nurlanishni to'playdi va ularning harorat sharoitlaridagi farqlar haqidagi ma'lumotlarga asoslangan elektron tasvirni yaratadi.

Termal tasvirlar odatda tabiatda turli xil soyalarga ega: qora narsalar sovuq, oq narsalar issiq va kulrang chuqurlik ular orasidagi farqni ko'rsatadi. Biroq, ba'zi termal tasvir kameralari foydalanuvchilarga turli haroratdagi ob'ektlarni aniqlashga yordam berish uchun tasvirlarga rang qo'shadi.

Hikoya

Termal tasvirlash kameralarining prototiplari birinchi marta 1992 yilda taqdim etilgan, ammo ularning real sharoitlarda ishlashini batafsil baholash 2007 yilgacha nashr etilmagan. 2007 yilda baholangan modelning vazni taxminan 1,5 kg ni tashkil etdi, bu esa kamera o'rnatilgan dubulg'aning og'irligini sezilarli darajada oshirdi. Zamonaviy modellar birinchi prototiplariga qaraganda ancha engilroq va mobilroqdir.

Termal ko'rish uskunalari

Termal tasvirchi nima? Bu yong'inni o'chirishda ishlatiladigan termografik kameraning bir turi. Ko'rinadigan yorug'lik sifatida infraqizil nurlanishni ta'minlab, bunday kameralar o't o'chiruvchilarga tutun, qorong'ulik yoki issiqlik o'tkazuvchan to'siqlar orqali issiq joylarni ko'rish imkonini beradi. Termal tasvir kameralari odatda cho'ntak o'lchamiga ega, ammo dubulg'aga o'rnatilishi mumkin. Ular issiqlik va suv o'tkazmaydigan qoplamalar bilan qurilgan va sayt ishi bilan bog'liq xavf-xatarlarga chidamli.

Qurilma

Termal tasvirlagichning dizayni qanday? Termal tasvir kamerasi besh komponentdan iborat: optik tizim, detektor, kuchaytirgich, signalni qayta ishlash va displey. Yong'in xavfsizligi uchun mo'ljallangan maxsus termal tasvir kameralari ushbu komponentlarni issiqlikka chidamli, mustahkam va suv o'tkazmaydigan korpusga o'z ichiga oladi. Ushbu komponentlar termal infraqizil nurlanishni real vaqtda ko'rinadigan qilish uchun birgalikda ishlaydi.

Kamera displeyi infraqizil chiqish farqlarini ko'rsatadi, shuning uchun bir xil haroratga ega ikkita ob'ekt bir xil "rang" sifatida paydo bo'ladi. Pulsar Quantum termal tasvir kameralari kabi ko'plab termal tasvirlash kameralari normal haroratda ob'ektlarni tasvirlash uchun kulrang soyalardan foydalanadi, ammo turli rangdagi xavfli issiq yuzalarni ta'kidlaydi.

Kameralar qo'lda yoki dubulg'aga o'rnatilishi mumkin. Yong'in xizmatida ishlatiladigan termal tasvirlash kameralarining ko'pchiligi, shuningdek, ov uchun termal tasvirlash kameralari cho'ntak o'lchamli modellardir. Bu qulay.

Termal tasvirlagichlardan foydalanish: sharhlar

Termal tasvir kameralari zulmat yoki tutun orqali "ko'rishi" mumkinligi sababli, ular o't o'chiruvchilarga strukturaviy yong'inni tezda topishga yoki vizual ravishda yashirin qurbonlarning issiqlik imzosini ko'rishga imkon beradi. Ular salqin kechada ochiq havoda qurbonlarni topish, devor ichida yonayotgan olovni topish yoki elektr simlarining haddan tashqari qizib ketishini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.

Zamonaviy dunyoda termal tasvirchilar haqida hech qachon eshitmagan odamni (7-8 yoshgacha bo'lgan bolalar bundan mustasno) topish qiyin bo'ladi. To'g'ri, hech bo'lmaganda bir marta haqiqiy qurilmani qo'lida ushlab turgan odamlar ko'p emas. Va shunga qaramay, dunyoda nafaqat termal tasvirga ega bo'lgan, balki ularni hurda materiallardan o'zlari yasagan odamlar bor.

O'z qo'lingiz bilan termal tasvirni yasash mumkinmi?

Mamlakatimizda yangi Kulibinlarga aylanish zarurati ushbu professional qurilmalarning juda yuqori narxi bilan bog'liq. "O'z-o'zidan" printsipi bo'yicha yig'ilganda, uy qurilishi termal tasvirlagichning narxi hatto bir necha marta emas, balki kattalik buyurtmalari bilan tushadi. Ishlashning ancha murakkab printsipiga qaramay, qurilmani uyda yig'ish mumkin va kerakli sensorlarning katta qismini (masalan, mashhur MLX90614ESF) e-bay kabi Internet saytlarida osongina sotib olish mumkin. Asosan, asosiy qiyinchilik - qabul qiluvchi monitordagi tasvirni to'g'ri sozlash uchun zarur bo'lgan optika. Bundan tashqari, optika ixtisoslashgan bo'lib, ularning tarkibida noyob tuproq elementlarini (ko'pincha germaniy) ishlatadi - va noyob texnik ko'nikmalarsiz va fizikani chuqur bilmasdan, ularni kvartirada ishlab chiqarish haqiqiy emas.

Teplografning ovga ta'siri

Biroq, buning uchun oddiy echim bor - va u mavjud bo'lgan har qanday qurilmadan (raqamli kameralar, veb va an'anaviy video kameralar va boshqalar) tayyor optik tizimlardan foydalanishdan iborat.

Ov qilish uchun zarurat

Termal tasvir ko'p funktsiyali qurilmadir, ammo statsionar uskuna sifatida (turli xil sanoat jarayonlarini kuzatish uchun) foydalanishdan tashqari, uning ko'chma va ko'chma versiyasi eng foydali hisoblanadi. Yuqorida aytilganlar qurilmani ov qilish uchun ishlatishga to'liq taalluqlidir - bundan tashqari, qurilmani zarbaga chidamli va engil monoblok ko'rinishida loyihalash maqsadga muvofiq, bu ko'rinadigan ko'rinishning yuqori diapazonini ta'minlaydi (professional modellarda u 1,5 km va IP54 dan yuqori himoya darajasiga ega). Agar qurilma analog emas, balki raqamli optika yordamida yig'ilsa (bu 100 metr masofada issiq olovni sovuq qordan ajratishni qiyinlashtiradi), ovchi eng noqulay sharoitlarda hayvon yoki qushni topish imkoniyatiga ega bo'ladi. oddiy inson ko'rish. Bularga qorong'ulik, qalin tuman, yomg'ir va hatto muzlagan va harakatlanmaydigan hayvonlarni kamuflyaj qiladigan chakalakzorlar kiradi.

Issiq qonli sutemizuvchilar yoki qushlarning tana nurlanishi monitorda yorqin nuqta kabi ko'rinadi, bu esa o'ljaning e'tiboridan chetda qolishiga yo'l qo'ymaydi.

Ish printsipi

Termofotograflarning ishlash printsipi fizika qonuniga asoslanadi, unga ko'ra har qanday qizdirilgan jism kosmosga qanchalik kuchli infraqizil nurlanish (IR) chiqaradi, ob'ektning harorati, shu jumladan issiq qonli hayvonning tanasi ham shunchalik issiq bo'ladi. Bunday nurlanish bizning qurilmamiz tomonidan ushlanadi va monitorda inson idrok etishi uchun qulay tasvirga aylantiriladi. Infraqizil nurlanishning haroratidagi farq an'anaviy, ko'rinadigan nurlanishdan bizga tanish bo'lgan turli xil ranglar bilan uzatiladi. Eng sovuq jismlar uchun quyuq binafsha va ko'kdan to'q sariq va yorqin qizil ranggacha.

Tasvirlarni qabul qilish va uzatish jarayoni 3 bosqichda amalga oshiriladi:

IR optikasi bilan termal nurlanishni ushlash;
harorat qiymatlari bo'yicha uning raqamli taqsimoti;
termografik tasvirni yaratish - ob'ektning issiqlik xaritasini taqlid qilish (meteorologik ob-havo xaritalarida haroratning odatiy ko'rinishiga o'xshash narsa).

Shunisi e'tiborga loyiqki, inson reaktsiya tezligi uchun bu barcha harakatlar bir zumda amalga oshiriladi.

Albatta, o'z-o'zidan yig'ilgan termal tasvirlash qurilmasi professional qurilmaning tasvir sifati va samarali diapazonini ta'minlamaydi. Ammo yashirin hayvonning shunchaki shaklsiz issiq joyini aniqlamoqchi bo'lgan ovchi uchun 5, 10 va ba'zan 20 ming dollar turadigan yuqori aniqlikdagi qurilmaga ehtiyoj qolmaydi.

Termal tasvir qanday ishlaydi - tasvir

Biz sizga havaskor termal tasvirni yig'ishning uchta amaliy variantini taklif qilishga tayyormiz - va qaysi birini tanlashni ovchi hal qiladi.

Kameradan termal tasvir

Termal tasvirni yaratishning ushbu usuli eng sodda va arzon hisoblanadi - chunki u raqamli kamera dizayniga minimal aralashuvni va bir xil past xarajatlarni talab qiladi. Bu oddiy jismoniy faktga asoslanadi: raqamli qurilmalar kirishda IQ nurlanishini odatdagi nurlanish kabi aniqlaydi. Ammo, normal sharoitda fotografga spektrning termal qismi kerak emasligi sababli, ishlab chiqaruvchilar qabul qiluvchi matritsa oldida IQ nurlarini ("issiq oyna" yoki termal oyna deb ataladigan) aks ettiruvchi maxsus filtr o'rnatadilar.

Kameradan uy qurilishi termal tasvirlagich yasash

Shunday qilib, raqamli kamerani termal tasvirga aylantirish mohiyatan faqat bitta olib tashlangan filtrni (infraqizil) boshqasiga (oddiy yorug'lik uchun) almashtirishdan iborat bo'ladi. Bundan tashqari, amalda, hatto 2-harakat, printsipial jihatdan, amalga oshirilmaydi.

dan qurilmaveb-kameralar

Bu variant ham mumkin, lekin bu eng ko'p mehnat talab qiladigan va nisbatan qimmat, chunki u taxminan 150 dollar qo'shimcha xarajatlarni talab qiladi. Bundan tashqari, servo drayvlar yordamida samarali olingan qurilma faqat termal radiatsiya bilan statsionar ob'ektni aniqlay oladi.

Suratdagi veb-kameradan termal tasvirni yig'ish xususiyatlari

Yig'ish uchun sizga kerak bo'ladi:

batareya bo'linmasida o'rnatilgan Arduino kompyuteriga tasvirlarni uzatish uchun maxsus plata;
vertikal harakatlanish uchun bitta kichik servomotor, taxtaning oldida lenta yoki superglue bilan mahkamlangan;
gorizontal aylanadigan qurilmaga joylashtirilgan va butun tuzilmani unga ulash uchun asos bo'lib xizmat qiladigan ikkinchi yirik servomotor;
diagramma bo'yicha Arduino platasiga ulangan harorat sensori MLX90614;
xuddi shunday ulangan lazer ko'rsatkichi (joriy skanerlash yo'nalishini ko'rsatuvchi);
"veb" ning o'zi, ko'rsatgich va issiqlik sensori bilan aniq yo'naltirilgan.

Ushbu dizayn maqsadli belgiga ega issiqlik tasviri sifatida ishlaydi (ammo siz Arduino uchun dasturiy ta'minotni alohida yuklab olishingiz va o'rnatishingiz kerak bo'ladi - Internetda mavjud va hajmi kichik - taxminan 7 MB, eskizlar va kutubxonalarni o'rnatish bo'yicha ko'rsatmalar bilan birga).

Videokameradan termal tasvir

Aslini olganda, texnik jihatdan, usul kamerali versiyaning nusxasi - bundan tashqari, bunday termal tasvirning tanasi qulayroq bo'ladi va tasvir sifati yuqoriroq bo'ladi (ammo, infraqizil yoritgichli videokamera talab qilinadi).

Boshqa variantlar

Flir One termal tasvirlagichi imkoniyatlari bilan jihozlangan eng keng tarqalgan smartfonlardan foydalanish varianti ham juda realdir (va lehim dazmollari, tornavidalar va texnik adabiyotlar bilan unchalik tanish bo'lmagan har bir kishi uchun eng qulay).

Sayohatchilar va ovchilar uchun bunday smartfonning ekrani (tegishli rejim yoqilganda) tasvir sifati bo'yicha eng oddiy professional termal tasvirchilardan hech qanday kam bo'lmaydi. Shuningdek, yomg'irda ishlash va 0 dan 100 ° C gacha bo'lgan har qanday IQ nurlanishini tasavvur qilish qobiliyatiga ega. Garchi, albatta, bu sizga bir kilometrga yaqin masofada hech narsani ajratishga imkon bermaydi. Ammo - taxminan 10 baravar arzonroq! Va mobil telefonini bunday modelga yangilashga qaror qilganlar uchun hech qanday xarajatsiz (qo'shimcha xarajatlar nuqtai nazaridan).

Video: DIY termal skaner

Xulosa qilib aytishimiz mumkinki, bir qator zamonaviy standart gadjetlar dizaynga minimal o‘zgarishlar kiritilgandan so‘ng osonlik bilan termal tasvirga aylantirilishi mumkin. Va natijada, katta qo'shimcha investitsiyalar talab qilmasdan, ular hatto uy qurilishi fotograflari ham kerakli o'ljani aniqlay oladigan vaqt va ob-havo sharoitlarini sezilarli darajada kengaytiradi. Garchi tunda haydash paytida, avtomobillarda tungi ko'rish moslamalari kabi uy qurilishi qurilmalaridan foydalanish hali ham tavsiya etilmaydi (va veb-kameralar asosida yaratilganlar taqiqlanadi).

Atrofimizdagi mahalliy isitish nuqtalarini va shuning uchun zaif nuqtalarni ko'rish har doim zamonaviy termal tasvirda qiziqarli jarayon bo'lib kelgan. Infraqizil kameralar infraqizil optik tasvir sensorlarini ishlab chiqarishning tobora samarali usullari tufayli narx / ishlash nisbatini yaxshilash nuqtai nazaridan sezilarli o'zgarishlarga duch keldi. Uskunalar kichikroq bo'ldi va qurilmalar energiya iste'moli jihatidan ancha bardoshli va oddiy bo'lib qoldi. Zamonaviy infraqizil kameralar qanday ishlaydi?

Infraqizil kameraning ishlash printsipi

Termal tasvirlar oddiy raqamli kameralar kabi ishlaydi: ular ko'rish maydoniga ega, ular telefoto linzalari sifatida 6 °, standart optik sifatida 23 ° va keng sifatida 48 ° bo'lishi mumkin bo'lgan ko'rish maydoni (FOV) deb ataladi. burchakli linzalar. O'lchov ob'ektidan qanchalik uzoqda bo'lsangiz, tasvir maydoni shunchalik katta bo'ladi va shuning uchun alohida piksel qayd etadigan ramka hajmi. Buning afzalligi shundaki, etarlicha katta maydonda porlashning yorqinligi masofaga bog'liq emas. Shu sababli, o'lchov ob'ektigacha bo'lgan masofa haroratni o'lchash jarayonlariga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi.

O'rta infraqizil diapazondagi termal nurlanish faqat germaniy, germaniy qotishmalari, sink tuzlari yoki sirt bilan qoplangan nometalllardan tayyorlangan optika yordamida yo'naltirilishi mumkin. Ko'rinadigan spektral mintaqadagi an'anaviy yuqori hajmli linzalar bilan taqqoslaganda, bu yaxshilangan optika hali ham termal tasvirni ishlab chiqarishda muhim xarajat omilidir. Ular sferik 3 elementli linzalar yoki asferik 2 elementli linzalar shaklida ishlab chiqariladi va termometrik to'g'ri o'lchovlar uchun ularning har bir alohida pikselga ta'siri bo'yicha almashtiriladigan linzalari bo'lgan kameralarda maxsus sozlanishi kerak.

Har qanday termal tasvirning asosiy elementi: fokus maydoni massivi

Har qanday termal tasvirning asosiy elementi odatda fokus maydoni massividir (FPA). Bu 20 000 dan 1 million pikselgacha bo'lgan o'lchamdagi o'rnatilgan tasvir sensori. Har bir pikselning o'zi 17 x 17 dan 35 x 35 m² gacha bo'lgan o'lchamdagi mikrobolometrdir. 150 nanometr qalinlikdagi bunday termal qabul qiluvchilar ob'ektning harorati va o'z harorati o'rtasidagi farqning beshdan bir qismigacha 10 ms ichida termal nurlanish bilan isitiladi. Bunday yuqori sezuvchanlik juda past issiqlik sig'imi va infraqizil kameraning erkin muhitga nisbatan mukammal izolyatsiyasi tufayli erishiladi. Qisman shaffof qabul qiluvchi hududning yutilish koeffitsienti uzatilgan va keyin kremniy kristalining yuzasida aks ettirilgan yorug'lik to'lqinining keyingi yorug'lik to'lqini bilan o'zaro ta'siri orqali ortadi.

Ushbu o'z-o'zidan aralashuv effektidan foydalanish uchun vanadiy oksidi yoki amorf kremniydan tashkil topgan bolometr yuzasi taxminan masofada joylashtirilishi kerak. O'qish pallasidan 2 mkm. Sirtga va tarmoqli kengligiga nisbatan, bu erda tasvirlangan matritsaning o'ziga xos aniqlash qobiliyati fokus mintaqasida taxminan 109 sm Hz1/2 / Vt qiymatlarga etadi. Bu uni ishlatiladigan boshqa termal sensorlardan ustunroq qiladi. Masalan, pirometrlarda. Bolometrning o'z harorati tufayli uning qarshiligi yana o'zgaradi, bu elektr kuchlanish signaliga aylanadi. Tez 14-bitli analog-raqamli konvertorlar oldindan kuchaytirilgan va seriyali video signalni raqamlashtiradi. Raqamli signalni qayta ishlash tizimi har bir alohida piksel uchun harorat qiymatini hisoblab chiqadi va real vaqtda tanish soxta rangli tasvirlar yoki termal diagrammalarni hosil qiladi.

Termal tasvirlar juda qimmat kalibrlashni talab qiladi, bunda har bir pikselga chip yoki qora emitentning turli haroratlari uchun bir qator sezgirlik qiymatlari berilishi kerak. O'lchov aniqligini oshirish uchun bolometrning fokus mintaqasidagi matritsalar yuqori nazorat aniqligi bilan ma'lum haroratlarda termostatlanadi.

Issiqlik diagrammalarini uzatish va tahlil qilish

Borgan sari kuchli, ixcham va ayni paytda arzon noutbuklar, ultra-mobil kompyuterlar, netbuklar va planshet kompyuterlarning rivojlanishi tufayli endi ulardan foydalanish mumkin.

termal diagrammalarni taqdim etish uchun katta displeylar,
quvvat manbai uchun optimallashtirilgan lityum-ion batareyalar,
moslashuvchan, yuqori sifatli real vaqtda signal taqdimoti uchun ishlov berish quvvati,
termal diagrammalarning deyarli cheksiz vaqtini video yozib olish uchun xotira hajmi, shuningdek
interfeyslar, masalan, Ethernet, Bluetooth, WLAN va termografik tizimni foydalanuvchi muhitiga integratsiyalash uchun dasturiy ta'minot.

Standart va foydalanish mumkin bo'lgan USB 2.0 interfeysi ma'lumotlarni yuqori tezlikda uzatish imkonini beradi

320 x 240 piksel o'lchamlari bilan 30 Gts va
20 000 pikselli tasvir formatlari uchun 120 Gts.

2009 yilda taqdim etilgan USB 3.0 texnologiyasi hatto 100 Gts gacha bo'lgan XGA termal o'lchamlari uchun ham mos keladi. Veb-kamera printsipini termografiyaga qo'llash orqali mahsulotning butunlay yangi xususiyatlari sezilarli darajada yaxshilangan narx / ishlash nisbati bilan paydo bo'ldi. Bunda teplovizor real vaqt rejimida Windows© OS tizimida ishlovchi shaxsiy kompyuterga ma’lumotlar uzatish tezligi 480 Mbaud bo‘lgan interfeys orqali ulanadi, bu esa bir vaqtning o‘zida elektr ta’minotini ta’minlaydi.

Termal tasvir apparati

USB standarti ilgari faqat ofis uskunalari uchun aloqa vositasi sifatida xizmat qilgan. FireWire avtobusi bilan taqqoslaganda, ushbu interfeys standartining juda keng qo'llanilishi ushbu interfeysning sanoat mosligini sezilarli darajada oshirgan ko'plab ishlanmalarni boshladi va shuning uchun USB 2.0 standarti va birinchi navbatda infraqizil USB kameralari bilan oxirgi qurilmalardan foydalanish imkoniyatini oshirdi. Bularga quyidagilar kiradi:

energiya zanjiri sifatida foydalanishga qodir bo'lgan va 200 ° S gacha va 10 m gacha bo'lgan uzunlikdagi yuklarga bardosh beradigan kabel;
signal kuchaytirgichlari bilan 100 m gacha bo'lgan kabel uzatmalari CAT5E (Ethernet);
10 km gacha kabel uzunligi uchun optik tolali USB modemlar.

USB avtobusining yuqori signal o'tkazuvchanligi tufayli, masalan, 120 gigagertsli beshta infraqizil kamerani 100 metrli Ethernet kabeli orqali standart markazdan foydalangan holda noutbukga ulash mumkin.

Optris PI seriyasining suv o'tkazmaydigan, tebranish va zarbaga chidamli termal tasvirlagichlari IP 67 himoya sinfiga mos keladi va shuning uchun sinov stendlarida ishonchli foydalanish uchun javob beradi. 45 x 45 x 62 mm³ o'lchamlari va 200 g og'irligi sovutish korpusi va shamollatgich nozullarini o'rnatish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi.

Majburiy: Ofset kalibrlash

Bolometrlarning termal moyilligi va ularning chipdagi signallarini qayta ishlash tufayli, barcha o'lchash infraqizil kameralari bir necha daqiqalar oralig'ida egilishni sozlashni talab qiladi. Shu maqsadda qoraygan metall qism tasvir sensori oldida elektr bilan harakatlanadi. Buning yordamida tasvirning har bir elementi bir xil, ma'lum bo'lgan haroratga moslashtiriladi. Albatta, ofset kalibrlash amalga oshirilayotganda termal tasvirlar ishlamaydi. Bunday jarayonning salbiy ta'sirini qandaydir tarzda kamaytirish uchun ma'lum bir vaqtda ofsetni tuzatishni faollashtirish tashqi boshqaruv kontaktini o'rnatish orqali sozlanishi mumkin.

Bundan tashqari, kameralar o'z-o'zini kalibrlash imkon qadar tezroq amalga oshiriladigan tarzda ishlab chiqilgan: Nisbatan tez ishlaydigan aktuatorlarning o'rnatilishi o'z-o'zini kalibrlashni 250 ms ichida amalga oshirish imkonini beradi. Buni ko'z qopqog'ini yopish muddati bilan solishtirish mumkin va shuning uchun ko'plab o'lchash jarayonlari uchun maqbuldir. Kutilmagan issiq nuqtalarni aniqlash kerak bo'lgan ishlab chiqarish liniyalarida, real vaqtda "yaxshi" mos yozuvlar tasvirlari ko'pincha dinamik tasvir farqini o'lchashning bir qismi sifatida ishlatilishi mumkin. Shu sababli, mexanik elementdan foydalanmasdan uzoq muddatli ishlash mumkin.

Kamera to'lqin uzunligi 10,6 mikron bo'lgan CO2 lazerli signalni qayta ishlash texnologiyasidan foydalanganda, bir vaqtning o'zida kameraning optomexanik himoyalangan rejimiga mustaqil ravishda signal berish bilan birga, tashqi boshqaruv tufayli optik kanalni yopish qobiliyati o'zini isbotladi. Yaxshi filtr blokirovkasi tufayli 800 nm dan 2,6 mkm gacha bo'lgan diapazonda ishlaydigan boshqa barcha qayta ishlash lazerlari uchun haroratni "in situ" o'lchash mumkin.

Termal tasvirlarni qo'llash sohalari

Mahsulotni ishlab chiqish va ishlab chiqarish operatsiyalarida dinamik issiqlik jarayonlarini tahlil qilish
Issiqlik jarayonlarini doimiy monitoring qilish va tartibga solish uchun statsionar foydalanish
Ba'zi hollarda ta'mirlash ishlarini bajarishda va issiqlik oqishini aniqlashda ko'chma o'lchash moslamasi sifatida foydalaning
Erdan ko'rish qiyin bo'lgan sirtlar uchun parvoz rejimi termografiyasi

120 gigagertsli videoni yozib olish qobiliyati tadqiqot va ishlanmalar uchun ham bir qator afzalliklarga ega. Buning yordamida kameraning ko'rish maydoniga qisqa vaqt ichida kiradigan issiqlik jarayonlari keyinchalik sekin harakatda qulay tarzda tahlil qilinishi mumkin. Shunday qilib, to'liq geometrik va termal ruxsatga ega bo'lgan bunday video ketma-ketliklardan qo'shimcha ravishda individual tasvirlarni yaratish mumkin.

Bundan tashqari, almashtiriladigan optika, jumladan, mikroskop qo'shimchasi qurilmani turli o'lchash vazifalariga moslashtirishga imkon beradi: 6 ° ko'rish maydoni linzalari tafsilotlarni uzoq masofadan kuzatish uchun ko'proq foydalanilsa, mikroskop qo'shimchasi 4 x o'lchamdagi ob'ektlarni o'lchashi mumkin. 3 mm², geometrik o'lchamlari 25 x 25 m².

Issiqlik tasvirlagichlari doimiy ravishda o'rnatilganda, ularning optik izolyatsiyalangan texnologik interfeysi afzalliklarga ega, chunki termal diagrammadan olingan harorat ma'lumotlari signal kuchlanishi shaklida yanada uzatiladi. Bundan tashqari, sirt bilan bog'liq emissiyalar yoki kontaktsiz yoki kontakt bilan o'lchangan mos yozuvlar haroratlar kuchlanish kiritish orqali kamera tizimiga uzatilishi mumkin. Mahsulot sifatini nazorat qilish va sifat kafolati hujjatlari uchun boshqa raqamli kirish suratga olish rejimini yoki video ketma-ketlik rejimini faollashtirishi mumkin. Xuddi shunday mahsulotga xos tasvirlar avtomatik ravishda markaziy serverlarda saqlanishi mumkin.

Polimer sanoatida texnologik jarayonlarni optimallashtirish

Plastmassalarni, masalan, polietilen idishlarni ishlab chiqarish jarayoni shishani puflashda materialning bir xil qalinligini ta'minlash uchun preform deb ataladigan narsani ma'lum darajada isitishni talab qiladi. Ishlab chiqarish liniyasi atigi 20 mm qalinlikdagi ish qismlarini sinov ish rejimlarida soniyasiga taxminan bir metr to'liq ish tezligida qayta ishlaydi. Sinov namunasining o'tish vaqti har xil bo'lishi mumkinligi sababli, preformning harorat rejimini o'lchash uchun 120 Gts chastotada video yozish kerak. Bunday holda, kamera materialning harakatini qiya burchak ostida - harakatlanayotgan poyezdning so'nggi vagoniday yozib oladigan tarzda joylashtirilgan. Natijada, infraqizil video ketma-ketligi asosida harorat rejimi olinadi, bu isitish parametrlarini o'rnatish uchun muhimdir.

Shisha quritish moslamalarida bir qatorli kamerani qo'llash

Strukturaviy oynaning oxirgi shakli kesilgandan so'ng, u ko'pincha sirtni chiniqtirishni talab qiladi. Bu kesilgan shisha pechda 600 ° S haroratgacha qizdirilgan shishani davolash zavodlarida amalga oshiriladi. Issiqlikdan so'ng, material harakatlanuvchi roliklar yordamida o'choqdan havo sovutish bo'limiga o'tkaziladi, bu erda sirt tez va bir xilda sovutiladi. Natijada, xavfsizlik oynasi uchun muhim bo'lgan nozik kristalli temperli struktura hosil bo'ladi. Ushbu struktura va shuning uchun shishaning mustahkamligi mahsulotning butun yuzasini eng bir xil isitishga bog'liq.

Olovli korpus va havo sovutish bo'limi yaqin joyda joylashganligi sababli, o'choqdan harakatlanadigan shisha sirtini boshqarish faqat kichik bo'shliq orqali mumkin. Termal diagrammada material faqat bir nechta satrlarda ko'rinadi. Dastur endi chiziqlar yoki chiziqlar guruhlaridan yaratilgan shisha sirtining maxsus tasvirini olish imkonini beradi. Kamera tirqishni diagonal ravishda o'lchaydi, shunda 48 ° ko'rish maydoniga ega optika bilan 60 ° ko'rish maydoni yaratiladi. Shisha sirt qoplamasiga qarab turli xil emissiyalarga ega bo'lishi mumkinligi sababli, infraqizil termometr shisha yuzasi uchun 5 mikron optimal to'lqin uzunligida oynaning pastki, qoplanmagan tomonidagi aniq sirt haroratini o'lchaydi.

Yengil kameralar bilan havo termografiyasi

Standart interfeys kontseptsiyalariga qo'shimcha ravishda, endi mini-kompyuter, masalan, optris PI NetBox bilan birgalikda masofadan boshqariladigan samolyotlarga (masalan, kvadrokopterlarga) osongina o'rnatilishi mumkin bo'lgan engil konstruktsiyali infraqizil kameralarni ishlab chiqarish mumkin. Shu tarzda, havoda issiqlik diagrammalarini yaratish mumkin, ular ayniqsa katta ob'ektlarni, masalan, fotovoltaik elektr stantsiyalarini kuzatish uchun ishlatiladi.

Kiritilgan termografiya dasturi moslashuvchanlikni ta'minlaydi

Windows XP bilan boshlangan USB infraqizil kameralari allaqachon o'rnatilgan standart USB Video Class yoki HID drayverlaridan foydalanganligi sababli, drayverlarni o'rnatish talab qilinmaydi. Haqiqiy vaqtda, video ma'lumotlarning pikselga xos tuzatishi va haroratni hisoblash shaxsiy kompyuterda amalga oshiriladi. 20 000 pikselli sensor uchun hayratlanarli darajada yaxshi tasvir sifatiga VGA formatidagi harorat maydonlarini hisoblaydigan qimmat dasturiy ta'minotga asoslangan ko'rsatish algoritmi orqali erishiladi. Amaliy dasturiy ta'minot juda moslashuvchan va portativdir. Standart funktsiyalarga qo'shimcha ravishda, optris PIX Connect termografiya dasturi quyidagi xususiyatlarga ega:

Hisobot va oflayn tahlilni qo'llab-quvvatlash uchun boy ma'lumotlar va termal eksport imkoniyatlari
Aralash kengaytiriladigan rang o'lchovlari
Gorizontal yoki vertikal chiziqli tasvirlar
Alohida signal variantlari bilan har qanday ko'rish maydonlari

Video ma'lumotlarining mos yozuvlar tasviriga asoslangan farq tasviri

Bundan tashqari, dasturiy ta'minot turli xil ma'lumotlarni taqdim etish rejimlarini saqlaydigan va tiklaydigan tartib rejimini taklif qiladi. Video muharriri AVI kengaytmali radiometrik fayllarni qayta ishlash imkonini beradi. Bunday fayllarni parallel va oflayn rejimda bir necha marta ishlatiladigan dasturiy ta'minot yordamida tahlil qilish mumkin. Video yozib olish rejimlari intervalgacha ish rejimlarini o'z ichiga oladi, ular sekin issiqlik jarayonlarini yozib olish va keyin ularni tezda ko'rib chiqish imkonini beradi. Real vaqt rejimida boshqa dasturlarga ma'lumotlarni uzatish dasturiy ta'minotni ishlab chiqish to'plamining bir qismi bo'lgan to'liq hujjatlashtirilgan DLL-lar orqali amalga oshiriladi - Software Development Kits. Siz DLL interfeysi yordamida boshqa har qanday kamera funksiyalarini boshqarishingiz mumkin. Variant sifatida, dasturiy ta'minot seriyali Com porti bilan bog'lanishi mumkin va shu tarzda, masalan, to'g'ridan-to'g'ri RS422 interfeysidan foydalaning.

Adabiyot

VDI/VDE Richtlinie, Technische Temperaturmessungen - Spetsifikatsiya von Strahlungsthermometern, iyun 2001, VDI 3511 Blatt 4.1
Trouilleau, C. va boshq.: 17 mkm piksel oralig'i bilan yuqori samarali sovutilmagan amorf kremniy TEC kamroq XGA IRFPA; “Infraqizil texnologiyalar va ilovalar XXXV”, Proc. SPIE 7298, 2009 yil
Shmidgall, T.; Glänzend gelöst – Fehlerdetektion and Spiegelnden Oberflächen mit USB 2.0 - Industriekameras, A&D Compendium 2007/2008, S. 219
Icron Technology Corp.; USB, White Paper, Burnaby-ni kengaytirish imkoniyatlari; Kanada, 2009 yil

- o'rganilayotgan sirtdagi termal nurlanishni aniqlash uchun mo'ljallangan qurilma. Tadqiqot usuli kontaktsiz bo'lib, u harakatlanuvchi ob'ektlarni o'rganishda uzluksiz ishlashni ta'minlaydi. O'rganilayotgan sirtning harorat taqsimotini kuzatish uchun qurilma.

Termal tasvir qurilmasining ishlash printsipi infraqizil nurlanish energiyasini elektr signaliga aylantirishga asoslangan bo'lib, u kuchaytiriladi va indikator ekranida takrorlanadi. Harorat taqsimoti termal tasvir displeyida rangli maydon sifatida ko'rsatiladi, bu erda ma'lum bir harorat ma'lum bir rangga mos keladi. Qoida tariqasida, displey ob'ektiv orqali ko'rinadigan sirtning harorat oralig'ini ko'rsatadi.

Termal tasvirlar turlari

Asbob bajaradigan funktsiyalarga qarab, bir nechta turlar mavjud:

O'lchash - radiometrik tasvirni yaratish, buning natijasida kuzatish hududidagi barcha ob'ektlarning harorat ko'rsatkichlarini aniqlash mumkin. Ushbu turdagi uskunalar tibbiyotda, qurilishda, sanoatda, elektr jihozlari va mexanik aloqalarni sinovdan o'tkazishda qo'llaniladi.
Kuzatuv - ular faqat harbiy ishlarda, xavfsizlik va huquqni muhofaza qilish organlarida, qutqaruv operatsiyalarida va hokazolarda ishlatiladigan ob'ektlarning vizual ko'rinishini ta'minlaydi;
Vizual pirometrlar g'ayritabiiy harorat sharoitlari bo'lgan hududlarni aniqlay oladigan kuzatuv asboblarining bir turi.

Bir necha yil oldin termal kameralardan foydalanish faqat harbiy bo'limlarda mavjud edi. Bugungi kunda ushbu qurilmalar sanoat faoliyatining ko'plab sohalarida qo'llaniladi, chunki bu ko'plab texnik muammolarni hal qilish imkonini beradi.

Ishlab chiqarish nafaqat individual qurilmalar ko'rinishida, balki fuqarolik durbinlarining, ov qurollari uchun diqqatga sazovor joylarning va boshqa optik mexanizmlarning ajralmas qismi sifatida ham kengaydi.

O'lchov diapazoni harorat imkoniyatlarini belgilovchi omillardan biri bo'lib, shartli ravishda modellarni 3 turga ajratadi:

Qurilish: +350 0 gacha bo'lgan haroratga ta'sir qiladi, qurilish konstruktsiyalarini tekshirish, izolyatsiya sifatini aniqlash, binolardan issiqlik oqib chiqadigan joylarni topish uchun ishlatiladi.
Sanoat: harorat chegaralari +350 0 dan yuqori, elektr tarmoqlari va sanoat tizimlarini diagnostika qilish uchun ishlatiladi.
Yuqori harorat: +1000 0 dan ortiq issiqlik parametrlarini aniqlash, yuqori darajadagi isitish bilan texnologik jarayonlarni tashxislash.

Ulardan foydalanish zamonaviy hayotda ham sanoat maqsadlarida, ham fuqarolik ehtiyojlari uchun keng tarqaldi.

Qo'llash sohalari

Harbiy ishlarda termal tasvirlagichlardan foydalanish

Qo'llash doirasi termal nurlanishni inson ko'zi idrok etadigan spektrga aylantirish va elektromagnit to'lqinlarni chiqaradigan eng ahamiyatsiz narsalarni aniqlash qobiliyati bilan bog'liq. Agar siz nurlanishning intensivligini aniqlasangiz, o'rganilayotgan ob'ektning haroratini hisoblashingiz va uning nima ekanligini taxmin qilishingiz mumkin. Qurilma yordamida harorat farqlari ob'ektlar bilan aloqa qilmaganda aniqlanadi, ular shovqinlarga javob bermaydi, kuzatuv tizimlari tomonidan aniqlanmaydi va uzoq masofaga ega: 100 m dan 3 km gacha; Ushbu ishlash tamoyillari ularni turli sohalarda qo'llash imkonini beradi.

Harbiy texnikada

Yangi zamonaviy texnologiya bugungi kunda xizmat ko'rsatmoqda, uning arsenalida o'rnatilgan termal tasvir kameralari mavjud. Ulardan foydalanish yomon ko'rish sharoitida jangovar operatsiyalarni o'tkazish va dushman va texnikani aniqlash imkonini beradi. Bundan tashqari, qurilmalar uchuvchisiz samolyotlar va masofadan boshqariladigan uskunalarga o'rnatiladi.

Kechasi ob'ektlarni "ko'rish" qobiliyati harbiy sohadagi qurilmalarning ahamiyatining asosiy ko'rsatkichidir. Uskunaning muvaffaqiyatli ishlashi printsipi termal nurlanishni aniq aniqlashdir. Armiya uchun durbin, qurol-yarog 'uchun nishonlar ko'rinishida maxsus qurilmalar ishlab chiqariladi va ular yo'l-yo'riq tizimlari bilan jihozlangan. Ular kuchli optik mexanizmlar bilan jihozlangan bo'lib, bu harbiy termal tasvirchilarning imkoniyatlarini ko'p marta oshiradi.

Dengiz asboblarida

Dengiz yoki daryo porti murakkab transport markazi bo'lib, uning xavfsizligini faqat eng ilg'or xavfsizlik uskunalari ta'minlashi mumkin. Dengiz termal tasvirlagichlari suv va qirg'oq ob'ektlarining xavfsizligini ta'minlash uchun mo'ljallangan: portlar, to'shaklar, omborlar, daryo terminallari.

Ov qilish

Ov uchun termal tasvir o'ljani kuzatishga ishtiyoqmandlar uchun yaxshi yordamdir. Qurilmadan foydalanish ob-havo va ko'rinishdan qat'i nazar, kunning istalgan vaqtida eng ehtiyotkor hayvonni kuzatish imkonini beradi.

Bino tadqiqoti

Termal tasvir sensorlari yordamida issiqlik oqish joyini aniqlash uchun har qanday tuzilmani tekshirish mumkin. Tadqiqot natijalari devor izolyatsiyasining past sifatini isbotlash uchun kuchli dalil bo'ladi. Kommunal xizmatchilar uchun binolarni tekshirish uchun issiqlik tasvirlagichidan foydalanish muammoli joylarni to'g'ri aniqlash va muayyan hududlarni izolyatsiya qilish uchun harakatlarni yo'naltirishning yaxshi usuli hisoblanadi.

Termal tasvirning tibbiyotda qo'llanilishi

Dori

Tibbiyotda teplograflardan foydalanish Sovet davridan boshlangan. Qurilmalar kasallikning tabiatini tanib olish, shuningdek, ma'lum bir kasallikka xos bo'lgan tana harorati asosida sog'lom odamlar orasida kasallangan odamni ko'rish imkonini beradi.

Elektromagnit to'lqinlarga javob beradigan maxsus uskuna yordamida tekshirish yallig'lanish jarayonini mikron aniqligi bilan aniqlashga va patologiya maydonini topishga yordam beradi. Qurilmadan foydalanish bemorning kasal yoki sog'lom ekanligini aniqlash, kasallik manbasini ko'rish va tashxis qo'yish imkonini beradi.

Favqulodda vaziyatlar va ASR

Qo'llash xususiyatlari

Yong'inni o'chirish va avariya-qutqaruv ishlarida foydalaning

Termal tasvir va tungi ko'rish moslamasini taqqoslash

Biz odamlarni tutun orqali ko'ramiz

Qolgan issiqlik izi

Sanoatda issiqlik tasvirini qo'llash

Yonuvchan va zaharli suyuqliklarni (suyultirilgan gazlarni) konteynerlarda qidirishda termal tasvirdan foydalanish

Energiya ilovalari jonli simlarni sinovdan o'tkazadi

Termal tasvir qurilmasi kuchlanish ostida yashirin elektr simlarini ko'rish va elektr simlarida haroratning notekis taqsimlanishini ajrata oladi.

Turli xil sharoitlarda imkoniyatlar

Shisha

IQ nurlanish oynadan o'tmaydi, ammo qizdirilgan oyna engilroq maydon sifatida paydo bo'ladi.

Isitilgan shisha engilroq

Oyna

IQ nurlanishi oyna orqali aks ettiriladi

Suv

IQ nurlanishi suvdan o'tmaydi, ba'zi hollarda u tuman yoki yomg'ir orqali kiradi.

Infraqizil nurlanish suv orqali o'tmaydi

Infraqizil nurlanish uning zichligiga qarab bug'ga kirishi yoki o'tmasligi mumkin.

Misol uchun, tuman termal tasvir uchun to'siq emas.

Harbiy termal tasvir - almashtirib bo'lmaydigan va juda muhim element. Zamonaviy integratsiyalashgan xavfsizlik va xavfsizlik tizimlarini qo'llash bilan bugungi kunning eng muhim vazifalaridan biri - turli xil funktsional maqsadlar uchun ob'ektlarni himoya qilish hal qilindi. Strategik ahamiyatga ega ob'ektlar - aeroportlar, dengiz portlari, bazalar, davlat va idoraviy tuzilmalar va boshqa ko'plab ob'ektlar, ayniqsa, harbiy to'qnashuv joylarida to'g'ri himoya qilishni talab qiladi.

Bunday rejimning samaradorligi vaqt va ob-havo sharoitidan qat'i nazar, doimo doimiy ravishda yuqori bo'lishi kerak. Bu vazifa ilg'or aqlli video kuzatuv tizimlari tomonidan mukammal tarzda amalga oshiriladi. Bunday komplekslar orasida har kuni yanada samarali va sifatli bo'lib borayotgan maxsus termal tasvir kameralari mavjud.

Harbiy termal tasvirlagich: kirish

Standart termal tasvirlagich nima? Bu asosiy vazifasi avtomatik rejimda nishonni aniqlash va tanib olish bo'lgan qurilma. Oddiy odamlar, avtomobillar va boshqa harbiy texnika, shuningdek, muhim ob'ektlar uning ko'rish sohasida bo'lishi mumkin. Iloji boricha katta maydonni qamrab olish va nishonlarni to'g'ri topish uchun avtomatik radar-optik tizimlar keng qo'llaniladi, ularning radiolokatsion stantsiyalari ko'rsatish va tanib olish funktsiyalarini bajaradi. Bu harbiylarga hatto tunda ham aniq o'q otish imkonini beradi, to'liq zulmatda, to'siqlar orqasida yashirinib, dushmanni aniqlay olmaydi.

Tasniflash

Harbiy termal tasvir kameralari ikki turga bo'linadi:

Statsionar modellar. Ular juda katta hajmga ega va -20 dan +20 000 darajagacha bo'lgan harorat o'zgarishini ushlaydi. Bunday qurilmalar uchinchi avlodning ishlanmalariga tegishli. Issiqlik tasvirlagichining uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun azotli sovutish qo'llaniladi.
Portativ qurilmalar. Ushbu turdagi harbiy issiqlik tasvirlagichi eng muvaffaqiyatli ishlanma hisoblanadi. Ular qulay, mobil va funktsionaldir va hech qanday holatda o'zlarining avvalgilaridan kam emas. Qabul qilingan ma'lumotlar kompyuterlarda bir zumda dekodlanishi mumkin.

Qurilmaning afzalliklari

Bunday stansiyalarning asosiy afzalligi yuqori tezlikda ishlashdir, buning natijasida ob'ekt tezda aniqlanadi, nishonning toifasi va uning traektoriyasi aniqlanadi. Ya’ni radar uskunalari yordamida o‘ta muhim ob’yektlarni muhofaza qilish mumkin bo‘lib, kerakli vazifalar imkon qadar aniq va tez bajariladi.

Termal tasvir kamerasining kamchiliklari

Harbiy termal kameraning bitta jiddiy kamchiligi bor - xarajat. Narx siyosatini belgilovchi eng muhim omillar ob'ektiv (ko'rish) va matritsadir. Albatta, mahsulot tannarxini pasaytirish borasida katta ishlar amalga oshirilmoqda. Mutaxassislarning ta'kidlashicha, matritsa usullari allaqachon topilgan. Biroq, ko'rinish bilan hamma narsa ancha murakkabroq. Uni ishlab chiqarish uchun juda qimmat materiallar ishlatiladi, ular ham juda kam uchraydi. Muqobil almashtirishni topishga urinishlar hali muvaffaqiyatli bo'lmadi, ammo faol qidiruvlar to'xtamaydi. Va bu termal tasvirlar tez orada ancha arzon bo'lishiga umid beradi.

Ish printsipi

Qabul qilingan nishonni aniqlash signali darhol va avtomatik ravishda termal tasvirga uzatiladi, videokameralar bilan birgalikda yagona modulli tizimga birlashtiriladi. Buning yordamida ob'ektning eng ma'lumotli va aniq tasvirini olish va keyin uni real vaqt rejimida operator monitorida ko'rsatish mumkin. Bu harbiy issiqlik tasviri kabi qurilmaning asosiy vazifasi. Ushbu tizimning ishlash printsipi shubhali ob'ektlarning harakatini, ular himoyalangan hududni buzishidan oldin oldindan aniqlash imkonini beradi. Bu shuni anglatadiki, agar vaziyat murakkablashsa, harbiylarning zudlik bilan hal qilish uchun etarli vaqti bor.

Termal tasvirlar qanday ishlatiladi?

Ko'pincha aylanuvchi stollarga yoki harbiy texnikaga o'rnatiladigan statsionar issiqlik tasvirlagichlaridan foydalanish muhim ob'ektlarni himoya qilishning eng yuqori ishonchliligini ta'minlash yoki hududlarni razvedka qilish imkonini beradi. Bundan tashqari, tashqaridan sezilayotgan tahdidlar haqidagi ma'lumotlar ob-havo sharoiti va ko'rinishdan qat'i nazar, yuz foizlik ehtimollik bilan olinadi.

Harbiy termal kameralar xavfsizlik tizimlarida ham qo'llaniladi. Bu idoraviy, davlat va boshqa ko'plab muhim ob'ektlarning perimetrini himoya qilish imkonini beradi. Odamlardan tashqari, bunday uskunalar transport vositalarini, har qanday shubhali narsalarni tanib olish, tutunni va boshqa ko'plab favqulodda vaziyatlarni tezda aniqlashga qodir, bu sizga barcha zarur choralarni tezda ko'rish imkonini beradi.

O'qish foydali bo'lishi mumkin: