Хоть зрительная система человека и не воспринимает инфракрасное излучение, данные про особенности ИК-света могут представлять интерес для строительных, сервисных и многих других служб.
Для преобразования инфракрасного излучения в видимую человеческому глазу картинку применяется так называемый тепловизор. В обзоре можно найти советы и рекомендации о том, как выбрать тепловизор.
О существовании невидимого инфракрасного спектра свечения стало известно в начале XIX века. Первые рабочие образцы тепловизорной техники стали появляться в 30-х годах XX века. Но современный облик тепловизоры обрели лишь в 60-х годах прошлого столетия, после научного прорыва в области производства полупроводниковых компонентов.
Тепловизор – устройство для оптической визуализации инфракрасного излучения. Сердцем такой техники является светочувствительная матрица, которая реагирует на ИК-свет.
Сенсор анализирует картинку на предмет невидимого инфракрасного света и при помощи программного алгоритма создает понятную для человеческих глаз расцветку, которая соответствует реальной интенсивности ИК-излучения.
Ниже пойдет речь про виды тепловизора.
Область применения строительного тепловизора
Чаще всего тепловизор применяется при тепловом аудите строительных сооружений. По полученной термографичесчкой карте можно легко увидеть скрытые от глаз места теплопотерь.
Дополнительно при помощи тепловизора можно обнаруживать очаги распространения плесени и грибка. Тепловизорная техника часто применяется при диагностике технического состояния защитной и управляющей электроаппаратуры. Тепловизор позволяет обнаружить скрытые в стенах коммуникации (провода и трубы).
Как выбрать тепловизор по типу светочувствительной матрицы.
Виды тепловизора
На сегодняшний день созданы сотни разновидностей тепловизора, которые задействованы в разных областях человеческой жизнедеятельности, от медицины до строительства и производства.
Если не учитывать назначение, то тепловизоры можно классифицировать по типу матрицы:
- Сенсор из аморфного кремния
- Сенсор из оксида ванадия
Тип светочувствительного элемента определяет температурный диапазон и степень чувствительности.
Как выбрать тепловизор с кремниевой матрицей.
- Тепловизор с матрицей на основе аморфного кремния (a-Si) – приборы из этой серии отличаются невысокой ценой. Такие тепловизоры способны определять термографию объекта с низкой деталировкой.
Но при использовании высококачественной оптики, с хорошей светосилой, деталировка термографической карты заметно возрастает.
Среди тепловизоров с кремниевой матрицей есть как совсем простенькие бюджетные модели, так и полупрофессиональные и даже профессиональные устройства.
Ключевым преимуществом матрицы на основе аморфного кремния является доступная цена. Такие сенсоры весьма просты в изготовлении. Для их производства нужен лишь кремний, которого в природе в избытке.
Из минусов таких матриц можно отметить увеличенное сопротивление в цепи микросхем сенсора, которое достигает значения 30 (МОм). Из-за этого снижается чувствительность матрицы, термографическая карта становится менее детальной, контуры размыливаются, а фон наполняется оптическими аффектами (дымка, зернистость и пр.).
Конечно, деталировку термографической карты можно улучшить, если тепловизор с матрицей a-Si будет использовать продвинутый светосильный объектив.
Какие еще виды тепловизора существуют.
- Тепловизор с матрицей из оксида ванадия (Vox) – в основном устройства с такой матрицей относятся к классу профессиональных. Сенсоры на основе оксида ванадия дают возможность получать термографическую карту с высоким уровнем детализации.
Ключевой особенностью ванадиевой матрицы является низкое сопротивление в электроцепи микросхем, в пределах 100 (кОм). Это дает возможность сенсору работать с более высоким током, чем у кремниевых датчиков.
Тепловизор с матрицей Vox обеспечивает термографическую карту с более четкой и контрастной картинкой. Существенно возрастает уровень детализации. Объекты обретают четко очерченный край. Заметно снижается степень шума.
Тепловизоры из данной категории весьма недешево стоят. Такую технику целесообразно заказывать лишь в тех случаях, когда крайне важна высокая точность термографической карты.
Тепловизоры с матрицей на основе оксида ванадия часто применяются в медицине, а также высокоточном производстве.
Матрица с оксидом ванадия будет особенно полезной в тех случаях, когда производится термография объектов в сложных условиях, при наличии тумана, дыма, пыли и прочих негативных факторов.
Как выбрать тепловизор с учетом диапазона рабочей температуры.
Классификация тепловизоров по температурному порогу
Всю серию тепловизорной техники можно условно разделить на 3 категории:
- Низкотемпературные
- Среднетемпературные
- Высокотемпературные
Как понятно, температурная категория определяет диапазон нагрева, на который реагирует сенсор.
- Низкотемпературный тепловизор – приборы этой серии способны фиксировать температурные колебания в пределах от –20 до +120 С. Температурный диапазон может несколько различаться от модели к модели, но не сильно существенно.
Тепловизоры из данной категории обычно называют «строительными». Подобные модели часто используются для теплового аудита сооружений. Низкотемпературную тепловизорную технику можно использовать и во многих других сферах, где необходима термография объектов с нагревом до 120 С.
- Среднетемпературный тепловизор – к этой категории относятся устройства с сенсором, который различает температуру в пределах от +40-100 до +400-600 С.
Тепловизоры с подобным температурным диапазоном принято называть «промышленными». Устройства теплового визирования этого класса активно применяются при диагностике различных узлов и агрегатов.
Промышленный тепловизор быстро вычислит изношенные электроконтактные элементы, проблемные подшипниковые узлы и многие другие компоненты, которые требуют замены или сервисного обслуживания.
- Высокотемпературный тепловизор – как правило, такая техника реагирует на нагрев в пределах от +400 до +1000 С, а в некоторых случаях и более того.
Тепловизоры с высоким температурным порогом часто используются для контроля технологических процессов термообработки и даже плавки металла.
Основные параметры тепловизора
- Разрешение матрицы – данный параметр выражает количество чувствительных элементов на единицу площади сенсора. С ростом разрешения матрицы улучшается точность термографирования, возрастает четкость и детализация картинки.
Наибольшее распространение получили следующие варианты разрешения матрицы:
- 384х288
- 640х480
- 1024х768
Если от тепловиззора требуется как можно более точное определение температурных зон и как можно более детальная картинка, то следует брать устройство с разрешением матрицы не менее 640х480.
Разумеется, знающие толк в тепловизорах покупатели ориентируются при выборе устройства теплового визирования не только на разрешение матрицы. В учет еще следует брать данные про шаг пикселя и коэффициент заполнения матрицы.
В качественных дорогостоящих тепловизорах поверхность сенсора заполнена крупными по размеру светочувствительными элементами. Модели же подешевле используют мелкие пиксели, при условии такого же значения разрешения матрицы, как и у дорогих аналогов.
- Температурный диапазон – эта характеристика определяет, в каких пределах будет фиксироваться нагрев.
Если тепловизор используется для контроля тормообработки металлов, то следует выбирать прибор с температурным диапазоном в пределах 400-1000 С.
Если тепловизор нужен для обследования строительных сооружений, то можно ограничиться аппаратом с температурным диапазоном от –20 до + 120 С.
- Угол обзора – данный параметр определяет поле зрения. Это участок пространства, который можно разглядеть через видоискатель или экран прибора теплового визизрования.
Поле зрения напрямую зависит от размера матрицы и фокусного расстояния объектива. С ростом размера сенсора и уменьшением фокуса будет расти поле зрения.
- Дальность определения – расстояние, с которого тепловизор может фиксировать наличие температуры (инфракрасного излучения).
Для простых строительных и промышленных тепловизоров дальность определения обычно составляет 100-200 метров.
Если говорить про охранные системы, то сканер таких устройств нередко фиксирует ИК-излучение на расстоянии 600-1000 метров, а в некоторых случаях и более того.
Продвинутые варианты тепловизоров, которые используются в роли прибора ночного видения или прицела, способны определять наличие тепла с расстояния 2000 метров.
Конечно, при осмотре объекта с максимальной дистанции очень часто возникают сложности с детализацией картинки и точностью определения температурных зон.