مبدأ تشغيل أجهزة التصوير الحراري معادلة أنواع أجهزة nsx. الاستخدام السليم للتصوير الحراري

اليوم، ربما سمع الجميع عن جهاز مثل التصوير الحراري. الاستثناء، ربما، سيكون الأطفال الصغار. شيء آخر هو أنه ليس هناك الكثير ممن رأوا هذا الجهاز "مباشرًا" ، بل وأكثر من أولئك الذين أمسكوه بأيديهم. ولكن هناك أيضًا أولئك الذين لم يحتفظوا فحسب، بل أنشأوا نسختهم "المنزلية" الخاصة بهم من جهاز التصوير الحراري. ومع ذلك، بغض النظر عن الفئة التي تنتمي إليها، فإن مقالتنا ستكون مثيرة للاهتمام لك في أي حال. سيتمكن المبتدئون من فهم مبدأ تشغيل جهاز التصوير الحراري، وسيكون بمقدور ذوي الخبرة والأصوص اكتشاف إمكانيات جديدة لأنفسهم. ولكن دعونا نتحدث عن كل شيء بالترتيب.

إن التصوير الحراري، كونه جهازًا لقياس درجات حرارة السطح باستخدام طريقة عدم الاتصال، يمكن أن يسهل الحياة بشكل كبير لممثلي العديد من المهن. تم اختراع هذا الجهاز المعقد والمكلف في البداية لأغراض عسكرية، ولكنه اليوم يستخدم بنجاح في معظم مجالات النشاط البشري. على سبيل المثال، في الصناعة - لمراقبة التغيرات الحرارية أثناء العمليات التكنولوجية؛ في الطب - لتشخيص الأمراض؛ عند صيد الطيور والحيوانات. في البناء - لتحديد مناطق تسرب الحرارة أو على العكس من ذلك أماكن وضع الأنابيب. وهذا ليس سجلاً كاملاً لهذا الجهاز.

أنواع الأجهزة

يعد جهاز التصوير الحراري جهازًا شائعًا ومتعدد الوظائف ويحتوي على خيارين للتصميم التكنولوجي:

• ثابت. الأجهزة في هذه الفئة مخصصة للاستخدام في المؤسسات الصناعية لمراقبة العمليات التكنولوجية. يعد نظام تبريد النيتروجين جهازًا شائعًا إلى حد ما ومجهز بمثل هذا التصوير الحراري. خصائص درجة حرارة التشغيل مثيرة للإعجاب للغاية: من -40 إلى +2000 درجة مئوية. تعتمد هذه الأنظمة عادةً على أجهزة مجمعة على مصفوفات أجهزة الكشف الضوئية لأشباه الموصلات.

• محمول (محمول). لقد مكنت التطورات المبتكرة من الابتعاد عن استخدام معدات التبريد الضخمة، والانتقال إلى إنتاج أجهزة التصوير الحراري القائمة على مقاييس ميكروبولومترات السيليكون غير المبردة. تتمتع هذه الأجهزة بجميع مزايا سابقاتها، والتي تشمل، على سبيل المثال، خطوة صغيرة لدرجة الحرارة أثناء القياس (0.1 درجة مئوية). من الممكن أيضًا استخدام جهاز تصوير حراري من هذه الفئة لأعمال التقييم المعقدة التي تتطلب سهولة الاستخدام وسهولة نقل الجهاز. تتمتع العديد من أجهزة التصوير الحراري المحمولة بالقدرة على الاتصال بجهاز كمبيوتر للمعالجة السريعة للبيانات منها.

إن استخدام جهاز التصوير الحراري في منطقة معينة يترك بصمات معينة على الخصائص التشغيلية المطلوبة لهذا الجهاز. لذلك، قبل شراء هذا الجهاز، يجب عليك تقييم الظروف التي سيتم استخدامه فيها. التعليمات سوف تساعد في هذا. قد لا يناسب جهاز التصوير الحراري الذي تم شراؤه دون معرفة صحيحة بتعليمات التشغيل احتياجاتك على الإطلاق. على سبيل المثال، يجب أن تحتوي أجهزة التصوير الحراري المستخدمة في الصيد على هيكل مصنوع من سبيكة خفيفة مقاومة للصدمات مع مستوى حماية لا يقل عن IP54.

من المرغوب فيه أن يكون تصميمًا أحادي الكتلة مع الإشارة إلى عدسة الكاميرا وشاشة LCD. وينبغي أن يصل المدى المرئي لأجهزة التصوير الحراري للصيد إلى 1500 متر، بينما في صناعة البناء والتشييد لا يتم فرض مثل هذه المتطلبات على أجهزة التصوير الحراري.

مبدأ تشغيل جهاز التصوير الحراري

يعتمد تشغيل جهاز التصوير الحراري على قدرة أي جسم على توليد إشعاع حراري (الأشعة تحت الحمراء)، وتعتمد شدته بشكل مباشر على درجة حرارة الجسم. يكتشف جهاز التصوير الحراري الأشعة تحت الحمراء على مسافات طويلة، ويحولها إلى شكل مناسب للإدراك البشري. يتيح لك الفرق في الإشعاع الحراري للأشياء المختلفة رؤية النقوش في الظلام، وكذلك التدفقات الباردة أو الساخنة. وفي هذه الحالة تتم الإشارة إلى المناطق ذات درجات الحرارة الأعلى باللون الأحمر، والمناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة باللون الأسود أو الأزرق.

يجب أن تفهم الفرق الأساسي بين الأجهزة مثل جهاز التصوير الحراري وجهاز الرؤية الليلية. والفرق هو قدرتهم على الرؤية في الظلام. ينقل جهاز التصوير الحراري الأشعة تحت الحمراء الخاصة بالأشياء، بينما ينقل جهاز الرؤية الليلية الإضاءة الإشعاعية المنعكسة والمضخمة من الأجسام الأخرى. أي أنه من الممكن أداء وظائف جهاز الرؤية الليلية باستخدام جهاز التصوير الحراري، لكن إنشاء خريطة حرارية باستخدام جهاز الرؤية الليلية غير ممكن.

تتكون خوارزمية تشغيل جهاز التصوير الحراري من ثلاث مراحل:

1. تثبيت الأشعة تحت الحمراء.
2. تحويلها إلى قيم درجة الحرارة.
3. تكوين مخطط حراري - صورة حرارية لجسم ما تعرض توزيع درجة الحرارة على أسطح الأجسام.

علاوة على ذلك، تحدث هذه الإجراءات على الفور.

على الرغم من مبدأ التشغيل المعقد إلى حد ما للتصوير الحراري، فإن تصميم الجهاز المحمول ليس مرهقًا للغاية.

ومع ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه من أجل الوضوح الكافي للصورة على الشاشة، هناك حاجة إلى بصريات خاصة تحتوي على مزيج من الجرمانيوم. وهذا هو بالضبط ما يملي التكلفة العالية للأجهزة الاحترافية. وتصل تكلفتها إلى آلاف وأحيانا عشرات الآلاف من الدولارات. موافق، المبلغ ليس صغيرا.

لقد ألهمت القدرات الهائلة لأجهزة التصوير الحراري منذ فترة طويلة العديد من الشباب بفكرة تجميع هذا الجهاز بأيديهم. ولحسن الحظ، هناك طرق لصنع جهاز تصوير حراري بيديك وتجنب مثل هذه النفقات الكبيرة. بالطبع، إذا لم يكن الجهاز مخصصًا للاستخدام لأغراض مهنية.

نقدم أدناه ثلاثة خيارات لتنفيذ جهاز التصوير الحراري في المنزل - اختر الخيار الذي تفضله. ويمكن شراء أجهزة استشعار التصوير الحراري وعناصر الجهاز الأخرى جاهزة.

الخيار رقم 1. جهاز تصوير حراري من الكاميرا افعله بنفسك

تعتمد هذه الطريقة على حقيقة أن مصفوفات جميع الكاميرات تلتقط في البداية الأشعة تحت الحمراء بشكل مثالي، وهو أمر ضروري في الواقع لتشغيل جهاز التصوير الحراري. والشيء الآخر هو أن الشركات المصنعة لمعدات التصوير الفوتوغرافي تتأكد من أن الأجهزة ترى نفس الشيء الذي تراه العين البشرية. للقيام بذلك، يتم وضع مرشح خاص أمام المصفوفة، يمتص أو يعكس كل الأشعة تحت الحمراء تقريبا - "المرآة الحرارية" أو المرآة الساخنة. بفضل هذا الفلتر، يصبح منحنى حساسية المصفوفة مشابهًا لمنحنى حساسية العين البشرية. لذلك، من السهل صنع جهاز تصوير حراري من الكاميرا بيديك، ما عليك سوى القيام بخطوتين - إزالة المرشحات الحرارية من الكاميرا، وتثبيت مرشح الطيف المرئي بدلاً من ذلك. ومع ذلك، كما تبين الممارسة، فإن الأخير ليس ضروريا دائما.

نطاق تطبيق التصوير الحراري محلي الصنع

هل من الممكن استخدام جهاز التصوير الحراري المصنوع بهذه الطريقة لاحتياجات المنزل؟ تمامًا. هل سيكون هذا التصوير الحراري مناسبًا للبناء أو الصيد على سبيل المثال؟ من المحتمل جدا. على أي حال، فإن عشاق الترفيه في الهواء الطلق سوف يحبون هذا الجهاز بالتأكيد. بمساعدتها، يمكنك التحكم في اقتراب الحيوانات من معسكرك ليلاً، وكذلك البحث عن أعضاء المجموعة المفقودين في الضباب أو سحب الغبار.

إذا كان لديك كاميرا DSLR غير ضرورية، وحوالي 40 دولارًا لمرشح الأشعة تحت الحمراء، والرغبة والقدرة على تفكيك الكاميرا، فمن المؤكد أن هذا الخيار يستحق المحاولة.

الخيار رقم 2. جهاز تصوير حراري افعله بنفسك باستخدام مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء ولوحة Arduino

فكرة هذه الطريقة بسيطة للغاية. لإنشاء جهاز تصوير حراري بيديك، ستحتاج إلى مقياس حرارة غير مكلف بالأشعة تحت الحمراء - وهو جهاز يمكنه قياس درجة حرارة نقطة معينة في الفضاء على مسافة قصيرة، ولوحة Arduino، والتي من خلالها سنقوم بتوصيله مصابيح LED RGB من بعض المصابيح اليدوية.

لوحة Arduino هي أداة برمجية وأجهزة مصممة للمستخدمين غير المحترفين لبناء أنظمة بسيطة في مجال الأتمتة والروبوتات.

دعونا نبرمج النظام بحيث يتحول ضوء المصباح إلى ألوان مختلفة حسب قراءات مقياس الحرارة. دعونا نفعل ذلك بشكل تقليدي بحيث تتوافق درجات الحرارة المرتفعة مع اللون الأحمر، ودرجات الحرارة المنخفضة تتوافق مع اللون الأزرق. وبالتالي، من خلال توجيه مصباح يدوي مزود بمقياس حرارة مدمج إلى أي كائن، فإننا نضيء هذا الكائن تلقائيًا باللون المناسب، اعتمادًا على درجة حرارته. إذا أضفت كاميرا إلى هذه المجموعة، فلن تتمكن فقط من رؤية درجة حرارة أسطح الأشياء من حولك بالألوان، بل ستحصل أيضًا على صور ليست أسوأ من تلك التي يمكن أن توفرها حتى أجهزة التصوير الحراري الأكثر تكلفة يرى.

أين يمكن استخدام هذا التصوير الحراري؟

بالطبع، هذه الأجهزة ليست مثل أجهزة التصوير الحراري للصيد. من الصعب صنع جهاز قوي بيديك. لكن الخيار المعروض قد يكون مفيدا لاحتياجات المنزل، خاصة وأن تكلفة هذا التصميم محلي الصنع لا تتجاوز 50 دولارا.

الخيار رقم 3. جهاز تصوير حراري محسّن محلي الصنع لتصوير الأجسام الثابتة

يعود الفضل في هذا التطوير إلى اثنين من الطلاب الألمان، ماكس ريتر ومارك كول. اخترع هؤلاء الشباب المقيمون في ميندلهايم جهازًا كان من السهل جدًا تصنيعه وحصلوا على جائزة عنه في عام 2010 في منتدى العلوم والتكنولوجيا.

يتكون الجهاز من مؤازنتين (للحركة الأفقية والرأسية)، ووحدة تحكم Arduino (المسؤولة عن معالجة الإشارات ونقل البيانات إلى الكمبيوتر)، ووحدة استشعار درجة الحرارة غير المتصلة (على سبيل المثال، MLX90614-BCI)، ووحدة ليزر أو مؤشر الليزر (سيشير إلى منطقة المسح)، والعلب وكاميرات الويب. ستحتاج أيضًا إلى مقاومتين بقوة 4.7 كيلو أوم وحامل ثلاثي القوائم.

تلعب الكاميرا دور نوع من عدسة الكاميرا لمنطقة المسح، وكذلك مصدر الصورة الأصلية، مع هذا الدور يمكن لأي كاميرا ويب رخيصة التعامل مع هذا الدور (أصغر، كلما كان ذلك أفضل).

يمكن قراءة البيانات التي يولدها المستشعر باستخدام حافلات SMBus وPWM. تسمح حالتنا أيضًا باستخدام جهاز استشعار مع فهارس BCI. مصدر الطاقة 3 فولت. يحدد مؤشر BCI نوع عامل الشكل بملحق يوفر زاوية عرض ضيقة تبلغ 5 درجات.

حَشد

• نضع لوحة Arduino في علبة بها حجرة بطارية.
• نقوم بإصلاح المحرك المؤازر باستخدام الغراء الفائق أو الإيبوكسي في المساحة الفارغة الأمامية للوحة.
• نضع المحرك المؤازر الثاني في الجهاز الدوار ونؤمن الهيكل بأكمله.
• نقوم بتوصيل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء إلى Arduino عن طريق توصيل Ground بـ GND وSDA بـ PIN4 وVIN بـ 3.3V وSCL بـ PIN5. سنقوم أيضًا بتثبيت مقاومة 4.7 كيلو أوم، وربط SDA بـ 3.3 فولت وSCL بـ 3.3 فولت.
• نقوم بتوصيل بطاقة ليزر أو مؤشر ليزر. هذا لتتبع الموقع الذي يتم المسح منه حاليًا.
• نقوم بتثبيت كاميرا الويب بحيث يتطابق اتجاهها تمامًا مع اتجاه مستشعر الأشعة تحت الحمراء والليزر.

هذا كل شئ. لقد صنعت تصويرًا حراريًا بيديك!

ما فائدته؟

وتستغرق عملية مسح جسم ما وإصدار خريطة حرارية حوالي دقيقة واحدة، لأن المستشعر يقوم بمسح الصورة المستقبلية نقطة بنقطة. وهذا، بطبيعة الحال، لا طائل منه على الاطلاق لعملية الصيد. ومع ذلك، فإن هذا التصوير الحراري محلي الصنع سيكون مساعدًا ممتازًا للبناء وأعمال الإصلاح الأخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدامه كوسيلة لاختبار الحرارة في التوصيلات الكهربائية أو تجميعات الطاقة. يتيح لك الجهاز ليس فقط رؤية الصورة الحرارية، ولكن أيضًا قيم درجة الحرارة الكمية.

بالإضافة إلى التشغيل البطيء، فإن التصوير الحراري له عيب آخر - فهو متصل بإحكام بجهاز الكمبيوتر، مما يجعله ضعيف الحركة. ولكن في بعض الحالات، تكون إمكانيات الجهاز وتكلفته مبررة تماما - بالنسبة لجميع المكونات، سيتعين عليك دفع ما لا يزيد عن 200 دولار أمريكي. ه.

الاستنتاجات

من الخيارات التي وصفناها لتجميع أجهزة التصوير الحراري محلية الصنع، هناك استنتاجان يقترحان أنفسهما:

1. من الممكن تمامًا صنع جهاز تصوير حراري بنفسك.
2. يحتوي جهاز التصوير الحراري محلي الصنع على نطاق ضيق جدًا من التطبيق.

لذلك، إذا كنت بحاجة إلى جهاز تصوير حراري للأغراض العالمية، فيجب عليك تأجيل التجارب وإنفاق الأموال على معدات عالية الجودة. لكل من يحب التصميم ببساطة ويكون راضيًا تمامًا عن إمكانيات المنتجات محلية الصنع، يمكننا تقديم المشورة - التجميع والتجربة، وربما ستتمكن من تجاوز إنجازات الخيارات محلية الصنع التي وصفناها و قم بإنشاء أجهزة تصوير حرارية أكثر تقدمًا للصيد بيديك. أذهب خلفها !

أولئك الذين لا يشعرون بالراحة بشكل خاص مع مكواة اللحام ومفك البراغي، ولكنهم يحبون حقًا قضاء بعض الوقت في الطبيعة، وكذلك أولئك الذين قد يحتاجون لأغراض مهنية إلى تصور خصائص درجة حرارة الأشياء في النطاق من 0 إلى 100 درجة مئوية، يُنصح بالاهتمام بالمعدات شبه الاحترافية الجاهزة. على سبيل المثال، على الهواتف الذكية المزودة بجهاز التصوير الحراري Flir One.

يمكن لهذه الأجهزة أن تخدم الصيادين والمسافرين بشكل جيد، لأنها مريحة ومتنقلة وقادرة على العمل في درجات حرارة تتراوح من 0 إلى 45 درجة مئوية ورطوبة جوية عالية. وفي الوقت نفسه، فإن تكلفة مثل هذا الجهاز لا تختلف كثيرا عن تكاليف جميع أنواع المنتجات محلية الصنع.

أجهزة التصوير الحراري هي أجهزة يمكن استخدامها لمراقبة توزيع درجة حرارة السطح المقاس. ويتم عرض هذا السطح على شاشة الجهاز على شكل حقل لوني. في هذا المجال، لون معين يتوافق مع درجة حرارة معينة. تعرض الشاشة نطاق درجة الحرارة الظاهري. الدقة القياسية لأحدث أجهزة التصوير الحراري هي 0.1 درجة.

في الأجهزة الرخيصة، يتم تخزين المعلومات في ذاكرة الجهاز، وإذا لزم الأمر، يتم قراءتها من خلال جهاز كمبيوتر. في أغلب الأحيان، يتم استخدام هذه الأجهزة مع جهاز كمبيوتر محمول وبرنامج خاص يتلقى المعلومات من جهاز التصوير الحراري.

ظهرت أجهزة التصوير الحراري لأول مرة في الثلاثينيات من القرن الماضي. بدأت أنظمة التصوير الحراري الحديثة في التطور فقط في الستينيات. تحتوي مستقبلات الإشعاع الحراري على عنصر واحد. تم تنفيذ الصورة في أجهزة الاستقبال باستخدام إزاحة نقطة للبصريات. كانت هذه الأجهزة ذات أداء منخفض وسمحت بمراقبة التغيرات في درجات الحرارة بسرعة منخفضة.

ومع تطور التقدم التكنولوجي ظهرت خلايا قادرة على تخزين الإشارة الضوئية. أصبح من الممكن تصميم أجهزة تصوير حرارية جديدة تعتمد على مصفوفات الاستشعار. ومن هذه المصفوفات تنتقل الإشارات إلى جهاز فك التشفير، ثم إلى المعالج الرئيسي للجهاز للمعالجة.

في تسلسل معين، يتم عرض الإشارات على مصفوفة مع توزيع درجات الحرارة بألوان محددة مختلفة. لقد أتاح هذا المبدأ الحصول على أجهزة محمولة مستقلة قادرة على معالجة البيانات بسرعة، مما يسمح بمراقبة التغيرات في درجات الحرارة في الوقت الفعلي.

التطور الواعد لأجهزة التصوير الحراري الجديدة هو استخدام مقاييس البول غير المبردة. يعتمد هذا المبدأ على زيادة الدقة في حساب التغير في مقاومة الصفائح الرقيقة تحت تأثير الإشعاع الحراري عبر الطيف بأكمله. تحظى هذه التقنية بشعبية كبيرة في العديد من البلدان لإنتاج أجهزة التصوير الحراري الجديدة التي تتمتع بمتطلبات عالية للسلامة والتنقل. في بلدنا، بدأ إنتاج أجهزة التصوير الحراري المستقلة ذات مقاييس البول غير المبردة في عام 2007.

ميزات التشغيل والتصميم

يتم تركيز الأشعة تحت الحمراء بواسطة النظام البصري لجهاز التصوير الحراري على جهاز الاستقبال، الذي يوفر إشارة في شكل تغيير في المقاومة أو الجهد.
تسجل الإلكترونيات الإشارة المستقبلة من نظام التصوير الحراري. ونتيجة لذلك، يتم تحويل الإشارة إلى مخطط حراري إلكتروني. يتم عرضه على الشاشة.

الرسم الحراري هو صورة لجسم تمت معالجته بواسطة نظام إلكتروني لعرضه على الشاشة بدرجات ألوان مختلفة تتوافق مع توزيع الأشعة تحت الحمراء على مساحة الجسم. ونتيجة لذلك، يرى المشغل مخططًا حراريًا يتوافق مع إشعاع الحرارة القادم من الجسم قيد الدراسة.

تعتمد حساسية الكاشف للإشعاع الحراري على درجة حرارته ونوعية التبريد. ولذلك، يتم وضع الكاشف في جهاز تبريد خاص. النوع الأكثر شعبية من التبريد هو النيتروجين السائل. ومع ذلك، هذه الطريقة غير مريحة وبدائية إلى حد ما.

نوع آخر من التبريد الصلب. هذه هي أشباه الموصلات التي يمكن أن توفر فرقًا في درجة الحرارة عندما يمر التيار الكهربائي من خلالها، وتعمل على مبدأ المضخة الحرارية. يتم إنشاء حساسية مستشعر التصوير الحراري باستخدام أشباه الموصلات الحساسة المصنوعة من الزئبق والكادميوم والتيلوريوم وأنتيمونيد الإنديوم ومواد أخرى.

أجزاء وعناصر التصوير الحراري

تكلفة التصوير الحراري مرتفعة للغاية. عناصره الأساسية هي العدسة والمصفوفة (مستقبل الإشعاع)، والتي تشكل 90% من تكلفة الجهاز بأكمله. يصعب تصنيع مثل هذه المصفوفات. لا يمكن أن تكون العدسة مصنوعة من الزجاج، لأن الزجاج لا ينقل الأشعة تحت الحمراء. ولذلك، يتم استخدام مواد نادرة باهظة الثمن (الجرمانيوم) في صناعة العدسات. ويجري حاليا البحث عن مواد أخرى غير مكلفة.

المكونات الأخرى للجهاز هي:

1- غطاء العدسة
2- العرض
3- التحكم
4- التعامل مع الحزام
5- التصوير الحراري
6- ابدأ
7- العدسة
8* — النظام الإلكتروني
9* - ذاكرة لتخزين المعلومات
10* - البرمجيات

العدسات

يجب أن يحتوي جهاز التصوير الحراري على عدسة واحدة على الأقل قادرة على تركيز إشعاع موجات الأشعة تحت الحمراء على جهاز استقبال الإشعاع. يرسل جهاز الاستقبال بعد ذلك إشارة كهربائية وينتج صورة حرارية (إلكترونية) تسمى الرسم الحراري.

في أغلب الأحيان، العدسات مصنوعة من الجرمانيوم. لتحسين انتقال الضوء للعدسات، يتم استخدام طبقات رقيقة مضادة للانعكاس. تشتمل مجموعة أدوات التصوير الحراري عادةً على علبة لتخزين وحمل الجهاز ومعدات إضافية أخرى لاستخدام الجهاز في الظروف الميدانية.

يعرض

يتم عرض نمط الإشعاع الحراري على شاشة الكريستال السائل (العرض). يجب أن تتمتع بسطوع جيد وحجم كافٍ لعرض الصورة بسهولة في ظل ظروف الإضاءة المختلفة في الميدان. عادة ما تكون هناك معلومات داعمة على الشاشة. يتضمن ذلك مقياس ألوان درجة الحرارة والوقت والتاريخ وشحن البطارية ودرجة حرارة الجسم وغيرها من المعلومات المفيدة.

دائرة معالجة الإشارات وجهاز استقبال الإشعاع تستخدم لتعديل انبعاث ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى المعلومات المفيدة الضرورية. يتم تركيز الإشعاع الحراري لجسم ما على جهاز استقبال خاص. وهي مصنوعة من أشباه الموصلات. يقوم الإشعاع الحراري بإنشاء إشارة كهربائية عند جهاز الاستقبال. بعد ذلك، تدخل الإشارة إلى الدائرة الإلكترونية الموجودة داخل الجهاز، وبعد معالجة الإشارة إلكترونيًا تظهر صورة حرارية على الشاشة.

ضوابط

باستخدام هذه العناصر، يتم إجراء تعديلات مختلفة على النظام الإلكتروني لتحسين صورة الإشعاع الحراري على الشاشة. يمكن لمثل هذه التعديلات إلكترونيًا تغيير التدرج اللوني ودمج الصور وتباعد المستوى الحراري. يتم أيضًا تعديل درجة حرارة الخلفية والانبعاثية المنعكسة.

مخزن البيانات

يمكن تخزين البيانات الإلكترونية الرقمية، التي تحتوي على صور حرارية وبيانات مساعدة، على أنواع مختلفة من بطاقات الذاكرة الإلكترونية أو أجهزة نقل البيانات وتخزينها.

معظم أنظمة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء قادرة على تخزين البيانات النصية والصوتية الداعمة، بالإضافة إلى لقطة من الصورة، والتي يتم الحصول عليها باستخدام كاميرا داخلية مدمجة تعمل في الطيف المرئي البشري.

إنشاء التقارير والبرمجيات

يعد البرنامج المستخدم مع العديد من أنظمة التصوير الحراري الحديثة سهل الاستخدام وعمليًا بالنسبة للمشغل. يتم نسخ الصور الرقمية والمرئية الحرارية إلى جهاز كمبيوتر أو كمبيوتر محمول. هناك، يمكن تحليل هذه المعلومات باستخدام لوحات ألوان مختلفة، ويمكن إجراء تعديلات أخرى على بيانات قياس الإشعاع.

من الممكن أيضًا استخدام خيارات التحليل المضمنة. يمكن تضمين الصور المعالجة في نماذج التقارير أو طباعتها على الطابعة. ويمكن أيضًا إرسال الصور إلى العميل عبر الإنترنت، أو حفظها إلكترونيًا على جهاز الكمبيوتر.

تصنيف

تنقسم أجهزة التصوير الحراري إلى عدة أنواع بناءً على خصائص مختلفة.

رصدي تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى ضوء مرئي للعين وفق مقياس ألوان خاص.

قياس أجهزة التصوير الحراري قادرة على تحديد درجة حرارة الجسم الذي يتم فحصه عن طريق تعيين قيمة إشارة البكسل الرقمية لدرجة حرارة مقابلة معينة. والنتيجة هي صورة لتوزيع درجة الحرارة.

ثابت تُستخدم أجهزة التصوير الحراري للاستخدام في المؤسسات الصناعية حيث يتم مراقبة الامتثال للعمليات التكنولوجية في حدود -40 +2000 درجة. تم تجهيز هذه الأجهزة بتبريد النيتروجين لتهيئة الظروف الطبيعية لتشغيل معدات الاستقبال. تتكون هذه الأنظمة من أجهزة تصوير حرارية من الجيل الثالث مصنوعة على مصفوفات كاشف ضوئي لأشباه الموصلات.

محمولتم تطوير أجهزة التصوير الحراري بناءً على مقاييس ميكروبولومترات السيليكون غير المبردة. ونتيجة لذلك، أصبح من الممكن التخلي عن استخدام معدات التبريد الضخمة والمكلفة. تتمتع هذه الأجهزة بجميع مزايا النماذج الثابتة. علاوة على ذلك، يمكن استخدامها في الأماكن التي يصعب الوصول إليها. يمكن توصيل العديد من أجهزة التصوير الحراري المحمولة بجهاز كمبيوتر لمعالجة المعلومات.

غالبًا ما يتم الخلط بين أجهزة الرؤية الليلية وأجهزة التصوير الحراري. ومع ذلك، هناك فرق كبير بينهما. يمكن لجهاز الرؤية الليلية أن يعمل في ظروف الإضاءة المنخفضة حيث يعمل على تضخيم الضوء. في كثير من الأحيان الضوء الذي يدخل العدسة يعمي الشخص. لا يحتاج جهاز التصوير الحراري إلى ضوء، حيث يعتمد مبدأ تشغيله على الأشعة تحت الحمراء الحرارية.

نطاق تطبيق أجهزة التصوير الحراري

تُستخدم أجهزة التصوير الحراري في مجالات مختلفة من حياتنا. على سبيل المثال، تستخدم هذه الأجهزة في أمن المنشآت والاستخبارات العسكرية. وفي الليل يمكن من خلال هذا الجهاز رؤية الشخص في الظلام الدامس على مسافة تصل إلى 300 متر، كما يمكن رؤية المعدات العسكرية على مسافة تصل إلى 3 كم.

توجد حاليًا كاميرات فيديو تعمل بالموجات الدقيقة مع إخراج الصور إلى الكمبيوتر. تبلغ حساسية هذه الكاميرا عدة أجزاء من المئات من الدرجة. لذلك، إذا أمسكت بمقبض الباب ليلاً، فستكون البصمة الحرارية مرئية لمدة 30 دقيقة تقريبًا.

تعد أجهزة التصوير الحراري واعدة جدًا في تحديد العيوب في التركيبات المختلفة. يحدث هذا عندما ترتفع أو تنخفض درجة حرارة مكان معين في آلية أو جهاز. في بعض الأحيان، لا يمكن اكتشاف بعض العيوب إلا بواسطة جهاز التصوير الحراري. عند دعم الهياكل الثقيلة (الجسور)، أثناء شيخوخة المعدن والتشوهات الناتجة، يتم توليد حرارة أكثر مما ينبغي في بعض الأماكن. لذلك، من الممكن تشخيص العيوب دون تفكيك الكائن.

ونتيجة لذلك، يمكننا القول أن أجهزة التصوير الحراري تستخدم كوحدة تحكم تشغيلية لسلامة المنشأة.

تستخدم أجهزة التصوير الحراري على نطاق واسع في الطب لتشخيص أمراض الأمراض المختلفة. في المريض السليم، يتم توزيع درجة حرارة الجسم بشكل متماثل من خط الوسط للجسم بأكمله. إذا تم كسر هذا التماثل، فهذا معيار لتشخيص الأمراض باستخدام جهاز التصوير الحراري.

التصوير الحراري هو طريقة تشخيصية حديثة في الطب. تعتمد هذه الطريقة على كشف الأشعة تحت الحمراء الصادرة من جسم الإنسان حسب درجة حرارته. يتم تحديد شدة الإشعاع الحراري وتوزيعه عادة من خلال العمليات الفسيولوجية الخاصة التي تحدث في الجسم في الأعضاء العميقة والسطحية.

تتميز الحالات المرضية المختلفة بعدم التماثل في توزيع درجة حرارة الجسم. وينعكس هذا في الصورة الحرارية. هذه الحقيقة لها أهمية تشخيصية وتنبؤية مهمة. ويتجلى ذلك من خلال العديد من الدراسات السريرية.

هناك نوعان رئيسيان من التصوير الحراري:

1. التصوير الحراري عن بعد.
2. اتصل بالتصوير الحراري الكوليستيري.

يعمل التصوير الحراري عن بعد عن طريق تعديل الأشعة تحت الحمراء الصادرة من جسم الإنسان إلى إشارة تيار كهربائي، والتي يتم عرضها على شاشة جهاز التصوير الحراري.

يعمل التصوير الحراري الكوليستيري بالتلامس على مبدأ الخصائص البصرية للبلورات السائلة، والتي تتجلى في تغير اللون إلى ألوان قوس قزح عند تطبيقها على الأسطح الباعثة. الأماكن الباردة باللون الأزرق، والأماكن الأكثر سخونة باللون الأحمر.

تطبيقات صناعية

• مراقبة عمليات التبادل الحراري في أنظمة عادم المركبات والمحركات والمشعات.
• فحص وتصميم نظام فرامل السيارة.
• التحكم في اللحام بالموجات فوق الصوتية.
• تطوير نظام مناخ السيارة.
• مراقبة جودة لوحات الدوائر في الالكترونيات.
• التحكم في وضع اللحام.
• الكشف عن اختلال الأعمدة والمحامل والتروس.
• تحليل الإجهاد المعدني.
• مراقبة عزل وضيق الحاويات للسوائل.
• تحديد خصائص العزل الحراري.
• الكشف عن فقدان الحرارة في المباني.
• تشخيص هياكل المبارزة.
• مانع الحريق.
• كشف تسربات الغاز من خط أنابيب الغاز.
• السيطرة على العمليات التكنولوجية.
• فحص المعدات الكهربائية.
• التحقق من أداء الطرق الحرارية.
• تحديد الأماكن التي يتسرب منها الهواء البارد.
• التحكم في العزل الحراري لخطوط الأنابيب.
• فحص المعدات المملوءة بالزيت.
• فحص الجزء الثابت للمولد.
• السيطرة على الغاز والمداخن.

يصدر أي جسم موجات كهرومغناطيسية في نطاق واسع جدًا من الترددات، بما في ذلك موجات في طيف الأشعة تحت الحمراء، أو ما يسمى “الإشعاع الحراري”. في هذه الحالة، تعتمد شدة الإشعاع الحراري بشكل مباشر على درجة حرارة الجسم، وفقط إلى حد صغير جدًا تعتمد على ظروف الإضاءة في النطاق المرئي. وبالتالي، بمساعدة جهاز التصوير الحراري، يمكن جمع معلومات إضافية لا يمكن للعين البشرية والأدوات الوصول إليها وتصورها حول أي جسم تمت ملاحظته.التصوير الحراري هو جهاز يسمح لك بتصور نمط الإشعاع الحراري للجسم كائن ملاحظ. وهذا يفتح عددًا من الفرص الفريدة لمجالات النشاط المختلفة: القياسات الدقيقة، والتحكم في العمليات التكنولوجية، وبالطبع ضمان السلامة.

يعتمد مبدأ تشغيل أجهزة التصوير الحراري الحديثة على قدرة بعض المواد على اكتشاف الإشعاع في نطاق الأشعة تحت الحمراء. باستخدام جهاز بصري يشتمل على عدسات مصنوعة باستخدام مواد نادرة تكون شفافة للأشعة تحت الحمراء (مثل الجرمانيوم)، يتم عرض الإشعاع الحراري للأشياء على مجموعة من أجهزة الاستشعار الحساسة للأشعة تحت الحمراء. بعد ذلك، تقوم الدوائر الدقيقة المعقدة بقراءة المعلومات من هذه المستشعرات وتوليد إشارة فيديو، حيث تتوافق ألوان الصورة المختلفة مع درجات حرارة مختلفة للكائن المرصود. يمكن عرض مقياس التطابق بين لون نقطة ما في الصورة ودرجة الحرارة المطلقة للكائن المرصود أعلى الإطار. ومن الممكن أيضًا الإشارة إلى درجات حرارة النقاط الأكثر سخونة وبرودة في الصورة. اعتمادًا على الطراز، تختلف أجهزة التصوير الحراري في حجم خطوة درجة الحرارة المقاسة. تتيح التقنيات الحديثة التمييز بين درجة حرارة الأجسام بدقة تتراوح بين 0.05 و 0.1 كلفن.

تم تجهيز العديد من أجهزة التصوير الحراري أيضًا بأجهزة ذاكرة لتسجيل صورة الفيديو الناتجة لنمط الإشعاع الحراري، ومعالجات دقيقة عالية الأداء تسمح بالحد الأدنى من التحليلات في الوقت الفعلي لصورة الأشعة تحت الحمراء التي تم الحصول عليها نتيجة المسح. في كثير من الأحيان، يتم استخدام تكوين الاستخدام المشترك لجهاز التصوير الحراري وكاميرا الفيديو، والذي يسمح بشكل عام بالحصول على صورة لجسم ما في النطاق "الممتد" للأطياف المدمجة للأشعة تحت الحمراء والمرئية، وفي ظروف غير مواتية (على سبيل المثال، عدم وجود إضاءة للكائن) لمراقبة الكائن في نطاق واحد على الأقل. يمكن تركيب الأشعة تحت الحمراء أو النطاق المرئي على بعضها البعض أو بثها بشكل منفصل. يتيح لك البرنامج الخاص تكوين تشغيل مجمع التصوير الحراري، وتنسيق تشغيل جميع أجهزته المضمنة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

عادةً ما يتم تحديد دقة الصورة والخصائص الأخرى لجهاز التصوير الحراري من خلال نطاق استخدامه. في المختبرات العلمية، يتم استخدام تصاميم أكثر تعقيدا، والتي، بسبب التخصص الضيق، لديها أصغر خطوة في درجة الحرارة المقاسة. ولضمان السلامة في المواقع المختلفة، يتم استخدام نماذج تسجل الإشعاع الحراري بدقة أقل قليلاً، ولكنها تعمل على نطاق ترددي أوسع وبدقة أكثر من كافية لأداء وظائفها بفعالية. على أي حال، فإن مبدأ تشغيل جهاز التصوير الحراري - قياس وتصور الإشعاع الحراري - مطلوب في جميع مجالات الحياة في المجتمع الحديث.

الخصائص التقنية للتصوير الحراري

الخصائص التقنية الرئيسية لجهاز التصوير الحراري الذي يهتم به الخبراء هي معلمات مثل نوع المصفوفة والبعد البؤري وحساسية المصفوفة وزوايا المشاهدة ونطاق درجة حرارة التشغيل. وبطبيعة الحال، هذه ليست سوى المعالم الرئيسية، وهناك غيرها.

نظرًا لأن الخصائص فردية لكل نموذج بناءً على الغرض منه، يمكنك معرفة المزيد عنها في الكتالوج الخاص بنا.

اليوم، ربما سمع الجميع عن جهاز مثل التصوير الحراري. الاستثناء، ربما، سيكون الأطفال الصغار. شيء آخر هو أنه ليس هناك الكثير ممن رأوا هذا الجهاز "مباشرًا" ، بل وأكثر من أولئك الذين أمسكوه بأيديهم. ولكن هناك أيضًا أولئك الذين لم يحتفظوا فحسب، بل أنشأوا نسختهم "المنزلية" الخاصة بهم من جهاز التصوير الحراري. ومع ذلك، بغض النظر عن الفئة التي تنتمي إليها، فإن مقالتنا ستكون مثيرة للاهتمام لك في أي حال. سيتمكن المبتدئون من فهم مبدأ تشغيل جهاز التصوير الحراري، وسيكون بمقدور ذوي الخبرة والأصوص اكتشاف إمكانيات جديدة لأنفسهم. ولكن دعونا نتحدث عن كل شيء بالترتيب.

إن التصوير الحراري، كونه جهازًا لقياس درجات حرارة السطح باستخدام طريقة عدم الاتصال، يمكن أن يسهل الحياة بشكل كبير لممثلي العديد من المهن. تم اختراع هذا الجهاز المعقد والمكلف في البداية لأغراض عسكرية، ولكنه اليوم يستخدم بنجاح في معظم مجالات النشاط البشري. على سبيل المثال، في الصناعة - لمراقبة التغيرات الحرارية أثناء العمليات التكنولوجية؛ في الطب - لتشخيص الأمراض؛ عند صيد الطيور والحيوانات. في البناء - لتحديد مناطق تسرب الحرارة أو على العكس من ذلك أماكن وضع الأنابيب. وهذا ليس سجلاً كاملاً لهذا الجهاز.

أنواع الأجهزة

يعد جهاز التصوير الحراري جهازًا شائعًا ومتعدد الوظائف ويحتوي على خيارين للتصميم التكنولوجي:

• ثابت. الأجهزة في هذه الفئة مخصصة للاستخدام في المؤسسات الصناعية لمراقبة العمليات التكنولوجية. يعد نظام تبريد النيتروجين جهازًا شائعًا إلى حد ما ومجهز بمثل هذا التصوير الحراري. خصائص درجة حرارة التشغيل مثيرة للإعجاب للغاية: من -40 إلى +2000 درجة مئوية. تعتمد هذه الأنظمة عادةً على أجهزة مجمعة على مصفوفات أجهزة الكشف الضوئية لأشباه الموصلات.

• محمول (محمول). لقد مكنت التطورات المبتكرة من الابتعاد عن استخدام معدات التبريد الضخمة، والانتقال إلى إنتاج أجهزة التصوير الحراري القائمة على مقاييس ميكروبولومترات السيليكون غير المبردة. تتمتع هذه الأجهزة بجميع مزايا سابقاتها، والتي تشمل، على سبيل المثال، خطوة صغيرة لدرجة الحرارة أثناء القياس (0.1 درجة مئوية). من الممكن أيضًا استخدام جهاز تصوير حراري من هذه الفئة لأعمال التقييم المعقدة التي تتطلب سهولة الاستخدام وسهولة نقل الجهاز. تتمتع العديد من أجهزة التصوير الحراري المحمولة بالقدرة على الاتصال بجهاز كمبيوتر للمعالجة السريعة للبيانات منها.

إن استخدام جهاز التصوير الحراري في منطقة معينة يترك بصمات معينة على الخصائص التشغيلية المطلوبة لهذا الجهاز. لذلك، قبل شراء هذا الجهاز، يجب عليك تقييم الظروف التي سيتم استخدامه فيها. التعليمات سوف تساعد في هذا. قد لا يناسب جهاز التصوير الحراري الذي تم شراؤه دون معرفة صحيحة بتعليمات التشغيل احتياجاتك على الإطلاق. على سبيل المثال، يجب أن تحتوي أجهزة التصوير الحراري المستخدمة في الصيد على هيكل مصنوع من سبيكة خفيفة مقاومة للصدمات مع مستوى حماية لا يقل عن IP54.

من المرغوب فيه أن يكون تصميمًا أحادي الكتلة مع الإشارة إلى عدسة الكاميرا وشاشة LCD. وينبغي أن يصل المدى المرئي لأجهزة التصوير الحراري للصيد إلى 1500 متر، بينما في صناعة البناء والتشييد لا يتم فرض مثل هذه المتطلبات على أجهزة التصوير الحراري.

مبدأ تشغيل جهاز التصوير الحراري

يعتمد تشغيل جهاز التصوير الحراري على قدرة أي جسم على توليد إشعاع حراري (الأشعة تحت الحمراء)، وتعتمد شدته بشكل مباشر على درجة حرارة الجسم. يكتشف جهاز التصوير الحراري الأشعة تحت الحمراء على مسافات طويلة، ويحولها إلى شكل مناسب للإدراك البشري. يتيح لك الفرق في الإشعاع الحراري للأشياء المختلفة رؤية النقوش في الظلام، وكذلك التدفقات الباردة أو الساخنة. وفي هذه الحالة تتم الإشارة إلى المناطق ذات درجات الحرارة الأعلى باللون الأحمر، والمناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة باللون الأسود أو الأزرق.

يجب أن تفهم الفرق الأساسي بين الأجهزة مثل جهاز التصوير الحراري وجهاز الرؤية الليلية. والفرق هو قدرتهم على الرؤية في الظلام. ينقل جهاز التصوير الحراري الأشعة تحت الحمراء الخاصة بالأشياء، بينما ينقل جهاز الرؤية الليلية الإضاءة الإشعاعية المنعكسة والمضخمة من الأجسام الأخرى. أي أنه من الممكن أداء وظائف جهاز الرؤية الليلية باستخدام جهاز التصوير الحراري، لكن إنشاء خريطة حرارية باستخدام جهاز الرؤية الليلية غير ممكن.

تتكون خوارزمية تشغيل جهاز التصوير الحراري من ثلاث مراحل:

1. تثبيت الأشعة تحت الحمراء.
2. تحويلها إلى قيم درجة الحرارة.
3. تكوين مخطط حراري - صورة حرارية لجسم ما تعرض توزيع درجة الحرارة على أسطح الأجسام.

علاوة على ذلك، تحدث هذه الإجراءات على الفور.

على الرغم من مبدأ التشغيل المعقد إلى حد ما للتصوير الحراري، فإن تصميم الجهاز المحمول ليس مرهقًا للغاية.

ومع ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه من أجل الوضوح الكافي للصورة على الشاشة، هناك حاجة إلى بصريات خاصة تحتوي على مزيج من الجرمانيوم. وهذا هو بالضبط ما يملي التكلفة العالية للأجهزة الاحترافية. وتصل تكلفتها إلى آلاف وأحيانا عشرات الآلاف من الدولارات. موافق، المبلغ ليس صغيرا.

لقد ألهمت القدرات الهائلة لأجهزة التصوير الحراري منذ فترة طويلة العديد من الشباب بفكرة تجميع هذا الجهاز بأيديهم. ولحسن الحظ، هناك طرق لصنع جهاز تصوير حراري بيديك وتجنب مثل هذه النفقات الكبيرة. بالطبع، إذا لم يكن الجهاز مخصصًا للاستخدام لأغراض مهنية.

نقدم أدناه ثلاثة خيارات لتنفيذ جهاز التصوير الحراري في المنزل - اختر الخيار الذي تفضله. ويمكن شراء أجهزة استشعار التصوير الحراري وعناصر الجهاز الأخرى جاهزة.

الخيار رقم 1. جهاز تصوير حراري من الكاميرا افعله بنفسك

تعتمد هذه الطريقة على حقيقة أن مصفوفات جميع الكاميرات تلتقط في البداية الأشعة تحت الحمراء بشكل مثالي، وهو أمر ضروري في الواقع لتشغيل جهاز التصوير الحراري. والشيء الآخر هو أن الشركات المصنعة لمعدات التصوير الفوتوغرافي تتأكد من أن الأجهزة ترى نفس الشيء الذي تراه العين البشرية. للقيام بذلك، يتم وضع مرشح خاص أمام المصفوفة، يمتص أو يعكس كل الأشعة تحت الحمراء تقريبا - "المرآة الحرارية" أو المرآة الساخنة. بفضل هذا الفلتر، يصبح منحنى حساسية المصفوفة مشابهًا لمنحنى حساسية العين البشرية. لذلك، من السهل صنع جهاز تصوير حراري من الكاميرا بيديك، ما عليك سوى القيام بخطوتين - إزالة المرشحات الحرارية من الكاميرا، وتثبيت مرشح الطيف المرئي بدلاً من ذلك. ومع ذلك، كما تبين الممارسة، فإن الأخير ليس ضروريا دائما.

نطاق تطبيق التصوير الحراري محلي الصنع

هل من الممكن استخدام جهاز التصوير الحراري المصنوع بهذه الطريقة لاحتياجات المنزل؟ تمامًا. هل سيكون هذا التصوير الحراري مناسبًا للبناء أو الصيد على سبيل المثال؟ من المحتمل جدا. على أي حال، فإن عشاق الترفيه في الهواء الطلق سوف يحبون هذا الجهاز بالتأكيد. بمساعدتها، يمكنك التحكم في اقتراب الحيوانات من معسكرك ليلاً، وكذلك البحث عن أعضاء المجموعة المفقودين في الضباب أو سحب الغبار.

إذا كان لديك كاميرا DSLR غير ضرورية، وحوالي 40 دولارًا لمرشح الأشعة تحت الحمراء، والرغبة والقدرة على تفكيك الكاميرا، فمن المؤكد أن هذا الخيار يستحق المحاولة.

الخيار رقم 2. جهاز تصوير حراري افعله بنفسك باستخدام مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء ولوحة Arduino

فكرة هذه الطريقة بسيطة للغاية. لإنشاء جهاز تصوير حراري بيديك، ستحتاج إلى مقياس حرارة غير مكلف بالأشعة تحت الحمراء - وهو جهاز يمكنه قياس درجة حرارة نقطة معينة في الفضاء على مسافة قصيرة، ولوحة Arduino، والتي من خلالها سنقوم بتوصيله مصابيح LED RGB من بعض المصابيح اليدوية.

لوحة Arduino هي أداة برمجية وأجهزة مصممة للمستخدمين غير المحترفين لبناء أنظمة بسيطة في مجال الأتمتة والروبوتات.

دعونا نبرمج النظام بحيث يتحول ضوء المصباح إلى ألوان مختلفة حسب قراءات مقياس الحرارة. دعونا نفعل ذلك بشكل تقليدي بحيث تتوافق درجات الحرارة المرتفعة مع اللون الأحمر، ودرجات الحرارة المنخفضة تتوافق مع اللون الأزرق. وبالتالي، من خلال توجيه مصباح يدوي مزود بمقياس حرارة مدمج إلى أي كائن، فإننا نضيء هذا الكائن تلقائيًا باللون المناسب، اعتمادًا على درجة حرارته. إذا أضفت كاميرا إلى هذه المجموعة، فلن تتمكن فقط من رؤية درجة حرارة أسطح الأشياء من حولك بالألوان، بل ستحصل أيضًا على صور ليست أسوأ من تلك التي يمكن أن توفرها حتى أجهزة التصوير الحراري الأكثر تكلفة يرى.

أين يمكن استخدام هذا التصوير الحراري؟

بالطبع، هذه الأجهزة ليست مثل أجهزة التصوير الحراري للصيد. من الصعب صنع جهاز قوي بيديك. لكن الخيار المعروض قد يكون مفيدا لاحتياجات المنزل، خاصة وأن تكلفة هذا التصميم محلي الصنع لا تتجاوز 50 دولارا.

الخيار رقم 3. جهاز تصوير حراري محسّن محلي الصنع لتصوير الأجسام الثابتة

يعود الفضل في هذا التطوير إلى اثنين من الطلاب الألمان، ماكس ريتر ومارك كول. اخترع هؤلاء الشباب المقيمون في ميندلهايم جهازًا كان من السهل جدًا تصنيعه وحصلوا على جائزة عنه في عام 2010 في منتدى العلوم والتكنولوجيا.

يتكون الجهاز من مؤازنتين (للحركة الأفقية والرأسية)، ووحدة تحكم Arduino (المسؤولة عن معالجة الإشارات ونقل البيانات إلى الكمبيوتر)، ووحدة استشعار درجة الحرارة غير المتصلة (على سبيل المثال، MLX90614-BCI)، ووحدة ليزر أو مؤشر الليزر (سيشير إلى منطقة المسح)، والعلب وكاميرات الويب. ستحتاج أيضًا إلى مقاومتين بقوة 4.7 كيلو أوم وحامل ثلاثي القوائم.

تلعب الكاميرا دور نوع من عدسة الكاميرا لمنطقة المسح، وكذلك مصدر الصورة الأصلية، مع هذا الدور يمكن لأي كاميرا ويب رخيصة التعامل مع هذا الدور (أصغر، كلما كان ذلك أفضل).

يمكن قراءة البيانات التي يولدها المستشعر باستخدام حافلات SMBus وPWM. تسمح حالتنا أيضًا باستخدام جهاز استشعار مع فهارس BCI. مصدر الطاقة 3 فولت. يحدد مؤشر BCI نوع عامل الشكل بملحق يوفر زاوية عرض ضيقة تبلغ 5 درجات.

حَشد

• نضع لوحة Arduino في علبة بها حجرة بطارية.
• نقوم بإصلاح المحرك المؤازر باستخدام الغراء الفائق أو الإيبوكسي في المساحة الفارغة الأمامية للوحة.
• نضع المحرك المؤازر الثاني في الجهاز الدوار ونؤمن الهيكل بأكمله.
• نقوم بتوصيل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء إلى Arduino عن طريق توصيل Ground بـ GND وSDA بـ PIN4 وVIN بـ 3.3V وSCL بـ PIN5. سنقوم أيضًا بتثبيت مقاومة 4.7 كيلو أوم، وربط SDA بـ 3.3 فولت وSCL بـ 3.3 فولت.
• نقوم بتوصيل بطاقة ليزر أو مؤشر ليزر. هذا لتتبع الموقع الذي يتم المسح منه حاليًا.
• نقوم بتثبيت كاميرا الويب بحيث يتطابق اتجاهها تمامًا مع اتجاه مستشعر الأشعة تحت الحمراء والليزر.

هذا كل شئ. لقد صنعت تصويرًا حراريًا بيديك!

ما فائدته؟

وتستغرق عملية مسح جسم ما وإصدار خريطة حرارية حوالي دقيقة واحدة، لأن المستشعر يقوم بمسح الصورة المستقبلية نقطة بنقطة. وهذا، بطبيعة الحال، لا طائل منه على الاطلاق لعملية الصيد. ومع ذلك، فإن هذا التصوير الحراري محلي الصنع سيكون مساعدًا ممتازًا للبناء وأعمال الإصلاح الأخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدامه كوسيلة لاختبار الحرارة في التوصيلات الكهربائية أو تجميعات الطاقة. يتيح لك الجهاز ليس فقط رؤية الصورة الحرارية، ولكن أيضًا قيم درجة الحرارة الكمية.

بالإضافة إلى التشغيل البطيء، فإن التصوير الحراري له عيب آخر - فهو متصل بإحكام بجهاز الكمبيوتر، مما يجعله ضعيف الحركة. ولكن في بعض الحالات، تكون إمكانيات الجهاز وتكلفته مبررة تماما - بالنسبة لجميع المكونات، سيتعين عليك دفع ما لا يزيد عن 200 دولار أمريكي. ه.

الاستنتاجات

من الخيارات التي وصفناها لتجميع أجهزة التصوير الحراري محلية الصنع، هناك استنتاجان يقترحان أنفسهما:

1. من الممكن تمامًا صنع جهاز تصوير حراري بنفسك.
2. يحتوي جهاز التصوير الحراري محلي الصنع على نطاق ضيق جدًا من التطبيق.

لذلك، إذا كنت بحاجة إلى جهاز تصوير حراري للأغراض العالمية، فيجب عليك تأجيل التجارب وإنفاق الأموال على معدات عالية الجودة. لكل من يحب التصميم ببساطة ويكون راضيًا تمامًا عن إمكانيات المنتجات محلية الصنع، يمكننا تقديم المشورة - التجميع والتجربة، وربما ستتمكن من تجاوز إنجازات الخيارات محلية الصنع التي وصفناها و قم بإنشاء أجهزة تصوير حرارية أكثر تقدمًا للصيد بيديك. أذهب خلفها !

أولئك الذين لا يشعرون بالراحة بشكل خاص مع مكواة اللحام ومفك البراغي، ولكنهم يحبون حقًا قضاء بعض الوقت في الطبيعة، وكذلك أولئك الذين قد يحتاجون لأغراض مهنية إلى تصور خصائص درجة حرارة الأشياء في النطاق من 0 إلى 100 درجة مئوية، يُنصح بالاهتمام بالمعدات شبه الاحترافية الجاهزة. على سبيل المثال، على الهواتف الذكية المزودة بجهاز التصوير الحراري Flir One.

يمكن لهذه الأجهزة أن تخدم الصيادين والمسافرين بشكل جيد، لأنها مريحة ومتنقلة وقادرة على العمل في درجات حرارة تتراوح من 0 إلى 45 درجة مئوية ورطوبة جوية عالية. وفي الوقت نفسه، فإن تكلفة مثل هذا الجهاز لا تختلف كثيرا عن تكاليف جميع أنواع المنتجات محلية الصنع.

مع الارتفاع المستمر في تكلفة تدفئة المنزل، تظهر فكرة تقليل فقدان الحرارة فيه. في هذه الحالة، يمكن أن يصبح التصوير الحراري أداة لا غنى عنها. ولكن كيف يمكن استخدامه، والأهم من ذلك، تفسير النتائج بشكل صحيح؟ وأوضح ذلك بالتفصيل ممثل الفرع الفرنسي لشركة Trotec، الذي ينتج كاميرات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، ديدير فايجيربيرت.

في أي نوع من الغرف يمكن استخدام التصوير الحراري؟

يمكن استخدام الكاميرات الحرارية التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء في المنازل سيئة العزل لتشخيص التسربات الحرارية. سيسمح ذلك بأعمال عزل عالية الجودة لتوفير الطاقة. يمكن أيضًا استخدام هذا النوع من الكاميرات للتحقق من التثبيت الصحيح لإطارات النوافذ في حالة وجود عيوب مشتبه بها في التثبيت. كقاعدة عامة، يعرض هذا الجهاز جميع التغيرات في درجات الحرارة على سطح جدران المنزل أو الشقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام جهاز التصوير الحراري للتحقق من العقار الذي يتم بيعه قبل إجراء المعاملة.

يتم إجراء التصوير الحراري الجيد في الداخل والخارج مع نسبة تقريبية تبلغ 30% من الصور الخارجية إلى 70% من الصور الداخلية. وأهمها الصور الداخلية، وهي الأقرب إلى عناصر التصوير الحراري.

كيف يتم التشخيص؟

تُظهر الكاميرا جميع التغيرات في درجات الحرارة على سطح المادة. على سبيل المثال، يمكنك مراقبة عزل الأبواب وإطارات الأبواب أو تقوية وإغلاق إطارات النوافذ. من خلال المسح، يمكنك التحقق من عزل الطابق العلوي تحت السقف (يتم فحص جزء من الغرفة بزاوية). ويفضل أن تكون الكاميرا موجودة في الداخل. يمكن تثبيته بشكل دائم. في هذه الحالة، فإنه يلعب دورا وقائيا. يمكنك نقل الكاميرا من مكان إلى آخر، لكن بشرط أن يكون السقف والنوافذ معزولة بشكل جيد.
ومع ذلك، لا يمكن إجراء التصوير الحراري للزجاج لأن الأشعة تحت الحمراء الصادرة من الكاميرا المستخدمة في المبنى لا تمر عبر زجاج النافذة (تنعكس الأشعة تحت الحمراء من الزجاج كما تنعكس من المرآة).

كيف ينبغي وضع الكاميرا لمراقبة جسم ما؟

للحصول على أفضل مسح حراري، يجب وضع الكاميرا بشكل عمودي على الجسم إن أمكن. التصوير الحراري للسقف من الأرض هراء. للحصول على قراءة أكثر دقة وتفصيلاً للمعلومات، يجب وضع الكاميرا بالقرب من الجسم قدر الإمكان.

الجسور الحرارية. هل تظهر مناطق رطبة جدًا أو مشاكل أخرى في الغرفة؟

يمكن لكاميرا التصوير الحراري أن تكشف بالفعل عن المناطق الرطبة في المبنى. المواد الرطبة أكثر موصلية وستكون لها درجة حرارة مختلفة عن المواد الجافة المماثلة.
كإجراء وقائي، يمكن استخدام كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء لفحص اللوحات الكهربائية لضمان حسن سير التركيبات الكهربائية. سوف تظهر الكاميرا ما إذا كانت هناك مناطق ترتفع فيها درجة الحرارة بشكل غير طبيعي ودرجات حرارة مرتفعة خارجة عن المعايير. سيساعد مسح الشبكات الكهربائية المنزلية على تجنب الحرائق وانقطاع التيار الكهربائي.
كما تستخدم كاميرات التصوير الحراري على نطاق واسع للكشف عن التسربات في شبكات الكهرباء والاتصالات الموجودة تحت الأرضيات. في هذه الحالة، لا يتطلب التشخيص تفكيك الأرضية.

كيفية فك النتائج وكيفية أخذ التحديثات بعين الاعتبار؟

داخل المبنى، تؤخذ في الاعتبار بشكل خاص الاختلافات في درجات الحرارة بين الجدران والسقف. بعض مناطق الغرفة، مثل الزوايا، تكون دائمًا أكثر برودة من المركز. باستخدام جهاز التصوير الحراري، يتم تحديد ما إذا كان هذا الاختلاف مقبولًا (في حدود 2-3 درجات) أو كبيرًا جدًا. على سبيل المثال، إذا كانت درجة حرارة الهواء الخارجي 0 درجة، ودرجة الحرارة الداخلية للجدران 20 درجة، وفي الزوايا 8 أو 12 درجة، فإن الكاميرا تظهر عدم وجود عزل حراري. يتم تحديد جميع الانحرافات المسموح بها في درجة الحرارة في دليل الكاميرا.

ما هو الوقت الأفضل من اليوم لاستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء؟

أفضل وقت لإجراء التصوير الحراري هو الصباح الباكر قبل شروق الشمس. ويمكن أيضًا تنفيذ العمل في المساء حسب الظروف. لكن عليك تجنب الأيام المشمسة جدًا، عندما يصبح سطح السقف والجدران ساخنًا جدًا.

تحت أي ظروف يمكن تشويه قراءات التصوير الحراري السكني؟

تجنب إجراء التصوير الحراري في الهواء الطلق في الضباب الكثيف أو المطر. في هذه الحالة، سيتم امتصاص جزء من الأشعة تحت الحمراء بواسطة جزيئات الماء، وقد يتم تشويه القراءات. وبالإضافة إلى ذلك، لا ينصح بإجراء التصوير الحراري في يوم مشمس، لأن المبنى بأكمله، وخاصة الجانب المشمس، سوف يصبح ساخنا جدا وسوف تكون القيم مشوهة إلى حد كبير.

ما هو الأفضل شراء أو استئجار كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء للتشخيص الذاتي؟

تبدأ أسعار كاميرات الأشعة تحت الحمراء من 60.000 روبل. سيكلف استئجار جهاز تصوير حراري غير مكلف لمدة ثلاثة أيام حوالي 5500 روبل. تبلغ تكلفة التشخيص الكامل الذي يجريه المحترفون حوالي 20000 روبل.