تصویرگرهای حرارتی معادله اصلی عملکرد nsx انواع دستگاه. استفاده صحیح از تصویرگر حرارتی

امروزه احتمالاً همه در مورد چنین دستگاهی به عنوان تصویرگر حرارتی شنیده اند. استثنا، شاید، کودکان کوچک باشند. نکته دیگر این است که تعداد زیادی از کسانی که این دستگاه را "زنده" دیدند، و حتی بیشتر از کسانی که آن را در دست داشتند، وجود نداشتند. اما کسانی نیز هستند که نه تنها آن را نگه داشتند، بلکه نسخه "خانه" خود را از یک تصویرگر حرارتی ایجاد کردند. با این حال، مهم نیست که از چه دسته ای هستید، مقاله ما در هر صورت برای شما جالب خواهد بود. افراد ناآشنا قادر خواهند بود اصل عملکرد یک تصویرگر حرارتی را درک کنند و با تجربه و آس می توانند امکانات جدیدی را برای خود کشف کنند. اما بیایید در مورد همه چیز به ترتیب صحبت کنیم.

تصویرگر حرارتی، که وسیله ای برای اندازه گیری دمای سطح با استفاده از روش غیر تماسی است، می تواند به طور قابل توجهی زندگی را برای نمایندگان بسیاری از حرفه ها آسان تر کند. این دستگاه نسبتاً پیچیده و گران قیمت که در ابتدا برای اهداف نظامی اختراع شد، امروزه با موفقیت در بسیاری از زمینه‌های فعالیت انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، در صنعت - برای نظارت بر تغییرات حرارتی در طول فرآیندهای تکنولوژیکی. در پزشکی - برای تشخیص بیماری ها؛ هنگام شکار پرندگان و حیوانات؛ در ساخت و ساز - برای تعیین مناطق نشت گرما یا، برعکس، مکان هایی برای قرار دادن لوله ها. و این یک سابقه کامل از این دستگاه نیست.

انواع دستگاه ها

تصویرگر حرارتی یک دستگاه محبوب و چند منظوره است که دارای دو گزینه طراحی فنی است:

• ثابت. دستگاه های این دسته برای استفاده در شرکت های صنعتی برای نظارت بر فرآیندهای فناوری در نظر گرفته شده اند. سیستم خنک کننده نیتروژن یک دستگاه نسبتاً رایج است که به چنین تصویرگر حرارتی مجهز است. مشخصات دمای عملیاتی آن بسیار چشمگیر است: از -40 تا +2000 درجه سانتیگراد. این سیستم ها معمولا بر اساس دستگاه هایی هستند که بر روی ماتریس های آشکارسازهای نوری نیمه هادی مونتاژ شده اند.

• قابل حمل (قابل حمل). تحولات نوآورانه این امکان را فراهم کرده است که از استفاده از تجهیزات خنک کننده حجیم دور شده و به سمت تولید تصویرگرهای حرارتی بر اساس میکروبولومترهای سیلیکونی خنک نشده حرکت کنیم. چنین دستگاه هایی تمام مزایای پیشینیان خود را دارند که به عنوان مثال، یک درجه حرارت کوچک در حین اندازه گیری (0.1 درجه سانتیگراد) را شامل می شود. همچنین می توان از یک تصویرگر حرارتی این کلاس برای کارهای ارزیابی پیچیده استفاده کرد که هم به سهولت استفاده و هم قابل حمل بودن دستگاه نیاز دارد. بسیاری از تصویرسازهای حرارتی قابل حمل این قابلیت را دارند که به رایانه شخصی برای پردازش سریع داده ها از آنها متصل شوند.

استفاده از تصویرگر حرارتی در یک منطقه خاص آثار خاصی بر ویژگی های عملیاتی مورد نیاز این دستگاه بر جای می گذارد. بنابراین قبل از خرید این دستگاه باید شرایط استفاده از آن را ارزیابی کنید. دستورالعمل ها به این امر کمک خواهند کرد. تصویرگر حرارتی خریداری شده بدون اطلاع صحیح از دستورالعمل های عملیاتی ممکن است اصلاً با نیازهای شما مطابقت نداشته باشد.به عنوان مثال، تصویرگرهای حرارتی که برای شکار استفاده می شوند باید دارای بدنه آلیاژی سبک مقاوم در برابر ضربه با سطح حفاظت حداقل IP54 باشند.

مطلوب است که یک طرح مونوبلاک با نشان دادن روی منظره یاب و صفحه LCD باشد. و برد قابل مشاهده دوربین های حرارتی شکار باید به 1500 متر برسد، در حالی که در صنعت ساخت و ساز چنین الزاماتی بر روی تصویرگرهای حرارتی اعمال نمی شود.

اصل عملکرد یک تصویرگر حرارتی

عملکرد یک تصویرگر حرارتی بر اساس توانایی هر جسم برای تولید تابش حرارتی (تابش IR) است که شدت آن به طور مستقیم به دمای جسم بستگی دارد. تصویرگر حرارتی پرتوهای مادون قرمز را در فواصل دور تشخیص می دهد و آنها را به شکلی مناسب برای درک انسان تبدیل می کند. تفاوت در تشعشعات حرارتی اشیاء مختلف به شما این امکان را می دهد که در تاریکی، تسکین دهنده ها و همچنین جریان های سرد یا گرم را مشاهده کنید. در این حالت، مناطق با بالاترین درجه حرارت با رنگ قرمز و مناطق با دمای پایین با رنگ مشکی یا آبی نشان داده شده اند.

شما باید تفاوت اساسی بین دستگاه هایی مانند تصویرگر حرارتی و دستگاه دید در شب را درک کنید. تفاوت در توانایی آنها برای دیدن در تاریکی است. یک تصویرگر حرارتی تابش مادون قرمز خود اشیاء را منتقل می کند، در حالی که یک دستگاه دید در شب، تشعشع-روشنایی منعکس شده و تقویت شده را از اشیاء دیگر منتقل می کند. یعنی انجام عملکرد دستگاه دید در شب با تصویرگر حرارتی امکان پذیر است، اما ساخت نقشه حرارتی با استفاده از دستگاه دید در شب امکان پذیر نیست.

الگوریتم عملکرد تصویرگر حرارتی شامل سه مرحله است:

1. تثبیت تابش IR
2. تبدیل آن به مقادیر دما
3. تشکیل یک ترموگرام - یک تصویر حرارتی از یک جسم که توزیع دما را بر روی سطوح اجسام نشان می دهد.

علاوه بر این، این اقدامات فورا انجام می شود.

با وجود اصل عملکرد نسبتاً پیچیده یک تصویرگر حرارتی، طراحی دستگاه قابل حمل خیلی دست و پا گیر نیست.

با این حال، باید در نظر گرفت که برای وضوح کافی تصویر روی صفحه، اپتیک های خاصی حاوی ترکیبی از ژرمانیوم مورد نیاز است. این دقیقاً همان چیزی است که هزینه بالای دستگاه های حرفه ای را تعیین می کند. هزینه آنها به هزاران و گاهی دهها هزار دلار می رسد. موافقم مقدار کم نیست.

قابلیت های بسیار زیاد دوربین های حرارتی مدت هاست که ایده مونتاژ این دستگاه را با دستان خود به بسیاری از جوانان ترغیب کرده است. و خوشبختانه راه هایی وجود دارد که می توانید با دستان خود یک تصویرگر حرارتی بسازید و از چنین هزینه های قابل توجهی جلوگیری کنید. البته اگر دستگاه برای استفاده حرفه ای در نظر گرفته نشده باشد.

ما سه گزینه برای اجرای تصویرگر حرارتی در خانه در زیر ارائه می دهیم - انتخاب کنید که کدام یک را بیشتر دوست دارید. و سنسورهای حرارتی و سایر عناصر دستگاه را می توان به صورت آماده خریداری کرد.

گزینه شماره 1. تصویرگر حرارتی را خودتان از یک دوربین انجام دهید

این روش مبتنی بر این واقعیت است که در ابتدا ماتریس های همه دوربین ها تابش مادون قرمز را کاملاً می گیرند که در واقع برای عملکرد یک تصویرگر حرارتی ضروری است. نکته دیگر این است که سازندگان تجهیزات عکاسی اطمینان حاصل کنند که دستگاه ها همان چیزی را که چشم انسان می بینند. برای انجام این کار، یک فیلتر ویژه در جلوی ماتریس قرار می گیرد که تقریباً تمام تشعشعات IR را جذب یا منعکس می کند - یک "آینه حرارتی" یا آینه داغ. به لطف این فیلتر، منحنی حساسیت ماتریس شبیه به منحنی حساسیت چشم انسان می شود. بنابراین، ساختن یک تصویرگر حرارتی با دستان خود از دوربین آسان است؛ فقط باید دو مرحله را انجام دهید - فیلترهای حرارتی را از دوربین بردارید و به جای آن یک فیلتر طیف مرئی نصب کنید. با این حال، همانطور که تمرین نشان می دهد، دومی همیشه ضروری نیست.

دامنه کاربرد یک تصویرگر حرارتی خانگی

آیا می توان از یک تصویرگر حرارتی ساخته شده به این روش برای نیازهای خانه استفاده کرد؟ کاملا. آیا چنین تصویرگر حرارتی برای ساخت و ساز یا مثلاً شکار مناسب است؟ کاملاً ممکن است. در هر صورت دوستداران تفریحات در فضای باز قطعا این دستگاه را دوست خواهند داشت. با کمک آن می توانید نزدیک شدن حیوانات به کمپ خود را در شب کنترل کنید و همچنین اعضای گروه گمشده را در مه یا ابرهای گرد و غبار جستجو کنید.

اگر یک DSLR غیر ضروری، حدود 40 دلار برای یک فیلتر IR، و تمایل و توانایی جدا کردن دوربین دارید، مطمئناً این گزینه ارزش امتحان کردن را دارد.

گزینه شماره 2. تصویرگر حرارتی را خودتان با استفاده از دماسنج مادون قرمز و برد آردوینو انجام دهید

ایده این روش بسیار ساده است. برای ایجاد یک تصویرگر حرارتی با دستان خود، به یک دماسنج مادون قرمز ارزان قیمت نیاز دارید - این دستگاهی است که می تواند دمای یک نقطه خاص در فضا را در فاصله کوتاه اندازه گیری کند و یک برد آردوینو که از طریق آن آن را به آن متصل می کنیم. LED های RGB از برخی چراغ قوه ها.

برد آردوینو یک ابزار نرم افزاری و سخت افزاری است که برای کاربران غیرحرفه ای طراحی شده است تا سیستم های ساده ای در زمینه اتوماسیون و رباتیک بسازند.

بیایید سیستم را طوری برنامه ریزی کنیم که نور لامپ بسته به خوانش دماسنج، رنگ های متفاوتی پیدا کند. بیایید این کار را به طور سنتی انجام دهیم تا دمای بالا با رنگ قرمز و دمای پایین با آبی مطابقت داشته باشد. بدین ترتیب با نشان دادن چراغ قوه با دماسنج تعبیه شده به سمت هر جسمی، بسته به دمای آن جسم را به طور خودکار با رنگ مناسب روشن می کنیم. اگر یک دوربین به این مجموعه اضافه کنید، نه تنها قادر خواهید بود دمای سطوح اجسام اطراف خود را به صورت رنگی ببینید، بلکه تصاویری بدتر از تصاویری که حتی گران ترین تصویرگرهای حرارتی می توانند می توانند داشته باشند نیز دریافت خواهید کرد. دیدن.

کجا می توان از چنین تصویرگر حرارتی استفاده کرد؟

البته چنین دستگاه هایی مانند دستگاه های حرارتی برای شکار نیستند. ساختن یک دستگاه قدرتمند با دستان خود دشوار است. اما گزینه ارائه شده ممکن است برای نیازهای خانه مفید باشد، به خصوص که هزینه این طراحی خانگی از 50 دلار تجاوز نمی کند.

گزینه شماره 3. تصویرگر حرارتی خانگی بهبود یافته برای عکسبرداری از اشیاء ساکن

این توسعه مرهون تولد دو دانش آموز آلمانی، مکس ریتر و مارک کول است. این ساکنان جوان میندلهایم دستگاهی را اختراع کردند که ساخت آن بسیار آسان بود و در سال 2010 در یک انجمن علم و فناوری برای آن جایزه دریافت کردند.

این دستگاه از دو سروو (برای حرکت افقی و عمودی)، یک کنترلر آردوینو (مسئول پردازش سیگنال و انتقال داده به رایانه شخصی)، یک ماژول سنسور دمای غیر تماسی (به عنوان مثال، MLX90614-BCI)، یک ماژول لیزر یا نشانگر لیزری (منطقه اسکن را نشان می دهد)، محفظه ها و وب کم ها. شما همچنین به دو مقاومت 4.7 کیلو اهم و یک سه پایه نیاز دارید.

دوربین نقش نوعی منظره یاب ناحیه اسکن و همچنین منبع تصویر اصلی را بازی می کند؛ هر وب کم ارزان قیمتی می تواند با این نقش کنار بیاید (هرچه کوچکتر باشد بهتر است).

داده های تولید شده توسط سنسور را می توان با استفاده از گذرگاه های SMBus و PWM خواند. مورد ما همچنین امکان استفاده از یک سنسور با شاخص های BCI را فراهم می کند. منبع تغذیه 3 ولت. شاخص BCI نوع فاکتور فرم را با پیوستی که زاویه دید باریک 5 درجه را فراهم می کند، مشخص می کند.

مونتاژ

• برد آردوینو را در محفظه ای با محفظه باتری قرار می دهیم.
• سروموتور را با استفاده از سوپرچسب یا اپوکسی در فضای خالی جلویی برد ثابت می کنیم.
• سروموتور دوم را در دستگاه چرخان قرار می دهیم و کل سازه را محکم می کنیم.
• دماسنج مادون قرمز را با اتصال Ground به GND، SDA به PIN4، VIN به 3.3V و SCL به PIN5 به آردوینو متصل می کنیم. ما همچنین یک مقاومت 4.7 کیلو اهم نصب خواهیم کرد که SDA را به 3.3 ولت و SCL را به 3.3 ولت متصل می کند.
• ما یک کارت لیزر یا یک نشانگر لیزری را وصل می کنیم. این برای پیگیری موقعیت مکانی است که در حال حاضر از آن اسکن می شود.
• وب کم را طوری نصب می کنیم که جهت آن دقیقاً با جهت سنسور IR و لیزر مطابقت داشته باشد.

همین. شما با دستان خودت تصویرگر حرارتی ساختی!

این برای چه چیز خوب است؟

فرآیند اسکن یک شی و صدور یک نقشه حرارتی حدود یک دقیقه طول می کشد، زیرا سنسور تصویر آینده را نقطه به نقطه اسکن می کند. البته این برای فرآیند شکار کاملاً بی فایده است. با این حال، این تصویرگر حرارتی خانگی یک دستیار عالی برای ساخت و ساز و سایر کارهای تعمیر خواهد بود. به عنوان مثال، می توان از آن به عنوان روشی برای آزمایش گرما در اتصالات الکتریکی یا مجموعه های برق استفاده کرد. این دستگاه به شما امکان می دهد نه تنها یک تصویر حرارتی، بلکه مقادیر کمی دما را نیز مشاهده کنید.

علاوه بر عملکرد آهسته، تصویرگر حرارتی یک ایراد دیگر نیز دارد - آن را محکم به رایانه شخصی متصل می کند، که آن را ضعیف می کند. اما در برخی موارد، قابلیت های دستگاه و هزینه آن کاملاً موجه است - برای همه اجزای آن باید بیش از 200 دلار پرداخت نکنید. ه.

نتیجه گیری

از گزینه هایی که برای مونتاژ تصویرگرهای حرارتی خانگی توضیح دادیم، دو نتیجه نشان می دهد:

1. ساخت یک تصویرگر حرارتی کاملاً امکان پذیر است.
2. یک تصویرگر حرارتی خانگی دامنه کاربرد بسیار محدودی دارد.

بنابراین، اگر برای اهداف جهانی به یک تصویرگر حرارتی نیاز دارید، باید آزمایشات را به تعویق بیندازید و برای تجهیزات باکیفیت هزینه کنید. به همه کسانی که به سادگی عاشق طراحی هستند و از امکانات محصولات خانگی کاملا راضی هستند، می توانیم توصیه هایی را ارائه دهیم - جمع آوری کنید، آزمایش کنید، و ممکن است بتوانید از دستاوردهای گزینه های خانگی که توضیح داده ایم پیشی بگیرید و تصویرگرهای حرارتی بسیار پیشرفته تری را برای شکار با دستان خود ایجاد کنید. به دنبال آن برو!

کسانی که به خصوص با آهن لحیم کاری و پیچ گوشتی راحت نیستند، اما واقعا دوست دارند وقت خود را در طبیعت بگذرانند، و همچنین کسانی که برای مقاصد حرفه ای ممکن است نیاز به تجسم ویژگی های دمایی اجسام در محدوده 0 تا 100 درجه سانتیگراد داشته باشند. توصیه می شود به تجهیزات نیمه حرفه ای آماده توجه کنید. به عنوان مثال، در تلفن های هوشمند دارای تصویرگر حرارتی Flir One.

این دستگاه‌ها می‌توانند به خوبی به شکارچیان و مسافران افراطی خدمت کنند، زیرا راحت، متحرک هستند و می‌توانند در دمای 0 تا 45 درجه سانتی‌گراد و رطوبت اتمسفر بالا کار کنند. و در عین حال هزینه چنین وسیله ای تفاوت چندانی با هزینه های انواع محصولات خانگی ندارد.

تصویرگرهای حرارتی دستگاه هایی هستند که می توانند برای نظارت بر توزیع دمای سطح اندازه گیری شده استفاده شوند. این سطح به صورت یک فیلد رنگی بر روی صفحه نمایش دستگاه نمایش داده می شود. در این زمینه، یک رنگ خاص با دمای خاصی مطابقت دارد. صفحه نمایش محدوده دمای ظاهری را نشان می دهد. وضوح استاندارد جدیدترین دوربین های حرارتی 0.1 درجه است.

در دستگاه های ارزان قیمت، اطلاعات در حافظه دستگاه ذخیره می شود و در صورت لزوم از طریق رایانه خوانده می شود. اغلب، چنین دستگاه هایی همراه با لپ تاپ و یک برنامه ویژه که اطلاعات را از یک تصویرگر حرارتی دریافت می کند، استفاده می شود.

تصویرگرهای حرارتی برای اولین بار در دهه 30 قرن گذشته ظاهر شدند. سیستم های تصویربرداری حرارتی مدرن تنها در دهه 60 شروع به توسعه کردند. گیرنده های تشعشع حرارتی یک عنصر داشتند. تصویر در گیرنده ها با استفاده از جابجایی نقطه ای اپتیک انجام شد. چنین دستگاه هایی کارایی پایینی داشتند و مشاهده تغییرات دما را با سرعت کم ممکن می ساختند.

با توسعه پیشرفت تکنولوژی، سلول هایی که قادر به ذخیره سیگنال نور بودند ظاهر شدند. طراحی تصویرگرهای حرارتی جدید بر اساس ماتریس های حسگر امکان پذیر شده است. از این ماتریس‌ها، سیگنال‌ها به رمزگشا و سپس برای پردازش به پردازنده اصلی دستگاه می‌روند.

در یک توالی مشخص، سیگنال ها بر روی یک ماتریس با توزیع دما با رنگ های تعیین شده متفاوت پخش می شوند. این اصل امکان دستیابی به دستگاه‌های مستقل قابل حملی را فراهم کرده است که قادر به پردازش سریع داده‌ها هستند که امکان نظارت بر تغییرات دما را در زمان واقعی فراهم می‌کند.

یک پیشرفت امیدوارکننده برای تصویرگرهای حرارتی جدید استفاده از بولومترهای خنک نشده است. این اصل مبتنی بر افزایش دقت در محاسبه تغییر مقاومت صفحات نازک تحت تأثیر تابش گرما در کل طیف است. این فناوری در بسیاری از کشورها برای تولید تصویرگرهای حرارتی جدید که الزامات ایمنی و تحرک بالایی دارند، محبوب است. در کشور ما تولید دستگاه های تصویربرداری حرارتی خودمختار با بولومترهای خنک نشده از سال 1386 آغاز شد.

ویژگی های عملیات و طراحی

تابش مادون قرمز توسط سیستم نوری یک تصویرگر حرارتی بر روی گیرنده متمرکز می شود که سیگنالی را به شکل تغییر در مقاومت یا ولتاژ ارائه می دهد.
الکترونیک سیگنال دریافتی از سیستم تصویربرداری حرارتی را ثبت می کند. در نتیجه سیگنال به یک ترموگرام الکترونیکی تبدیل می شود. روی نمایشگر نشان داده می شود.

ترموگرام تصویری از یک جسم است که توسط یک سیستم الکترونیکی پردازش شده است تا آن را روی صفحه نمایش با سایه های رنگی مختلف مربوط به توزیع اشعه مادون قرمز در ناحیه شیء نمایش دهد. در نتیجه، اپراتور یک ترموگرام مربوط به تابش گرمایی که از جسم مورد مطالعه می آید را می بیند.

حساسیت آشکارساز به تابش گرما بستگی به دمای خود و کیفیت خنک کننده دارد. بنابراین، آشکارساز در یک دستگاه خنک کننده مخصوص قرار می گیرد. محبوب ترین نوع خنک کننده نیتروژن مایع است. با این حال، این روش ناخوشایند و نسبتا ابتدایی است.

نوع دیگری از خنک کننده فولادی. اینها نیمه هادی هایی هستند که می توانند هنگام عبور جریان الکتریکی از آنها اختلاف دما را ایجاد کنند و بر اساس اصل یک پمپ حرارتی کار کنند. حساسیت سنسور تصویرگر حرارتی با استفاده از نیمه هادی های حساس ساخته شده از جیوه-کادمیم-تلوریم، آنتی مونید ایندیم و مواد دیگر ایجاد می شود.

قطعات و عناصر تصویرگر حرارتی

هزینه تصویربرداری حرارتی بسیار بالاست. عناصر اصلی آن لنز و ماتریس (گیرنده تشعشع) هستند که 90 درصد هزینه کل دستگاه را تشکیل می دهند. ساخت چنین ماتریس هایی دشوار است. لنز نمی تواند از شیشه ساخته شود، زیرا شیشه اشعه مادون قرمز را منتقل نمی کند. بنابراین از مواد کمیاب گران قیمت (ژرمانیوم) برای لنز استفاده می شود. جستجو برای یافتن سایر مواد ارزان قیمت در حال حاضر در حال انجام است.

سایر اجزای دستگاه عبارتند از:

1 - درپوش لنز
2 - نمایشگر
3 - کنترل
4 - دسته با بند
5 - تصویرگر حرارتی
6 - شروع کنید
7 - لنز
8* — سیستم الکترونیکی
9* - حافظه برای ذخیره اطلاعات
10* - نرم افزار

لنزها

یک تصویرگر حرارتی باید حداقل یک عدسی داشته باشد که بتواند تابش امواج مادون قرمز را روی گیرنده تابش متمرکز کند. سپس گیرنده یک سیگنال الکتریکی ارسال می کند و یک تصویر حرارتی (الکترونیکی) به نام ترموگرام تولید می کند.

اغلب لنزها از ژرمانیوم ساخته می شوند. برای بهینه سازی انتقال نور لنزها، از پوشش های لایه نازک ضد بازتاب استفاده می شود. کیت تصویرگر حرارتی معمولاً شامل یک کیف برای نگهداری و حمل دستگاه و سایر تجهیزات اضافی برای استفاده از دستگاه در شرایط صحرایی است.

نمایش می دهد

الگوی تابش حرارتی بر روی صفحه نمایش کریستال مایع (نمایشگر) نمایش داده می شود. باید روشنایی خوبی داشته باشد و اندازه کافی داشته باشد تا به راحتی تصویر را در شرایط مختلف نور در میدان مشاهده کنید. معمولاً اطلاعات پشتیبانی روی صفحه نمایش وجود دارد. این شامل مقیاس رنگ دما، زمان، تاریخ، شارژ باتری، دمای جسم و سایر اطلاعات مفید است.

مدار پردازش سیگنال و گیرنده تشعشع برای تغییر انتشار نور مادون قرمز به اطلاعات مفید ضروری استفاده می شود. تابش حرارتی یک جسم بر روی یک گیرنده خاص متمرکز می شود. از نیمه هادی ها ساخته شده است. تابش حرارتی یک سیگنال الکتریکی در گیرنده ایجاد می کند. در مرحله بعد، سیگنال وارد مدار الکترونیکی می شود که در داخل دستگاه قرار دارد؛ پس از پردازش سیگنال توسط الکترونیک، یک تصویر حرارتی روی صفحه ظاهر می شود.

کنترل ها

با استفاده از این عناصر، تنظیمات مختلفی در سیستم الکترونیکی انجام می شود تا تصویر تابش حرارتی روی نمایشگر بهینه شود. چنین تنظیماتی به صورت الکترونیکی می‌توانند وسعت رنگ و ترکیب تصویر، فاصله سطح حرارتی را تغییر دهند. دمای پس زمینه منعکس شده و میزان انتشار نیز تنظیم می شود.

ذخیره داده

داده های الکترونیکی دیجیتال که حاوی تصاویر حرارتی و داده های جانبی هستند را می توان بر روی انواع کارت های حافظه الکترونیکی یا دستگاه های انتقال و ذخیره سازی داده ها ذخیره کرد.

اکثر سیستم‌های تصویربرداری حرارتی مادون قرمز قادر به ذخیره متن و داده‌های صوتی و همچنین یک عکس فوری از تصویر هستند که با استفاده از یک دوربین داخلی داخلی که در طیف مرئی انسان کار می‌کند، به دست می‌آید.

ایجاد گزارش و نرم افزار

نرم افزار مورد استفاده در بسیاری از سیستم های تصویربرداری حرارتی مدرن برای اپراتور کاربر پسند و کاربردی است. تصاویر دیجیتال حرارتی و قابل مشاهده در رایانه یا لپ تاپ کپی می شوند. در آنجا، این اطلاعات را می توان با استفاده از پالت های رنگی مختلف تجزیه و تحلیل کرد و تنظیمات دیگری را برای داده های رادیومتریک انجام داد.

همچنین امکان استفاده از گزینه های تحلیل داخلی نیز وجود دارد. تصاویر پردازش شده را می توان در گزارش های نمونه گنجانده یا روی چاپگر چاپ کرد. تصاویر همچنین می توانند از طریق اینترنت برای مشتری ارسال شوند یا به صورت الکترونیکی در رایانه ذخیره شوند.

طبقه بندی

تصویرگرهای حرارتی بر اساس ویژگی های مختلف به انواع مختلفی تقسیم می شوند.

مشاهده ای با توجه به مقیاس رنگی خاص، اشعه مادون قرمز را به نور قابل مشاهده با چشم تبدیل می کند.

اندازه گیری تصویرگرهای حرارتی قادرند دمای جسم مورد بررسی را با تخصیص مقدار سیگنال پیکسل دیجیتال به دمای متناظر مشخصی تعیین کنند. نتیجه تصویری از توزیع دما است.

ثابت تصویرگرهای حرارتی برای استفاده در شرکت های صنعتی استفاده می شود که در آن انطباق با فرآیندهای تکنولوژیکی در محدوده -40 + 2000 درجه نظارت می شود. چنین دستگاه هایی مجهز به خنک کننده نیتروژن برای ایجاد شرایط عادی برای عملکرد تجهیزات گیرنده هستند. چنین سیستم هایی از نسل سوم تصویرگرهای حرارتی ساخته شده بر روی ماتریس های آشکارساز نور نیمه هادی تشکیل شده اند.

قابل حملدستگاه های تصویربرداری حرارتی بر اساس میکروبولومترهای سیلیکونی خنک نشده ساخته می شوند. در نتیجه، امکان کنار گذاشتن استفاده از تجهیزات خنک کننده حجیم و گران قیمت فراهم شد. چنین دستگاه هایی تمام مزایای مدل های ثابت را دارند. علاوه بر این، آنها را می توان در مکان های صعب العبور استفاده کرد. بسیاری از تصویرگرهای حرارتی قابل حمل را می توان برای پردازش اطلاعات به کامپیوتر متصل کرد.

دستگاه های دید در شب اغلب با تصویرگرهای حرارتی اشتباه گرفته می شوند. با این حال، تفاوت زیادی بین آنها وجود دارد. دستگاه دید در شب می تواند در شرایط کم نور کار کند زیرا نور را تقویت می کند. اغلب نوری که وارد لنز می شود، فرد را کور می کند. تصویرگر حرارتی به نور نیاز ندارد، زیرا اصل عملکرد آن بر اساس اشعه مادون قرمز حرارتی است.

دامنه کاربرد تصویرگرهای حرارتی

تصویرگرهای حرارتی در زمینه های مختلف زندگی ما استفاده می شوند. به عنوان مثال از این دستگاه ها در امنیت تأسیسات و اطلاعات نظامی استفاده می شود. در شب فرد از طریق این دستگاه در تاریکی مطلق تا فاصله 300 متری و تجهیزات نظامی تا فاصله 3 کیلومتری قابل مشاهده است.

در حال حاضر، دوربین های فیلمبرداری مایکروویو با خروجی تصویر به کامپیوتر وجود دارد. حساسیت چنین دوربینی چند صدم درجه است. بنابراین، اگر دستگیره در را در شب بگیرید، اثر حرارتی آن برای حدود 30 دقیقه قابل مشاهده خواهد بود.

تصویرگرهای حرارتی نوید زیادی در شناسایی عیوب در تاسیسات مختلف دارند. این زمانی اتفاق می افتد که دمای یک مکان خاص در یک مکانیسم یا دستگاه افزایش یا کاهش یابد. گاهی اوقات عیوب خاص را فقط می توان توسط یک تصویرگر حرارتی تشخیص داد. در نگهدارنده سازه های سنگین (پل ها)، در هنگام پیری ناشی از خستگی فلز و تغییر شکل های ناشی از آن، در برخی نقاط گرمای بیشتری از آنچه که باید تولید می شود. بنابراین، تشخیص عیوب بدون جدا کردن شیء امکان پذیر است.

در نتیجه می توان گفت که از تصویرگرهای حرارتی به عنوان یک کنترل کننده عملیاتی ایمنی تاسیسات استفاده می شود.

تصویرگرهای حرارتی به طور گسترده در پزشکی برای تشخیص آسیب شناسی بیماری های مختلف استفاده می شود. در یک بیمار سالم، دمای بدن به طور متقارن از خط وسط کل بدن توزیع می شود. اگر این تقارن شکسته شود، این یک معیار برای تشخیص بیماری ها با تصویرگر حرارتی است.

ترموگرافی یک روش تشخیصی مدرن در پزشکی است. این روش بر اساس تشخیص اشعه مادون قرمز از بدن انسان بسته به دمای آن است. شدت و توزیع تابش گرما به طور معمول توسط فرآیندهای فیزیولوژیکی عجیبی که در بدن در اندام های عمیق و سطحی رخ می دهد تعیین می شود.

شرایط پاتولوژیک مختلف با عدم تقارن در توزیع دمای بدن مشخص می شود. این در تصویر ترموگرافی منعکس شده است. این واقعیت اهمیت پیش آگهی و تشخیصی مهمی دارد. این توسط بسیاری از مطالعات بالینی اثبات شده است.

دو نوع اصلی ترموگرافی وجود دارد:

1. تله ترموگرافی
2. تماس با ترموگرافی کلستریک.

تله ترموگرافی با تغییر پرتوهای مادون قرمز بدن انسان به سیگنال جریان الکتریکی کار می کند که بر روی صفحه نمایش تصویرگر حرارتی نمایش داده می شود.

ترموگرافی کلستریک تماسی بر اساس اصل خواص نوری کریستال‌های مایع کار می‌کند که با تغییر رنگ به رنگ‌های رنگین کمانی هنگام اعمال بر روی سطوح ساطع می‌شوند. مکان های سردتر آبی و جاهای گرمتر قرمز هستند.

کاربردهای صنعتی

• نظارت بر فرآیندهای تبادل حرارت در سیستم های اگزوز خودرو، موتورها و رادیاتورها.
• بررسی و طراحی سیستم ترمز خودرو.
• کنترل جوش اولتراسونیک
• توسعه سیستم آب و هوای خودرو
• کنترل کیفیت بردهای مدار در الکترونیک
• کنترل حالت جوشکاری
• تشخیص ناهماهنگی شفت ها، بلبرینگ ها، چرخ دنده ها.
• تحلیل تنش فلزی
• نظارت بر عایق و محکم بودن ظروف برای مایعات.
• تعیین خواص عایق حرارتی
• تشخیص اتلاف حرارت در محل
• تشخیص سازه های حصارکشی
• پیشگیری از آتش سوزی.
• تشخیص نشت گاز از خط لوله گاز
• کنترل فرآیندهای تکنولوژیکی
• بررسی تجهیزات الکتریکی
• بررسی عملکرد مسیرهای حرارتی
• شناسایی مکان هایی که هوای سرد در آن نشت می کند.
• کنترل عایق حرارتی خطوط لوله.
• بررسی تجهیزات پر از روغن
• بررسی استاتور ژنراتور
• کنترل گاز و دودکش.

هر جسمی امواج الکترومغناطیسی را در طیف بسیار وسیعی از فرکانس ها، از جمله امواج در طیف مادون قرمز، به اصطلاح "تابش حرارتی" منتشر می کند. در این حالت، شدت تابش حرارتی مستقیماً به دمای جسم بستگی دارد و فقط تا حد بسیار کمی به شرایط نور در محدوده مرئی بستگی دارد. بنابراین، با کمک یک دستگاه تصویربرداری حرارتی، می توان اطلاعات اضافی را که برای چشم انسان و ابزار غیرقابل دسترسی است، در مورد هر جسم مشاهده شده جمع آوری و تجسم کرد. شی مشاهده شده این فرصت‌های منحصربه‌فرد را برای حوزه‌های مختلف فعالیت باز می‌کند: اندازه‌گیری‌های دقیق، کنترل فرآیندهای تکنولوژیکی، و البته - تضمین ایمنی.

اصل عملکرد دستگاه های تصویربرداری حرارتی مدرن بر اساس توانایی برخی مواد برای تشخیص تابش در محدوده مادون قرمز است. با استفاده از یک دستگاه نوری که شامل لنزهایی است که با استفاده از مواد کمیاب شفاف در برابر تابش مادون قرمز (مانند ژرمانیوم) ساخته شده‌اند، تابش حرارتی اجسام بر روی مجموعه‌ای از حسگرهای حساس به تابش فروسرخ پخش می‌شود. در مرحله بعد، ریزمدارهای پیچیده اطلاعات این حسگرها را می خوانند و یک سیگنال ویدئویی تولید می کنند، جایی که رنگ های مختلف تصویر با دمای متفاوت شی مشاهده شده مطابقت دارد. مقیاس مطابقت بین رنگ یک نقطه در تصویر و دمای مطلق جسم مشاهده شده را می توان در بالای کادر نمایش داد. همچنین امکان نشان دادن دمای گرم ترین و سردترین نقاط در تصویر وجود دارد. بسته به مدل، تصویرگرهای حرارتی در اندازه مرحله دمای اندازه گیری شده متفاوت هستند. فناوری های مدرن تشخیص دمای اجسام را با دقت 0.05-0.1 K ممکن می کند.

بسیاری از دستگاه‌های تصویربرداری حرارتی همچنین مجهز به دستگاه‌های حافظه برای ضبط تصویر ویدئویی حاصل از الگوی تابش حرارتی و ریزپردازنده‌های با کارایی بالا هستند که امکان تحلیل لحظه‌ای حداقلی از تصویر تابش مادون قرمز به‌دست‌آمده در نتیجه اسکن را فراهم می‌کنند. غالباً از پیکربندی استفاده مشترک از یک تصویرگر حرارتی و یک دوربین فیلمبرداری استفاده می شود که به طور کلی امکان به دست آوردن تصویری از یک شی را در محدوده "گسترده" طیف ترکیبی مادون قرمز و مرئی و در شرایط نامساعد می دهد. (مثلاً عدم روشنایی جسم) برای مشاهده جسم حداقل در یکی از محدوده ها. محدوده مادون قرمز یا مرئی را می توان بر روی یکدیگر قرار داد یا به طور جداگانه پخش کرد. نرم افزار ویژه به شما امکان می دهد عملکرد مجتمع تصویربرداری حرارتی را پیکربندی کنید و عملکرد تمام دستگاه های موجود در آن را تا حد امکان بهینه سازی کنید.

دقت تصویر و سایر ویژگی های یک تصویرگر حرارتی معمولاً بر اساس دامنه استفاده از آن تعیین می شود. در آزمایشگاه های علمی از طرح های پیچیده تری استفاده می شود که به دلیل تخصص محدود، کمترین گام را در دمای اندازه گیری شده دارند. برای اطمینان از ایمنی در مکان‌های مختلف، مدل‌هایی استفاده می‌شوند که تشعشعات حرارتی را با دقت کمی کمتر ثبت می‌کنند، اما در محدوده فرکانس وسیع‌تر و با دقت بیش از اندازه کافی برای انجام مؤثر عملکردهای خود عمل می‌کنند. در هر صورت، اصل عملکرد یک تصویرگر حرارتی - اندازه گیری و تجسم تابش حرارتی - در همه حوزه های زندگی در جامعه مدرن مورد تقاضا است.

مشخصات فنی تصویرگر حرارتی

مشخصات فنی اصلی یک تصویرگر حرارتی که کارشناسان به آن توجه دارند پارامترهایی مانند نوع ماتریس، فاصله کانونی، حساسیت ماتریس، زوایای دید و محدوده دمای کارکرد است. البته اینها فقط پارامترهای اصلی هستند؛ موارد دیگری نیز وجود دارد.

از آنجایی که برای هر مدل، بر اساس هدف آن، ویژگی ها فردی هستند، می توانید در کاتالوگ ما اطلاعات بیشتری در مورد آنها پیدا کنید.

امروزه احتمالاً همه در مورد چنین دستگاهی به عنوان تصویرگر حرارتی شنیده اند. استثنا، شاید، کودکان کوچک باشند. نکته دیگر این است که تعداد زیادی از کسانی که این دستگاه را "زنده" دیدند، و حتی بیشتر از کسانی که آن را در دست داشتند، وجود نداشتند. اما کسانی نیز هستند که نه تنها آن را نگه داشتند، بلکه نسخه "خانه" خود را از یک تصویرگر حرارتی ایجاد کردند. با این حال، مهم نیست که از چه دسته ای هستید، مقاله ما در هر صورت برای شما جالب خواهد بود. افراد ناآشنا قادر خواهند بود اصل عملکرد یک تصویرگر حرارتی را درک کنند و با تجربه و آس می توانند امکانات جدیدی را برای خود کشف کنند. اما بیایید در مورد همه چیز به ترتیب صحبت کنیم.

تصویرگر حرارتی، که وسیله ای برای اندازه گیری دمای سطح با استفاده از روش غیر تماسی است، می تواند به طور قابل توجهی زندگی را برای نمایندگان بسیاری از حرفه ها آسان تر کند. این دستگاه نسبتاً پیچیده و گران قیمت که در ابتدا برای اهداف نظامی اختراع شد، امروزه با موفقیت در بسیاری از زمینه‌های فعالیت انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، در صنعت - برای نظارت بر تغییرات حرارتی در طول فرآیندهای تکنولوژیکی. در پزشکی - برای تشخیص بیماری ها؛ هنگام شکار پرندگان و حیوانات؛ در ساخت و ساز - برای تعیین مناطق نشت گرما یا، برعکس، مکان هایی برای قرار دادن لوله ها. و این یک سابقه کامل از این دستگاه نیست.

انواع دستگاه ها

تصویرگر حرارتی یک دستگاه محبوب و چند منظوره است که دارای دو گزینه طراحی فنی است:

• ثابت. دستگاه های این دسته برای استفاده در شرکت های صنعتی برای نظارت بر فرآیندهای فناوری در نظر گرفته شده اند. سیستم خنک کننده نیتروژن یک دستگاه نسبتاً رایج است که به چنین تصویرگر حرارتی مجهز است. مشخصات دمای عملیاتی آن بسیار چشمگیر است: از -40 تا +2000 درجه سانتیگراد. این سیستم ها معمولا بر اساس دستگاه هایی هستند که بر روی ماتریس های آشکارسازهای نوری نیمه هادی مونتاژ شده اند.

• قابل حمل (قابل حمل). تحولات نوآورانه این امکان را فراهم کرده است که از استفاده از تجهیزات خنک کننده حجیم دور شده و به سمت تولید تصویرگرهای حرارتی بر اساس میکروبولومترهای سیلیکونی خنک نشده حرکت کنیم. چنین دستگاه هایی تمام مزایای پیشینیان خود را دارند که به عنوان مثال، یک درجه حرارت کوچک در حین اندازه گیری (0.1 درجه سانتیگراد) را شامل می شود. همچنین می توان از یک تصویرگر حرارتی این کلاس برای کارهای ارزیابی پیچیده استفاده کرد که هم به سهولت استفاده و هم قابل حمل بودن دستگاه نیاز دارد. بسیاری از تصویرسازهای حرارتی قابل حمل این قابلیت را دارند که به رایانه شخصی برای پردازش سریع داده ها از آنها متصل شوند.

استفاده از تصویرگر حرارتی در یک منطقه خاص آثار خاصی بر ویژگی های عملیاتی مورد نیاز این دستگاه بر جای می گذارد. بنابراین قبل از خرید این دستگاه باید شرایط استفاده از آن را ارزیابی کنید. دستورالعمل ها به این امر کمک خواهند کرد. تصویرگر حرارتی خریداری شده بدون اطلاع صحیح از دستورالعمل های عملیاتی ممکن است اصلاً با نیازهای شما مطابقت نداشته باشد.به عنوان مثال، تصویرگرهای حرارتی که برای شکار استفاده می شوند باید دارای بدنه آلیاژی سبک مقاوم در برابر ضربه با سطح حفاظت حداقل IP54 باشند.

مطلوب است که یک طرح مونوبلاک با نشان دادن روی منظره یاب و صفحه LCD باشد. و برد قابل مشاهده دوربین های حرارتی شکار باید به 1500 متر برسد، در حالی که در صنعت ساخت و ساز چنین الزاماتی بر روی تصویرگرهای حرارتی اعمال نمی شود.

اصل عملکرد یک تصویرگر حرارتی

عملکرد یک تصویرگر حرارتی بر اساس توانایی هر جسم برای تولید تابش حرارتی (تابش IR) است که شدت آن به طور مستقیم به دمای جسم بستگی دارد. تصویرگر حرارتی پرتوهای مادون قرمز را در فواصل دور تشخیص می دهد و آنها را به شکلی مناسب برای درک انسان تبدیل می کند. تفاوت در تشعشعات حرارتی اشیاء مختلف به شما این امکان را می دهد که در تاریکی، تسکین دهنده ها و همچنین جریان های سرد یا گرم را مشاهده کنید. در این حالت، مناطق با بالاترین درجه حرارت با رنگ قرمز و مناطق با دمای پایین با رنگ مشکی یا آبی نشان داده شده اند.

شما باید تفاوت اساسی بین دستگاه هایی مانند تصویرگر حرارتی و دستگاه دید در شب را درک کنید. تفاوت در توانایی آنها برای دیدن در تاریکی است. یک تصویرگر حرارتی تابش مادون قرمز خود اشیاء را منتقل می کند، در حالی که یک دستگاه دید در شب، تشعشع-روشنایی منعکس شده و تقویت شده را از اشیاء دیگر منتقل می کند. یعنی انجام عملکرد دستگاه دید در شب با تصویرگر حرارتی امکان پذیر است، اما ساخت نقشه حرارتی با استفاده از دستگاه دید در شب امکان پذیر نیست.

الگوریتم عملکرد تصویرگر حرارتی شامل سه مرحله است:

1. تثبیت تابش IR
2. تبدیل آن به مقادیر دما
3. تشکیل یک ترموگرام - یک تصویر حرارتی از یک جسم که توزیع دما را بر روی سطوح اجسام نشان می دهد.

علاوه بر این، این اقدامات فورا انجام می شود.

با وجود اصل عملکرد نسبتاً پیچیده یک تصویرگر حرارتی، طراحی دستگاه قابل حمل خیلی دست و پا گیر نیست.

با این حال، باید در نظر گرفت که برای وضوح کافی تصویر روی صفحه، اپتیک های خاصی حاوی ترکیبی از ژرمانیوم مورد نیاز است. این دقیقاً همان چیزی است که هزینه بالای دستگاه های حرفه ای را تعیین می کند. هزینه آنها به هزاران و گاهی دهها هزار دلار می رسد. موافقم مقدار کم نیست.

قابلیت های بسیار زیاد دوربین های حرارتی مدت هاست که ایده مونتاژ این دستگاه را با دستان خود به بسیاری از جوانان ترغیب کرده است. و خوشبختانه راه هایی وجود دارد که می توانید با دستان خود یک تصویرگر حرارتی بسازید و از چنین هزینه های قابل توجهی جلوگیری کنید. البته اگر دستگاه برای استفاده حرفه ای در نظر گرفته نشده باشد.

ما سه گزینه برای اجرای تصویرگر حرارتی در خانه در زیر ارائه می دهیم - انتخاب کنید که کدام یک را بیشتر دوست دارید. و سنسورهای حرارتی و سایر عناصر دستگاه را می توان به صورت آماده خریداری کرد.

گزینه شماره 1. تصویرگر حرارتی را خودتان از یک دوربین انجام دهید

این روش مبتنی بر این واقعیت است که در ابتدا ماتریس های همه دوربین ها تابش مادون قرمز را کاملاً می گیرند که در واقع برای عملکرد یک تصویرگر حرارتی ضروری است. نکته دیگر این است که سازندگان تجهیزات عکاسی اطمینان حاصل کنند که دستگاه ها همان چیزی را که چشم انسان می بینند. برای انجام این کار، یک فیلتر ویژه در جلوی ماتریس قرار می گیرد که تقریباً تمام تشعشعات IR را جذب یا منعکس می کند - یک "آینه حرارتی" یا آینه داغ. به لطف این فیلتر، منحنی حساسیت ماتریس شبیه به منحنی حساسیت چشم انسان می شود. بنابراین، ساختن یک تصویرگر حرارتی با دستان خود از دوربین آسان است؛ فقط باید دو مرحله را انجام دهید - فیلترهای حرارتی را از دوربین بردارید و به جای آن یک فیلتر طیف مرئی نصب کنید. با این حال، همانطور که تمرین نشان می دهد، دومی همیشه ضروری نیست.

دامنه کاربرد یک تصویرگر حرارتی خانگی

آیا می توان از یک تصویرگر حرارتی ساخته شده به این روش برای نیازهای خانه استفاده کرد؟ کاملا. آیا چنین تصویرگر حرارتی برای ساخت و ساز یا مثلاً شکار مناسب است؟ کاملاً ممکن است. در هر صورت دوستداران تفریحات در فضای باز قطعا این دستگاه را دوست خواهند داشت. با کمک آن می توانید نزدیک شدن حیوانات به کمپ خود را در شب کنترل کنید و همچنین اعضای گروه گمشده را در مه یا ابرهای گرد و غبار جستجو کنید.

اگر یک DSLR غیر ضروری، حدود 40 دلار برای یک فیلتر IR، و تمایل و توانایی جدا کردن دوربین دارید، مطمئناً این گزینه ارزش امتحان کردن را دارد.

گزینه شماره 2. تصویرگر حرارتی را خودتان با استفاده از دماسنج مادون قرمز و برد آردوینو انجام دهید

ایده این روش بسیار ساده است. برای ایجاد یک تصویرگر حرارتی با دستان خود، به یک دماسنج مادون قرمز ارزان قیمت نیاز دارید - این دستگاهی است که می تواند دمای یک نقطه خاص در فضا را در فاصله کوتاه اندازه گیری کند و یک برد آردوینو که از طریق آن آن را به آن متصل می کنیم. LED های RGB از برخی چراغ قوه ها.

برد آردوینو یک ابزار نرم افزاری و سخت افزاری است که برای کاربران غیرحرفه ای طراحی شده است تا سیستم های ساده ای در زمینه اتوماسیون و رباتیک بسازند.

بیایید سیستم را طوری برنامه ریزی کنیم که نور لامپ بسته به خوانش دماسنج، رنگ های متفاوتی پیدا کند. بیایید این کار را به طور سنتی انجام دهیم تا دمای بالا با رنگ قرمز و دمای پایین با آبی مطابقت داشته باشد. بدین ترتیب با نشان دادن چراغ قوه با دماسنج تعبیه شده به سمت هر جسمی، بسته به دمای آن جسم را به طور خودکار با رنگ مناسب روشن می کنیم. اگر یک دوربین به این مجموعه اضافه کنید، نه تنها قادر خواهید بود دمای سطوح اجسام اطراف خود را به صورت رنگی ببینید، بلکه تصاویری بدتر از تصاویری که حتی گران ترین تصویرگرهای حرارتی می توانند می توانند داشته باشند نیز دریافت خواهید کرد. دیدن.

کجا می توان از چنین تصویرگر حرارتی استفاده کرد؟

البته چنین دستگاه هایی مانند دستگاه های حرارتی برای شکار نیستند. ساختن یک دستگاه قدرتمند با دستان خود دشوار است. اما گزینه ارائه شده ممکن است برای نیازهای خانه مفید باشد، به خصوص که هزینه این طراحی خانگی از 50 دلار تجاوز نمی کند.

گزینه شماره 3. تصویرگر حرارتی خانگی بهبود یافته برای عکسبرداری از اشیاء ساکن

این توسعه مرهون تولد دو دانش آموز آلمانی، مکس ریتر و مارک کول است. این ساکنان جوان میندلهایم دستگاهی را اختراع کردند که ساخت آن بسیار آسان بود و در سال 2010 در یک انجمن علم و فناوری برای آن جایزه دریافت کردند.

این دستگاه از دو سروو (برای حرکت افقی و عمودی)، یک کنترلر آردوینو (مسئول پردازش سیگنال و انتقال داده به رایانه شخصی)، یک ماژول سنسور دمای غیر تماسی (به عنوان مثال، MLX90614-BCI)، یک ماژول لیزر یا نشانگر لیزری (منطقه اسکن را نشان می دهد)، محفظه ها و وب کم ها. شما همچنین به دو مقاومت 4.7 کیلو اهم و یک سه پایه نیاز دارید.

دوربین نقش نوعی منظره یاب ناحیه اسکن و همچنین منبع تصویر اصلی را بازی می کند؛ هر وب کم ارزان قیمتی می تواند با این نقش کنار بیاید (هرچه کوچکتر باشد بهتر است).

داده های تولید شده توسط سنسور را می توان با استفاده از گذرگاه های SMBus و PWM خواند. مورد ما همچنین امکان استفاده از یک سنسور با شاخص های BCI را فراهم می کند. منبع تغذیه 3 ولت. شاخص BCI نوع فاکتور فرم را با پیوستی که زاویه دید باریک 5 درجه را فراهم می کند، مشخص می کند.

مونتاژ

• برد آردوینو را در محفظه ای با محفظه باتری قرار می دهیم.
• سروموتور را با استفاده از سوپرچسب یا اپوکسی در فضای خالی جلویی برد ثابت می کنیم.
• سروموتور دوم را در دستگاه چرخان قرار می دهیم و کل سازه را محکم می کنیم.
• دماسنج مادون قرمز را با اتصال Ground به GND، SDA به PIN4، VIN به 3.3V و SCL به PIN5 به آردوینو متصل می کنیم. ما همچنین یک مقاومت 4.7 کیلو اهم نصب خواهیم کرد که SDA را به 3.3 ولت و SCL را به 3.3 ولت متصل می کند.
• ما یک کارت لیزر یا یک نشانگر لیزری را وصل می کنیم. این برای پیگیری موقعیت مکانی است که در حال حاضر از آن اسکن می شود.
• وب کم را طوری نصب می کنیم که جهت آن دقیقاً با جهت سنسور IR و لیزر مطابقت داشته باشد.

همین. شما با دستان خودت تصویرگر حرارتی ساختی!

این برای چه چیز خوب است؟

فرآیند اسکن یک شی و صدور یک نقشه حرارتی حدود یک دقیقه طول می کشد، زیرا سنسور تصویر آینده را نقطه به نقطه اسکن می کند. البته این برای فرآیند شکار کاملاً بی فایده است. با این حال، این تصویرگر حرارتی خانگی یک دستیار عالی برای ساخت و ساز و سایر کارهای تعمیر خواهد بود. به عنوان مثال، می توان از آن به عنوان روشی برای آزمایش گرما در اتصالات الکتریکی یا مجموعه های برق استفاده کرد. این دستگاه به شما امکان می دهد نه تنها یک تصویر حرارتی، بلکه مقادیر کمی دما را نیز مشاهده کنید.

علاوه بر عملکرد آهسته، تصویرگر حرارتی یک ایراد دیگر نیز دارد - آن را محکم به رایانه شخصی متصل می کند، که آن را ضعیف می کند. اما در برخی موارد، قابلیت های دستگاه و هزینه آن کاملاً موجه است - برای همه اجزای آن باید بیش از 200 دلار پرداخت نکنید. ه.

نتیجه گیری

از گزینه هایی که برای مونتاژ تصویرگرهای حرارتی خانگی توضیح دادیم، دو نتیجه نشان می دهد:

1. ساخت یک تصویرگر حرارتی کاملاً امکان پذیر است.
2. یک تصویرگر حرارتی خانگی دامنه کاربرد بسیار محدودی دارد.

بنابراین، اگر برای اهداف جهانی به یک تصویرگر حرارتی نیاز دارید، باید آزمایشات را به تعویق بیندازید و برای تجهیزات باکیفیت هزینه کنید. به همه کسانی که به سادگی عاشق طراحی هستند و از امکانات محصولات خانگی کاملا راضی هستند، می توانیم توصیه هایی را ارائه دهیم - جمع آوری کنید، آزمایش کنید، و ممکن است بتوانید از دستاوردهای گزینه های خانگی که توضیح داده ایم پیشی بگیرید و تصویرگرهای حرارتی بسیار پیشرفته تری را برای شکار با دستان خود ایجاد کنید. به دنبال آن برو!

کسانی که به خصوص با آهن لحیم کاری و پیچ گوشتی راحت نیستند، اما واقعا دوست دارند وقت خود را در طبیعت بگذرانند، و همچنین کسانی که برای مقاصد حرفه ای ممکن است نیاز به تجسم ویژگی های دمایی اجسام در محدوده 0 تا 100 درجه سانتیگراد داشته باشند. توصیه می شود به تجهیزات نیمه حرفه ای آماده توجه کنید. به عنوان مثال، در تلفن های هوشمند دارای تصویرگر حرارتی Flir One.

این دستگاه‌ها می‌توانند به خوبی به شکارچیان و مسافران افراطی خدمت کنند، زیرا راحت، متحرک هستند و می‌توانند در دمای 0 تا 45 درجه سانتی‌گراد و رطوبت اتمسفر بالا کار کنند. و در عین حال هزینه چنین وسیله ای تفاوت چندانی با هزینه های انواع محصولات خانگی ندارد.

با افزایش مداوم هزینه گرمایش خانه، ایده کاهش اتلاف گرما در آن به وجود می آید. در این مورد، یک تصویرگر حرارتی می تواند به یک ابزار ضروری تبدیل شود. اما چگونه می توان از آن استفاده کرد و مهمتر از همه، نتایج را به درستی تفسیر کرد؟ این موضوع توسط نماینده شعبه فرانسوی Trotec که دوربین های مادون قرمز تصویربرداری حرارتی تولید می کند، دیدیر وایگربرت به تفصیل توضیح داده شده است.

در چه نوع اتاقی می توان از تصویرگر حرارتی استفاده کرد؟

دوربین های مادون قرمز حرارتی را می توان در خانه هایی با عایق بندی ضعیف برای تشخیص نشت گرما استفاده کرد. این کار باعث می شود تا عایق کاری با کیفیت بالا برای صرفه جویی در انرژی انجام شود. همچنین می توان از این نوع دوربین برای بررسی نصب صحیح قاب پنجره ها در صورت مشکوک شدن به ایرادات نصب استفاده کرد. به عنوان یک قاعده، این دستگاه تمام تغییرات دما را در سطح دیوارهای یک خانه یا آپارتمان نشان می دهد. علاوه بر این، می توان از یک تصویرگر حرارتی برای بررسی ملک فروخته شده قبل از انجام معامله استفاده کرد.

ترموگرافی خوب هم در داخل و هم در فضای باز با درصد تقریبی 30 درصد عکس های بیرونی تا 70 درصد عکس های داخلی انجام می شود. مهمترین آنها تصاویر داخلی هستند که نزدیکترین آنها به عناصر ترموگرافی است.

تشخیص چگونه انجام می شود؟

دوربین تمام تغییرات دما را روی سطح مواد نشان می دهد. به عنوان مثال می توانید عایق بندی درها و چهارچوب درها و یا تقویت و آب بندی چهارچوب پنجره ها را کنترل کنید. با اسکن می توانید عایق بودن طبقه بالایی زیر سقف را بررسی کنید (بخشی از اتاق به صورت زاویه دار اسکن می شود). ترجیحاً دوربین در داخل خانه قرار گیرد. می توان آن را به طور دائم نصب کرد. در این حالت نقش محافظتی ایفا می کند. می توانید دوربین را از مکانی به مکان دیگر منتقل کنید، اما به شرطی که سقف و پنجره ها به خوبی عایق بندی شده باشند.
با این حال، ترموگرافی شیشه ای را نمی توان انجام داد زیرا تابش مادون قرمز دوربین مورد استفاده در ساختمان از شیشه پنجره عبور نمی کند (اشعه های مادون قرمز از شیشه مانند یک آینه منعکس می شود).

دوربین چگونه باید برای مشاهده یک شی قرار گیرد؟

برای بهترین اسکن حرارتی، دوربین در صورت امکان باید عمود بر جسم قرار گیرد. ترموگرافی سقف از کف مزخرف است. برای خواندن دقیق تر و دقیق تر اطلاعات، دوربین باید تا حد امکان نزدیک به جسم قرار گیرد.

پل های حرارتی آیا آنها مناطقی را نشان می دهند که خیلی مرطوب هستند یا سایر مشکلات اتاق را نشان می دهند؟

یک دوربین تصویربرداری حرارتی در واقع می تواند مناطق مرطوب یک ساختمان را نشان دهد. مواد مرطوب رسانایی بیشتری دارند و دمای متفاوتی نسبت به مواد خشک مشابه خواهند داشت.
به عنوان یک اقدام پیشگیرانه، می توان از یک دوربین مادون قرمز برای بررسی تابلوهای الکتریکی برای اطمینان از عملکرد صحیح تاسیسات الکتریکی استفاده کرد. دوربین نشان می دهد که آیا مناطقی با گرمای بیش از حد غیرعادی و دمای بالا خارج از استانداردها هستند یا خیر. اسکن شبکه های برق خانگی به جلوگیری از آتش سوزی و قطع برق کمک می کند.
دوربین های تصویربرداری حرارتی نیز به طور گسترده ای برای تشخیص نشتی در شبکه های الکتریکی و ارتباطی واقع در زیر طبقات استفاده می شوند. در این مورد، تشخیص نیازی به برچیدن کف ندارد.

چگونه نتایج را رمزگشایی کنیم و چگونه به روز رسانی ها را در نظر بگیریم؟

در داخل ساختمان، تفاوت دما بین دیوارها و سقف به ویژه مورد توجه قرار می گیرد. برخی از قسمت های اتاق، مانند گوشه ها، همیشه سردتر از مرکز هستند. با استفاده از تصویرگر حرارتی مشخص می شود که آیا این اختلاف قابل قبول است (در عرض 2-3 درجه) یا خیلی زیاد است. برای مثال اگر دمای هوای بیرون 0 درجه باشد، دمای داخلی دیوارها 20 درجه و در گوشه ها 8 یا 12 درجه باشد، دوربین عدم عایق حرارتی را نشان می دهد. تمام انحرافات دمایی مجاز در دفترچه راهنمای دوربین مشخص شده است.

چه زمانی از روز برای استفاده از دوربین مادون قرمز بهتر است؟

بهترین زمان برای انجام ترموگرافی صبح زود قبل از طلوع آفتاب است. بسته به شرایط، کار را می توان در عصر نیز انجام داد. اما باید از روزهای خیلی آفتابی که سطح سقف و دیوارها بسیار داغ می شود اجتناب کنید.

تحت چه شرایطی می توان خوانش ترموگرافی مسکونی را تحریف کرد؟

از انجام ترموگرافی در فضای باز در مه غلیظ یا باران خودداری کنید. در این حالت، بخشی از تابش مادون قرمز توسط ذرات آب جذب می شود و ممکن است قرائت ها مخدوش شوند. علاوه بر این، انجام ترموگرافی در یک روز آفتابی توصیه نمی شود، زیرا کل ساختمان، به ویژه سمت آفتابی، بسیار گرم می شود و مقادیر نیز به شدت مخدوش می شوند.

خرید یا اجاره دوربین مادون قرمز برای خود تشخیصی چه چیزی بهتر است؟

قیمت دوربین های مادون قرمز از 60000 روبل شروع می شود. اجاره یک تصویرگر حرارتی ارزان قیمت برای سه روز تقریباً 5500 روبل هزینه خواهد داشت. هزینه تشخیص کامل که توسط متخصصان انجام می شود حدود 20000 روبل است.