Mogućnosti
Jednadžba principa rada termalnih kamera nsx vrste uređaja. Ispravna uporaba termovizijske slike

Jednadžba principa rada termalnih kamera nsx vrste uređaja. Ispravna uporaba termovizijske slike

Danas su vjerojatno svi čuli za takav uređaj kao termovizijska kamera. Iznimka bi, možda, bila mala djeca. Druga stvar je da nema toliko onih koji su ovaj uređaj vidjeli "uživo", a još više onih koji su ga držali u rukama. Ali postoje i oni koji ne samo da su zadržali, već su stvorili vlastitu "kućnu" verziju termovizije. No, bez obzira kojoj kategoriji pripadate, naš će vam članak u svakom slučaju biti zanimljiv. Neupućeni će moći razumjeti princip rada termovizije, a iskusni i asovi moći će otkriti nove mogućnosti za sebe. Ali razgovarajmo o svemu redom.

Termovizijska kamera, kao uređaj za mjerenje površinskih temperatura beskontaktnom metodom, može značajno olakšati život predstavnicima mnogih profesija. U početku izumljen za vojne potrebe, ovaj prilično složen i skup uređaj danas se uspješno koristi u većini područja ljudske djelatnosti. Na primjer, u industriji - za praćenje toplinskih promjena tijekom tehnoloških procesa; u medicini - za dijagnosticiranje bolesti; prilikom lova na ptice i životinje; u građevinarstvu - za određivanje područja propuštanja topline ili, naprotiv, mjesta za polaganje cijevi. A ovo nije potpuna evidencija ovog uređaja.

Vrste uređaja

Termovizijska kamera je toliko popularan i višenamjenski uređaj da ima dvije mogućnosti tehnološkog dizajna:

Stacionarni. Uređaji u ovoj kategoriji namijenjeni su za korištenje u industrijskim poduzećima za nadzor tehnoloških procesa. Sustav hlađenja dušikom prilično je uobičajen uređaj koji je opremljen takvom termalnom slikom. Njegove karakteristike radne temperature su vrlo impresivne: od −40 do +2000 °C. Ti se sustavi obično temelje na uređajima sastavljenima na matricama poluvodičkih fotodetektora.

Prijenosni (prijenosni). Inovativni razvoj omogućio je odmak od upotrebe glomazne opreme za hlađenje, prelazeći na proizvodnju termovizijskih kamera na temelju nehlađenih silicijskih mikrobolometara. Takvi uređaji imaju sve prednosti svojih prethodnika, što uključuje, primjerice, mali temperaturni korak tijekom mjerenja (0,1 °C). Također je moguće koristiti termalnu kameru ove klase za složene poslove procjene koji zahtijevaju jednostavnost upotrebe i prenosivost uređaja. Mnoge prijenosne termalne kamere imaju mogućnost povezivanja s računalom radi brze obrade podataka s njih.

Korištenje termovizije u određenom području ostavlja određene otiske na potrebne radne karakteristike ovog uređaja. Stoga, prije kupnje ovog uređaja, trebali biste procijeniti uvjete pod kojima će se koristiti. Upute će vam pomoći u tome. Termovizijska kamera kupljena bez odgovarajućeg poznavanja uputa za uporabu možda uopće neće odgovarati vašim potrebama. Na primjer, termalna kamera koja se koristi za lov mora imati kućište od lake legure otporno na udarce s razinom zaštite od najmanje IP54.

Poželjno je da to bude monoblok dizajn s indikacijom na tražilu i LCD ekranu. A vidljivi domet lovačkih termovizijskih kamera trebao bi doseći 1500 m, dok se u građevinskoj industriji takvi zahtjevi ne nameću termovizijskim kamerama.

Princip rada termovizijske kamere

Rad termovizijske kamere temelji se na sposobnosti bilo kojeg objekta da stvara toplinsko zračenje (IR zračenje), čiji intenzitet izravno ovisi o temperaturi objekta. Termovizijska kamera detektira infracrvene zrake na velikim udaljenostima, pretvarajući ih u oblik pogodan za ljudsku percepciju. Razlika u toplinskom zračenju različitih objekata omogućuje vam da vidite reljefe u mraku, kao i hladne ili vruće tokove. U ovom slučaju, područja s najvišom temperaturom označena su crvenom bojom, a područja s niskom temperaturom označena su crnom ili plavom bojom.

Trebali biste razumjeti temeljnu razliku između uređaja kao što su termovizijska kamera i uređaj za noćno gledanje. Razlika je u njihovoj sposobnosti da vide u mraku. Termovizijska kamera prenosi vlastito infracrveno zračenje objekata, dok uređaj za noćno gledanje prenosi reflektirano i pojačano zračenje-osvjetljenje od drugih objekata. Odnosno, obavljanje funkcija uređaja za noćno gledanje s termovizijom je moguće, ali izrada toplinske karte pomoću uređaja za noćno gledanje nije.

Algoritam rada termovizije sastoji se od tri faze:

Fiksacija IC zračenja.
Pretvaranje u temperaturne vrijednosti.
Formiranje termograma – toplinske slike objekta koja prikazuje raspodjelu temperature na površinama predmeta.

Štoviše, te se radnje događaju trenutno.

Unatoč prilično složenom principu rada termalne slike, dizajn prijenosnog uređaja nije previše glomazan.

Međutim, treba uzeti u obzir da je za dovoljnu jasnoću slike na ekranu potrebna posebna optika koja sadrži primjesu germanija. Upravo to diktira visoku cijenu profesionalnih uređaja. Njihova cijena iznosi tisuće, a ponekad i desetke tisuća dolara. Slažem se, iznos nije mali.

Ogromne mogućnosti termalnih kamera dugo su inspirirale mnoge mlade ljude na ideju sastavljanja ovog uređaja vlastitim rukama. I, srećom, postoje načini da napravite termoviziju vlastitim rukama i izbjegnete tako značajne troškove. Naravno, ako uređaj nije namijenjen za profesionalne svrhe.

U nastavku predstavljamo tri mogućnosti za implementaciju termovizije kod kuće - odaberite koja vam se najviše sviđa. I senzori za termalne slike i drugi elementi uređaja mogu se kupiti gotovi.

Opcija br. 1. Termovizijska kamera "uradi sam" iz kamere

Ova se metoda temelji na činjenici da u početku matrice svih kamera savršeno hvataju infracrveno zračenje, koje je, zapravo, neophodno za rad termovizije. Druga stvar je da se proizvođači fotografske opreme brinu da uređaji vide isto što i ljudsko oko. Da biste to učinili, ispred matrice se postavlja poseban filter koji apsorbira ili reflektira gotovo svo IR zračenje - "toplinsko zrcalo" ili vruće zrcalo. Zahvaljujući ovom filteru, krivulja osjetljivosti matrice postaje slična krivulji osjetljivosti ljudskog oka. Stoga je lako napraviti termalnu kameru vlastitim rukama od kamere; samo trebate izvršiti dva koraka - ukloniti toplinske filtre iz kamere i umjesto toga instalirati filtar vidljivog spektra. Međutim, kako praksa pokazuje, potonje nije uvijek potrebno.

Opseg primjene domaće termalne slike

Može li se ovako napravljena termovizijska kamera koristiti za kućne potrebe? Dosta. Bi li takva termovizijska kamera bila prikladna za gradnju ili npr. lov? Sasvim moguće. U svakom slučaju, ljubiteljima rekreacije na otvorenom sigurno će se svidjeti ovaj uređaj. Uz njegovu pomoć možete kontrolirati približavanje životinja vašem kampu noću, kao i tražiti izgubljene članove grupe u magli ili oblacima prašine.

Ako imate nepotreban DSLR, oko 40 dolara za IC filter, te želju i mogućnost rastavljanja fotoaparata, onda se ova opcija svakako isplati isprobati.

Opcija br. 2. Termovizijska kamera "uradi sam" pomoću infracrvenog termometra i Arduino ploče

Ideja ove metode je vrlo jednostavna. Da biste vlastitim rukama izradili termoviziju, trebat će vam jeftin infracrveni termometar - to je uređaj koji može mjeriti temperaturu određene točke u prostoru na maloj udaljenosti i Arduino ploču, preko koje ćemo ga spojiti na RGB LED iz neke svjetiljke.

Arduino ploča je softverski i hardverski alat namijenjen neprofesionalnim korisnicima za izgradnju jednostavnih sustava u području automatizacije i robotike.

Programirajmo sustav tako da svjetlo svjetiljke mijenja različite boje ovisno o očitanjima termometra. Učinimo to tradicionalno tako da visoke temperature odgovaraju crvenoj, a niske plavoj boji. Dakle, usmjeravanjem baterijske svjetiljke s ugrađenim termometrom prema bilo kojem predmetu automatski taj predmet osvjetljavamo odgovarajućom bojom, ovisno o njegovoj temperaturi. Dodate li ovom setu kameru, ne samo da ćete moći vidjeti temperaturu površina predmeta oko sebe u boji, nego ćete također dobiti slike koje nisu ništa lošije od onih koje mogu dobiti čak i najskuplje termokamere vidjeti.

Gdje se takva termovizijska kamera može koristiti?

Naravno, takvi uređaji nisu isto što i termovizijske kamere za lov. Teško je napraviti moćan uređaj vlastitim rukama. Ali predstavljena opcija može biti korisna za kućne potrebe, pogotovo jer cijena ovog domaćeg dizajna ne prelazi 50 dolara.

Opcija br. 3. Poboljšana domaća termalna kamera za snimanje statičnih objekata

Razvoj duguje svoje rođenje dvojici njemačkih studenata, Maxu Ritteru i Marku Coleu. Ovi mladi stanovnici Mindelheima izumili su uređaj koji je bio prilično jednostavan za proizvodnju i za to su 2010. godine dobili nagradu na forumu znanosti i tehnologije.

Uređaj se sastoji od dva servo motora (za horizontalno i vertikalno kretanje), Arduino kontrolera (odgovornog za obradu signala i prijenos podataka na računalo), modula beskontaktnog temperaturnog senzora (npr. MLX90614-BCI), laserskog modula ili laserski pokazivač (pokazuje područje skeniranja), kućišta i web kamere. Trebat će vam i dva otpornika od 4,7 kOhm i stativ.

Kamera igra ulogu svojevrsnog tražila područja skeniranja, kao i izvora izvorne slike; svaka jeftina web kamera može se nositi s tom ulogom (što je manja, to bolje).

Podaci koje generira senzor mogu se čitati pomoću SMBus i PWM sabirnica. Naš slučaj također omogućuje korištenje senzora s BCI indeksima. Napajanje 3V. Indeks BCI označava vrstu faktora oblika s dodatkom koji omogućuje uzak kut gledanja od 5°.

Skupština

Arduino ploču stavljamo u kućište s pretincem za baterije.
Servomotor fiksiramo pomoću superljepila ili epoksida u prednji prazan prostor ploče.
Drugi servomotor postavljamo u rotirajući uređaj i učvršćujemo cijelu konstrukciju.
Infracrveni termometar povezujemo s Arduinom spajanjem Ground na GND, SDA na PIN4, VIN na 3.3V i SCL na PIN5. Također ćemo instalirati otpornik od 4,7 kOhm, spajajući SDA na 3,3 V i SCL na 3,3 V.
Spajamo lasersku karticu ili laserski pokazivač. Ovo služi za praćenje s koje se lokacije trenutno skenira.
Web kameru postavljamo tako da njen smjer točno odgovara smjeru IR senzora i lasera.

To je sve. Napravili ste termoviziju vlastitim rukama!

Za što je to dobro?

Proces skeniranja objekta i izdavanja toplinske karte traje oko minutu, jer senzor skenira buduću sliku točku po točku. To je, naravno, apsolutno beskorisno za proces lova. Međutim, ova domaća termovizijska kamera bit će izvrstan pomoćnik za građevinske i druge popravke. Na primjer, može se koristiti kao metoda za ispitivanje topline u električnim spojevima ili energetskim sklopovima. Uređaj vam omogućuje ne samo da vidite toplinsku sliku, već i kvantitativne vrijednosti temperature.

Osim sporog rada, termovizijska kamera ima još jednu manu - tijesno je povezana s računalom, što je čini slabo mobilnom. Ali u nekim su slučajevima mogućnosti uređaja i njegova cijena sasvim opravdani - za sve komponente morat ćete platiti ne više od 200 USD. e.

zaključke

Iz opcija koje smo opisali za sastavljanje kućnih termovizijskih kamera, nameću se dva zaključka:

Sasvim je moguće sami napraviti termoviziju.
Domaća termovizijska kamera ima vrlo uzak opseg primjene.

Stoga, ako vam je potrebna termalna kamera za globalne svrhe, trebali biste odgoditi eksperimente i potrošiti novac na visokokvalitetnu opremu. Svima koji jednostavno vole dizajnirati i koji su prilično zadovoljni mogućnostima domaćih proizvoda, možemo dati savjet - sakupljajte, eksperimentirajte, a možda ćete i nadmašiti postignuća domaćih opcija koje smo opisali i vlastitim rukama stvorite mnogo naprednije termalne slike za lov. Samo naprijed!

Oni kojima lemilica i odvijač nisu osobito ugodni, ali jako vole provoditi vrijeme u prirodi, kao i oni kojima će u profesionalne svrhe možda trebati vizualizirati temperaturna svojstva predmeta u rasponu od 0 do 100 °C, savjetuje se obratiti pozornost na gotovu poluprofesionalnu opremu. Na primjer, na pametnim telefonima s termovizijskom kamerom Flir One.

Ovi uređaji mogu dobro poslužiti lovcima i ekstremnim putnicima, jer su praktični, mobilni i sposobni za rad na temperaturama od 0 do 45 °C i visokoj atmosferskoj vlažnosti. U isto vrijeme, trošak takvog uređaja ne razlikuje se mnogo od troškova svih vrsta domaćih proizvoda.

Termokamere su uređaji koji se koriste za praćenje raspodjele temperature mjerene površine. Ova se površina prikazuje na zaslonu uređaja u obliku polja u boji. U ovom polju određena boja odgovara određenoj temperaturi. Zaslon prikazuje prividni raspon temperature. Standardna razlučivost najnovijih termalnih kamera je 0,1 stupanj.

U jeftinim uređajima informacije se pohranjuju u memoriju uređaja i, ako je potrebno, čitaju putem računala. Najčešće se takvi uređaji koriste zajedno s prijenosnim računalom i posebnim programom koji prima informacije iz termalne slike.

Termokamere su se prvi put pojavile 30-ih godina prošlog stoljeća. Moderni termovizijski sustavi počeli su se razvijati tek 60-ih godina prošlog stoljeća. Prijemnici toplinskog zračenja imali su jedan element. Slika u prijemnicima izvedena je pomakom točke optike. Takvi uređaji imali su niske performanse i omogućili su promatranje promjena temperature s malom brzinom.

S razvojem tehnološkog napretka pojavile su se stanice sposobne pohraniti svjetlosni signal. Postalo je moguće dizajnirati nove termovizijske kamere temeljene na senzorskim matricama. Iz tih matrica signali idu u dekoder, zatim u glavni procesor uređaja na obradu.

U određenom nizu, signali se projiciraju na matricu s raspodjelom temperature s različitim označenim bojama. Ovaj princip je omogućio dobivanje prijenosnih autonomnih uređaja sposobnih za brzu obradu podataka koji omogućuju praćenje promjena temperature u stvarnom vremenu.

Obećavajući razvoj novih termovizijskih kamera je uporaba nehlađenih bolometara. Ovaj princip se temelji na povećanoj točnosti u proračunu promjene otpora tankih ploča pod utjecajem toplinskog zračenja u cijelom spektru. Ova je tehnologija popularna u mnogim zemljama za proizvodnju novih termovizijskih kamera, koje imaju visoke zahtjeve za sigurnost i mobilnost. U našoj zemlji proizvodnja autonomnih termovizijskih kamera s nehlađenim bolometrima započela je 2007. godine.

Značajke rada i dizajna

Infracrveno zračenje fokusira optički sustav termalne slike na prijemnik, koji daje signal u obliku promjene otpora ili napona.
Elektronika registrira primljeni signal iz termovizijskog sustava. Kao rezultat, signal se pretvara u elektronički termogram. Prikazuje se na zaslonu.

Termogram je slika objekta koja je obrađena elektroničkim sustavom kako bi se prikazala na ekranu s različitim nijansama boja koje odgovaraju raspodjeli infracrvenih zraka na području objekta. Kao rezultat toga, operater vidi termogram koji odgovara zračenju topline koja dolazi iz predmeta koji se proučava.

Osjetljivost detektora na toplinsko zračenje ovisi o vlastitoj temperaturi i kvaliteti hlađenja. Zbog toga se detektor postavlja u poseban uređaj za hlađenje. Najpopularnija vrsta hlađenja je tekući dušik. Međutim, ova metoda je nezgodna i prilično primitivna.

Druga vrsta hlađenja čelika. To su poluvodiči koji mogu osigurati temperaturnu razliku kada kroz njih prolazi električna struja, a rade na principu dizalice topline. Osjetljivost senzora termovizije stvara se korištenjem osjetljivih poluvodiča izrađenih od žive, kadmija, telura, indijevog antimonida i drugih materijala.

Dijelovi i elementi termovizijskih kamera

Trošak termalne slike je prilično visok. Njegovi glavni elementi su leća i matrica (prijamnik zračenja), koji čine 90% cijene cijelog uređaja. Takve matrice je teško proizvesti. Leća ne može biti izrađena od stakla, jer staklo ne propušta infracrvene zrake. Stoga se za leće koriste skupi rijetki materijali (germanij). Trenutno je u tijeku potraga za drugim jeftinim materijalima.

Ostale komponente uređaja su:

1 - Poklopac objektiva
2 - Prikaz
3 - Kontrola
4 — Ručka s remenom
5 - Termovizijska kamera
6 - Početak
7 — Objektiv
8* — Elektronički sustav
9* - Memorija za pohranjivanje informacija
10* - Softver

Leće

Termovizijska kamera mora imati barem jednu leću koja je sposobna fokusirati zračenje infracrvenih valova na prijemnik zračenja. Prijemnik zatim šalje električni signal i proizvodi toplinsku (elektroničku) sliku koja se naziva termogram.

Najčešće se leće izrađuju od germanija. Kako bi se optimizirao prijenos svjetla leća, koriste se antirefleksni premazi tankog filma. U kompletu termovizije obično se nalazi torbica za spremanje i nošenje uređaja te ostala dodatna oprema za korištenje uređaja u terenskim uvjetima.

Prikazi

Uzorak toplinskog zračenja prikazuje se na zaslonu (zaslonu) s tekućim kristalima. Trebao bi imati dobru svjetlinu i biti dovoljne veličine za jednostavno gledanje slike pod različitim uvjetima osvjetljenja na terenu. Na ekranu se obično nalaze popratne informacije. To uključuje ljestvicu boja temperature, vrijeme, datum, napunjenost baterije, temperaturu objekta i druge korisne informacije.

Krug za obradu signala i prijemnik zračenja koriste se za modificiranje emisije infracrvenog svjetla u potrebne korisne informacije. Toplinsko zračenje objekta fokusira se na poseban prijemnik. Izrađen je od poluvodiča. Toplinsko zračenje stvara električni signal na prijemniku. Zatim signal ulazi u elektronički sklop koji se nalazi unutar uređaja; nakon što elektronika obradi signal, na ekranu se pojavljuje toplinska slika.

Kontrole

Korištenjem ovih elemenata vrše se različita podešavanja elektroničkog sustava kako bi se optimizirala slika toplinskog zračenja na zaslonu. Takve elektroničke prilagodbe mogu promijeniti raspon boja i fuziju slike, razmak toplinske razine. Reflektirana pozadinska temperatura i emisivnost također se prilagođavaju.

Pohrana podataka

Digitalni elektronički podaci, koji sadrže toplinske slike i pomoćne podatke, mogu se pohraniti na različite vrste elektroničkih memorijskih kartica ili uređaja za prijenos i pohranu podataka.

Većina infracrvenih sustava toplinske slike sposobna je pohraniti prateće tekstualne i glasovne podatke, kao i snimku slike, koja se dobiva korištenjem unutarnje ugrađene kamere koja radi u ljudskom vidljivom spektru.

Izrada izvješća i softver

Softver koji se koristi s mnogim suvremenim sustavima za termoviziju jednostavan je za rukovanje i funkcionalan je za operatera. Termo digitalne i vidljive slike kopiraju se na računalo ili prijenosno računalo. Tamo se ove informacije mogu analizirati korištenjem različitih paleta boja, a mogu se napraviti i druge prilagodbe radiometrijskih podataka.

Također je moguće koristiti ugrađene opcije analize. Obrađene slike mogu se uključiti u uzorke izvješća ili ispisati na pisaču. Slike se kupcu mogu poslati i putem interneta ili elektronički pohraniti na računalo.

Klasifikacija

Termovizijske kamere dijele se na nekoliko tipova na temelju različitih karakteristika.

Promatrački pretvaraju infracrvene zrake u svjetlost vidljivu oku prema posebnoj skali boja.

Mjerenje Termovizijske kamere mogu odrediti temperaturu objekta koji se ispituje dodjeljivanjem vrijednosti signala digitalnog piksela određenoj odgovarajućoj temperaturi. Rezultat je slika raspodjele temperature.

Stacionarni Termovizijske kamere koriste se za upotrebu u industrijskim poduzećima gdje se prati usklađenost s tehnološkim procesima u rasponu od -40 +2000 stupnjeva. Takvi uređaji opremljeni su hlađenjem dušikom kako bi se stvorili normalni uvjeti za rad prijemne opreme. Takvi sustavi sastoje se od termovizijskih kamera treće generacije izrađenih na poluvodičkim fotodetektorskim matricama.

Prijenosni Termovizijski uređaji razvijeni su na temelju nehlađenih silicijskih mikrobolometara. Kao rezultat toga, postalo je moguće napustiti korištenje glomazne i skupe opreme za hlađenje. Takvi uređaji imaju sve prednosti stacionarnih modela. Štoviše, mogu se koristiti na teško dostupnim mjestima. Mnoge prijenosne termalne kamere mogu se spojiti na računalo za obradu informacija.

Uređaji za noćno gledanje često se brkaju s termovizijskim kamerama. Međutim, velika je razlika između njih. Uređaj za noćno gledanje može raditi u uvjetima slabog osvjetljenja jer pojačava svjetlo. Često svjetlost koja ulazi u leću zasljepljuje osobu. Termovizijska kamera ne zahtijeva svjetlo, jer se njen princip rada temelji na toplinskim infracrvenim zrakama.

Područje primjene termovizijskih kamera

Termokamere se koriste u raznim područjima našeg života. Primjerice, ovi se uređaji koriste u osiguranju objekata i vojnoj obavještajnoj službi. Noću se kroz ovaj uređaj može vidjeti osoba u potpunom mraku na udaljenosti do 300 metara, a vojna tehnika može se vidjeti do 3 km.

Trenutno postoje mikrovalne video kamere s izlazom slike na računalo. Osjetljivost takve kamere je nekoliko stotinki stupnja. Stoga, ako noću uhvatite kvaku na vratima, toplinski otisak tada će biti vidljiv oko 30 minuta.

Termovizijske kamere mnogo obećavaju u prepoznavanju kvarova u raznim instalacijama. To se događa kada se temperatura određenog mjesta u mehanizmu ili uređaju poveća ili smanji. Ponekad se određeni nedostaci mogu otkriti samo termovizijom. Na nosivim teškim konstrukcijama (mostovima), tijekom zamornog starenja metala i posljedičnih deformacija, na pojedinim mjestima stvara se više topline nego što bi trebalo. Stoga je moguće dijagnosticirati nedostatke bez rastavljanja predmeta.

Kao rezultat toga, možemo reći da se termovizijske kamere koriste kao operativni regulator sigurnosti objekta.

Termokamere se široko koriste u medicini za dijagnosticiranje patologije raznih bolesti. U zdravog bolesnika tjelesna temperatura je raspoređena simetrično od središnje linije cijelog tijela. Ako je ta simetrija narušena, onda je to kriterij za dijagnostiku bolesti termovizijom.

Termografija je moderna dijagnostička metoda u medicini. Ova se metoda temelji na detektiranju infracrvenog zračenja ljudskog tijela ovisno o njegovoj temperaturi. Intenzitet i raspodjela toplinskog zračenja obično je određena specifičnim fiziološkim procesima koji se u tijelu odvijaju u dubokim i površinskim organima.

Različita patološka stanja karakteriziraju asimetrija u raspodjeli tjelesne temperature. To se odražava na termografskoj slici. Ova činjenica ima važan prognostički i dijagnostički značaj. O tome svjedoče mnoge kliničke studije.

Postoje dvije glavne vrste termografije:

Teletermografija.
Kontaktna kolesterična termografija.

Teletermografija radi modificiranjem infracrvenih zraka iz ljudskog tijela u signal električne struje, koji se prikazuje na zaslonu termalne slike.

Kontaktna kolesterična termografija radi na principu optičkih svojstava tekućih kristala, koja se očituju promjenom boje u dugine boje kada se nanese na emitirajuće površine. Hladnija mjesta su plava, a toplija crvena.

Industrijske primjene

Praćenje procesa izmjene topline u ispušnim sustavima, motorima i hladnjakima vozila.
Provjera i projektiranje kočionog sustava automobila.
Ultrazvučna kontrola zavarivanja.
Razvoj auto klime.
Kontrola kvalitete tiskanih ploča u elektronici.
Kontrola načina zavarivanja.
Detekcija neusklađenosti osovina, ležajeva, zupčanika.
Analiza naprezanja metala.
Praćenje izolacije i nepropusnosti spremnika za tekućine.
Određivanje svojstava toplinske izolacije.
Detekcija gubitka topline u prostorijama.
Dijagnostika ogradnih konstrukcija.
Zaštita od požara.
Detekcija curenja plina iz plinovoda.
Upravljanje tehnološkim procesima.
Provjera električne opreme.
Provjera izvedbe toplinskih trasa.
Identificiranje mjesta gdje curi hladan zrak.
Kontrola toplinske izolacije cjevovoda.
Provjera opreme napunjene uljem.
Provjera statora generatora.
Kontrola plina i dimnjaka.

Svaki objekt emitira elektromagnetske valove u vrlo širokom rasponu frekvencija, uključujući valove u infracrvenom spektru, takozvano "toplinsko zračenje". U ovom slučaju intenzitet toplinskog zračenja izravno ovisi o temperaturi objekta, a samo u vrlo maloj mjeri ovisi o uvjetima osvjetljenja u vidljivom području. Dakle, uz pomoć termovizijskog uređaja mogu se prikupiti i vizualizirati dodatne informacije koje su nedostupne ljudskom oku i instrumentima o bilo kojem promatranom objektu. Termovizijska kamera je uređaj koji vam omogućuje vizualizaciju uzorka toplinskog zračenja promatrani objekt. Time se otvara niz jedinstvenih mogućnosti za različita područja djelovanja: precizna mjerenja, kontrola tehnoloških procesa i naravno – osiguranje sigurnosti.

Princip rada suvremenih termovizijskih kamera temelji se na sposobnosti određenih materijala da detektiraju zračenje u infracrvenom području. Pomoću optičkog uređaja koji uključuje leće izrađene od rijetkih materijala koji su prozirni za infracrveno zračenje (kao što je germanij), toplinsko zračenje objekata projicira se na niz senzora osjetljivih na infracrveno zračenje. Zatim složeni mikrosklopovi čitaju informacije s tih senzora i generiraju video signal, gdje različite boje slike odgovaraju različitim temperaturama promatranog objekta. Ljestvica podudarnosti između boje točke na slici i apsolutne temperature promatranog objekta može se prikazati na vrhu okvira. Također je moguće naznačiti temperature najtoplije i najhladnije točke na slici. Ovisno o modelu, termovizijske kamere razlikuju se po veličini koraka izmjerene temperature. Suvremene tehnologije omogućuju razlikovanje temperature objekata s točnošću od 0,05-0,1 K.

Mnogi termovizijski uređaji također su opremljeni memorijskim uređajima za snimanje dobivene video slike uzorka toplinskog zračenja i mikroprocesorima visokih performansi koji omogućuju minimalnu analitiku slike infracrvenog zračenja dobivene kao rezultat skeniranja u stvarnom vremenu. Vrlo često se koristi konfiguracija zajedničke uporabe termalne slike i video kamere, koja omogućuje, općenito, dobivanje slike objekta u "proširenom" rasponu kombiniranog infracrvenog i vidljivog spektra, iu nepovoljnim uvjetima (primjerice, nedostatak osvjetljenja objekta) za promatranje objekta u barem jednom od raspona. IR ili vidljivi domet mogu se nalagati jedan na drugi ili se emitirati odvojeno. Poseban softver omogućuje vam konfiguriranje rada termovizijskog kompleksa, koordinirajući rad svih uključenih uređaja što je moguće učinkovitije.

Točnost slike i druge karakteristike termovizijske kamere obično se određuju opsegom njezine uporabe. U znanstvenim laboratorijima koriste se složeniji dizajni koji zbog uske specijalizacije imaju najmanji korak u izmjerenoj temperaturi. Kako bi se osigurala sigurnost na raznim mjestima, koriste se modeli koji bilježe toplinsko zračenje s nešto manjom točnošću, ali rade u širem frekvencijskom rasponu i s više nego dovoljnom točnošću za učinkovito obavljanje svojih funkcija. U svakom slučaju, princip rada termovizije - mjerenje i vizualizacija toplinskog zračenja - tražen je u svim sferama života modernog društva.

Tehničke karakteristike termovizijske kamere

Glavne tehničke karakteristike termalne slike na koje stručnjaci obraćaju pažnju su parametri kao što su vrsta matrice, žarišna duljina, osjetljivost matrice, kutovi gledanja i raspon radne temperature. Naravno, ovo su samo glavni parametri, postoje i drugi.

Budući da su za svaki model, ovisno o namjeni, karakteristike individualne, više o njima možete saznati u našem katalogu.

Vrste uređaja

Termovizijska kamera je toliko popularan i višenamjenski uređaj da ima dvije mogućnosti tehnološkog dizajna:

Stacionarni. Uređaji u ovoj kategoriji namijenjeni su za korištenje u industrijskim poduzećima za nadzor tehnoloških procesa. Sustav hlađenja dušikom prilično je uobičajen uređaj koji je opremljen takvom termalnom slikom. Njegove karakteristike radne temperature su vrlo impresivne: od −40 do +2000 °C. Ti se sustavi obično temelje na uređajima sastavljenima na matricama poluvodičkih fotodetektora.

Prijenosni (prijenosni). Inovativni razvoj omogućio je odmak od upotrebe glomazne opreme za hlađenje, prelazeći na proizvodnju termovizijskih kamera na temelju nehlađenih silicijskih mikrobolometara. Takvi uređaji imaju sve prednosti svojih prethodnika, što uključuje, primjerice, mali temperaturni korak tijekom mjerenja (0,1 °C). Također je moguće koristiti termalnu kameru ove klase za složene poslove procjene koji zahtijevaju jednostavnost upotrebe i prenosivost uređaja. Mnoge prijenosne termalne kamere imaju mogućnost povezivanja s računalom radi brze obrade podataka s njih.

Princip rada termovizijske kamere

Algoritam rada termovizije sastoji se od tri faze:

Fiksacija IC zračenja.
Pretvaranje u temperaturne vrijednosti.
Formiranje termograma – toplinske slike objekta koja prikazuje raspodjelu temperature na površinama predmeta.

Štoviše, te se radnje događaju trenutno.

Unatoč prilično složenom principu rada termalne slike, dizajn prijenosnog uređaja nije previše glomazan.

U nastavku predstavljamo tri mogućnosti za implementaciju termovizije kod kuće - odaberite koja vam se najviše sviđa. I senzori za termalne slike i drugi elementi uređaja mogu se kupiti gotovi.

Opcija br. 1. Termovizijska kamera "uradi sam" iz kamere

Opseg primjene domaće termalne slike

Ako imate nepotreban DSLR, oko 40 dolara za IC filter, te želju i mogućnost rastavljanja fotoaparata, onda se ova opcija svakako isplati isprobati.

Opcija br. 2. Termovizijska kamera "uradi sam" pomoću infracrvenog termometra i Arduino ploče

Arduino ploča je softverski i hardverski alat namijenjen neprofesionalnim korisnicima za izgradnju jednostavnih sustava u području automatizacije i robotike.

Gdje se takva termovizijska kamera može koristiti?

Opcija br. 3. Poboljšana domaća termalna kamera za snimanje statičnih objekata

Kamera igra ulogu svojevrsnog tražila područja skeniranja, kao i izvora izvorne slike; svaka jeftina web kamera može se nositi s tom ulogom (što je manja, to bolje).

Skupština

Arduino ploču stavljamo u kućište s pretincem za baterije.
Servomotor fiksiramo pomoću superljepila ili epoksida u prednji prazan prostor ploče.
Drugi servomotor postavljamo u rotirajući uređaj i učvršćujemo cijelu konstrukciju.
Infracrveni termometar povezujemo s Arduinom spajanjem Ground na GND, SDA na PIN4, VIN na 3.3V i SCL na PIN5. Također ćemo instalirati otpornik od 4,7 kOhm, spajajući SDA na 3,3 V i SCL na 3,3 V.
Spajamo lasersku karticu ili laserski pokazivač. Ovo služi za praćenje s koje se lokacije trenutno skenira.
Web kameru postavljamo tako da njen smjer točno odgovara smjeru IR senzora i lasera.

To je sve. Napravili ste termoviziju vlastitim rukama!

Za što je to dobro?

zaključke

Iz opcija koje smo opisali za sastavljanje kućnih termovizijskih kamera, nameću se dva zaključka:

Sasvim je moguće sami napraviti termoviziju.
Domaća termovizijska kamera ima vrlo uzak opseg primjene.

Sa stalnim rastom troškova grijanja doma, javlja se ideja o smanjenju gubitaka topline u njemu. U ovom slučaju termovizijska kamera može postati nezamjenjiv alat. Ali kako ga koristiti i, što je najvažnije, ispravno protumačiti rezultate? To je potanko objasnio predstavnik francuske podružnice Troteca, koja proizvodi termovizijske infracrvene kamere, Didir Vaygerbert.

U kojoj se vrsti prostorije može koristiti termovizijska kamera?

Toplinske infracrvene kamere mogu se koristiti u slabo izoliranim domovima za dijagnosticiranje curenja topline. To će omogućiti visokokvalitetne radove na izolaciji radi uštede energije. Ovaj tip kamere također se može koristiti za provjeru ispravne ugradnje prozorskih okvira ako postoje sumnje na nedostatke u instalaciji. U pravilu, ovaj uređaj pokazuje sve promjene temperature na površini zidova kuće ili stana. Osim toga, termovizijska kamera može se koristiti za provjeru nekretnine koja se prodaje prije sklapanja transakcije.

Dobra termografija radi se i u zatvorenom i na otvorenom s približnim postotkom od 30% fotografija eksterijera do 70% fotografija interijera. Najvažnije su interne slike, koje su najbliže elementima termografije.

Kako se provodi dijagnostika?

Kamera prikazuje sve promjene temperature na površini materijala. Na primjer, možete pratiti izolaciju vrata i okvira vrata ili ojačanje i brtvljenje okvira prozora. Skeniranjem se može provjeriti izolacija gornjeg kata ispod krova (dio prostorije se skenira pod kutom). Poželjno je da se kamera nalazi u zatvorenom prostoru. Može se trajno instalirati. U ovom slučaju igra zaštitnu ulogu. Kameru možete premještati s mjesta na mjesto, ali pod uvjetom da su krov i prozori dobro izolirani.
Međutim, termografiju stakla nije moguće izvesti jer infracrveno zračenje kamere koja se koristi u objektu ne prolazi kroz prozorsko staklo (infracrvene zrake se odbijaju od stakla kao od ogledala).

Kako treba postaviti kameru za promatranje objekta?

Za najbolje toplinsko skeniranje, kameru treba postaviti okomito na objekt ako je moguće. Termografija krova s poda je besmislica. Za točnije i detaljnije očitavanje informacija kameru je potrebno postaviti što bliže objektu.

Toplinski mostovi. Prikazuju li područja koja su prevlažna ili druge probleme u prostoriji?

Termovizijska kamera zapravo može otkriti vlažna područja na zgradi. Vlažni materijal je više vodljiv i imat će drugačiju temperaturu od sličnog suhog materijala.
Kao preventivna mjera, infracrvena kamera može se koristiti za provjeru električnih ploča kako bi se osiguralo ispravno funkcioniranje električnih instalacija. Kamera će pokazati ako postoje područja abnormalnog pregrijavanja i visoke temperature koje su izvan standarda. Skeniranje električnih mreža u kućanstvu pomoći će u izbjegavanju požara i nestanka struje.
Termovizijske kamere također se često koriste za otkrivanje curenja u električnim i komunikacijskim mrežama koje se nalaze ispod podova. U ovom slučaju dijagnostika ne zahtijeva demontažu poda.

Kako dešifrirati rezultate i kako uzeti u obzir ažuriranja?

Unutar objekta posebno se vodi računa o temperaturnim razlikama između zidova i krova. Neki dijelovi sobe, poput kutova, uvijek su hladniji od središta. Termokazom se utvrđuje je li ta razlika prihvatljiva (unutar 2-3 stupnja) ili prevelika. Na primjer, ako je vanjska temperatura zraka 0 stupnjeva, unutarnja temperatura zidova 20 stupnjeva, au kutovima 8 ili 12 stupnjeva, tada kamera pokazuje nedostatak toplinske izolacije. Sva dopuštena odstupanja temperature navedena su u priručniku fotoaparata.

U koje je doba dana najbolje koristiti infracrvenu kameru?

Najbolje vrijeme za provođenje termografije je rano jutro prije izlaska sunca. Radovi se mogu izvoditi i navečer, ovisno o uvjetima. Ali morate izbjegavati previše sunčane dane, kada se površina krova i zidova jako zagrije.

Pod kojim uvjetima očitanja rezidencijalne termografije mogu biti iskrivljena?

Izbjegavajte izvođenje termografije na otvorenom po gustoj magli ili kiši. U tom će slučaju čestice vode apsorbirati dio infracrvenog zračenja, a očitanja mogu biti iskrivljena. Osim toga, nije preporučljivo raditi termografiju na sunčan dan, jer će se cijela zgrada, posebno sunčana strana, jako zagrijati, a vrijednosti će također biti jako izobličene.

Što je bolje kupiti ili unajmiti infracrvenu kameru za samodijagnostiku?

Cijene infracrvenih kamera počinju od 60.000 rubalja. Iznajmljivanje jeftine termalne slike na tri dana koštat će otprilike 5500 rubalja. Trošak kompletne dijagnoze koju provode stručnjaci iznosi oko 20.000 rubalja.