Ջերմային պատկերների գործողության սկզբունքի հավասարումը nsx սարքերի տեսակները. Ջերմային պատկերի ճիշտ օգտագործումը

Այսօր, հավանաբար, բոլորը լսել են այնպիսի սարքի մասին, ինչպիսին է ջերմային պատկերը: Բացառություն, թերեւս, փոքր երեխաները կլինեն։ Ուրիշ բան, որ այս սարքը «կենդանի» տեսածներն այնքան էլ շատ չեն, և առավել ևս նրանք, ովքեր այն իրենց ձեռքում են պահել։ Բայց կան նաև այնպիսիք, ովքեր ոչ միայն պահել են, այլ ստեղծել են ջերմային պատկերի սեփական «տնային» տարբերակը։ Այնուամենայնիվ, անկախ նրանից, թե որ կատեգորիային եք պատկանում, մեր հոդվածը ձեզ ամեն դեպքում հետաքրքիր կլինի։ Չգիտակցվածները կկարողանան հասկանալ ջերմային պատկերիչի աշխատանքի սկզբունքը, իսկ փորձառուներն ու էյսերը կկարողանան բացահայտել իրենց համար նոր հնարավորություններ: Բայց եկեք ամեն ինչի մասին խոսենք հերթականությամբ։

Ջերմապատկերիչը, լինելով ոչ կոնտակտային մեթոդով մակերևույթի ջերմաստիճանը չափելու սարք, կարող է զգալիորեն հեշտացնել բազմաթիվ մասնագիտությունների ներկայացուցիչների կյանքը։ Ի սկզբանե ռազմական նպատակներով հայտնագործված այս բավականին բարդ և թանկարժեք սարքն այսօր հաջողությամբ օգտագործվում է մարդկային գործունեության մեծ մասում: Օրինակ, արդյունաբերության մեջ - վերահսկել ջերմային փոփոխությունները տեխնոլոգիական գործընթացների ընթացքում; բժշկության մեջ - հիվանդությունների ախտորոշման համար; թռչունների և կենդանիների որսի ժամանակ; շինարարության մեջ - որոշել ջերմության արտահոսքի տարածքները կամ, ընդհակառակը, խողովակների տեղադրման վայրերը: Եվ սա այս սարքի ամբողջական պատմությունը չէ:

Սարքերի տեսակները

Ջերմային պատկերիչն այնքան հայտնի և բազմաֆունկցիոնալ սարք է, որ ունի երկու տեխնոլոգիական նախագծման տարբերակ.

• Ստացիոնար. Այս կատեգորիայի սարքերը նախատեսված են արդյունաբերական ձեռնարկություններում օգտագործելու համար՝ տեխնոլոգիական գործընթացները վերահսկելու համար: Ազոտի հովացման համակարգը բավականին տարածված սարք է, որը հագեցած է նման ջերմային պատկերով: Նրա աշխատանքային ջերմաստիճանի բնութագրերը շատ տպավորիչ են՝ −40-ից մինչև +2000 °C: Այս համակարգերը սովորաբար հիմնված են կիսահաղորդչային ֆոտոդետեկտորների մատրիցների վրա հավաքված սարքերի վրա։

• Դյուրակիր (շարժական): Նորարարական զարգացումները հնարավորություն են տվել հեռանալ մեծածավալ հովացման սարքավորումների օգտագործումից՝ անցնելով ջերմային պատկերների արտադրությանը, որոնք հիմնված են չսառեցված սիլիցիումի միկրոբոլոմետրերի վրա: Նման սարքերն ունեն իրենց նախորդների բոլոր առավելությունները, որոնք ներառում են, օրինակ, չափման ժամանակ ջերմաստիճանի փոքր քայլ (0,1 °C): Հնարավոր է նաև օգտագործել այս դասի ջերմային պատկերող սարքը գնահատման բարդ աշխատանքի համար, որը պահանջում է և՛ հեշտ օգտագործման, և՛ սարքի շարժականությունը: Շատ դյուրակիր ջերմային պատկերիչներ ունեն ԱՀ-ին միանալու հնարավորություն՝ դրանցից տվյալների արագ մշակման համար:

Ջերմային պատկերիչի օգտագործումը որոշակի տարածքում որոշակի հետք է թողնում այս սարքի պահանջվող գործառնական բնութագրերի վրա: Հետեւաբար, նախքան այս սարքը գնելը, դուք պետք է գնահատեք այն պայմանները, որոնցում այն ​​կօգտագործվի: Հրահանգները կօգնեն դրան: Առանց շահագործման հրահանգների պատշաճ իմացության գնված ջերմապատկերը կարող է ընդհանրապես չհամապատասխանել ձեր կարիքներին: Օրինակ, որսի համար օգտագործվող ջերմապատկերները պետք է ունենան ազդեցության դիմացկուն թեթև համաձուլվածքի մարմին՝ առնվազն IP54 պաշտպանության մակարդակով:

Ցանկալի է, որ դա լինի մոնոբլոկ դիզայն՝ տեսադաշտի և LCD էկրանի վրա ցուցումով։ Իսկ որսորդական ջերմապատկերների տեսանելի շառավիղը պետք է հասնի 1500 մ-ի, մինչդեռ շինարարության ոլորտում նման պահանջներ չեն դրվում ջերմապատկերների վրա։

Ջերմային պատկերիչի շահագործման սկզբունքը

Ջերմային պատկերիչի աշխատանքը հիմնված է ցանկացած օբյեկտի՝ ջերմային ճառագայթում (IR ճառագայթում) առաջացնելու ունակության վրա, որի ինտենսիվությունը ուղղակիորեն կախված է օբյեկտի ջերմաստիճանից։ Ջերմային պատկերիչը հայտնաբերում է ինֆրակարմիր ճառագայթները մեծ հեռավորությունների վրա՝ դրանք վերածելով մարդու ընկալման համար հարմար ձևի: Տարբեր առարկաների ջերմային ճառագայթման տարբերությունը թույլ է տալիս մթության մեջ տեսնել ռելիեֆներ, ինչպես նաև սառը կամ տաք հոսքեր: Այս դեպքում ամենաբարձր ջերմաստիճանի տարածքները նշվում են կարմիրով, իսկ ցածր ջերմաստիճանը` սև կամ կապույտ:

Դուք պետք է հասկանաք հիմնարար տարբերությունը այնպիսի սարքերի միջև, ինչպիսիք են ջերմային պատկերը և գիշերային տեսողության սարքը: Տարբերությունը նրանց մթության մեջ տեսնելու ունակությունն է: Ջերմային պատկերիչը փոխանցում է օբյեկտների սեփական ինֆրակարմիր ճառագայթումը, մինչդեռ գիշերային տեսողության սարքը փոխանցում է արտացոլված և ուժեղացված ճառագայթային-լուսավորությունը այլ առարկաներից: Այսինքն՝ ջերմային պատկերազարդով գիշերային տեսողության սարքի գործառույթների կատարումը հնարավոր է, իսկ գիշերային տեսողության սարքի միջոցով ջերմային քարտեզ կառուցելը՝ ոչ։

Ջերմային պատկերիչի գործառնական ալգորիթմը բաղկացած է երեք փուլից.

1. IR ճառագայթման ամրագրում:
2. Փոխակերպելով այն ջերմաստիճանի արժեքների:
3. Թերմոգրամի ձևավորում՝ առարկայի ջերմային պատկեր, որը ցուցադրում է ջերմաստիճանի բաշխումը առարկաների մակերեսների վրա։

Ավելին, այդ գործողությունները տեղի են ունենում ակնթարթորեն:

Չնայած ջերմային պատկերիչի աշխատանքի բավականին բարդ սկզբունքին, շարժական սարքի դիզայնը այնքան էլ ծանր չէ:

Այնուամենայնիվ, պետք է հաշվի առնել, որ էկրանին պատկերի բավարար հստակության համար անհրաժեշտ է գերմանիումի խառնուրդ պարունակող հատուկ օպտիկա։ Հենց սա է թելադրում պրոֆեսիոնալ սարքերի բարձր արժեքը: Դրանց արժեքը կազմում է հազարավոր, երբեմն էլ տասնյակ հազարավոր դոլարներ։ Համաձայնեք, գումարը քիչ չէ։

Ջերմապատկերների հսկայական հնարավորությունները վաղուց ոգեշնչել են շատ երիտասարդների այս սարքը սեփական ձեռքերով հավաքելու գաղափարին: Եվ, բարեբախտաբար, կան եղանակներ՝ սեփական ձեռքերով ջերմապատկեր պատրաստելու և նման նշանակալի ծախսերից խուսափելու համար։ Իհարկե, եթե սարքը նախատեսված չէ մասնագիտական ​​նպատակներով օգտագործելու համար:

Ստորև ներկայացնում ենք տանը ջերմային պատկերիչի ներդրման երեք տարբերակ՝ ընտրեք, թե որն է ձեզ ամենաշատը դուր գալիս: Իսկ ջերմային պատկերների և սարքի այլ տարրերի սենսորները կարելի է ձեռք բերել արդեն պատրաստ:

Տարբերակ թիվ 1. Ինքնուրույն ջերմային պատկերող սարք տեսախցիկից

Այս մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ ի սկզբանե բոլոր տեսախցիկների մատրիցաները հիանալի կերպով ֆիքսում են ինֆրակարմիր ճառագայթումը, որն, ըստ էության, անհրաժեշտ է ջերմային պատկերիչի աշխատանքի համար: Մեկ այլ բան այն է, որ լուսանկարչական սարքավորումներ արտադրողները հոգ են տանում, որ սարքերը տեսնեն նույնը, ինչ մարդու աչքը: Դա անելու համար մատրիցայի դիմաց տեղադրվում է հատուկ զտիչ, որը կլանելով կամ արտացոլելով գրեթե ամբողջ IR ճառագայթումը` «ջերմային հայելի» կամ տաք հայելի: Այս ֆիլտրի շնորհիվ մատրիցային զգայունության կորը նմանվում է մարդու աչքի զգայունության կորին: Հետևաբար, հեշտ է ֆոտոխցիկից ձեր սեփական ձեռքերով ջերմային պատկերիչ պատրաստելը, պարզապես անհրաժեշտ է կատարել երկու քայլ՝ հեռացնել ջերմային ֆիլտրերը տեսախցիկից և դրա փոխարեն տեղադրել տեսանելի սպեկտրի ֆիլտր: Սակայն, ինչպես ցույց է տալիս պրակտիկան, վերջինս միշտ չէ, որ անհրաժեշտ է:

Տնական ջերմային պատկերիչի կիրառման շրջանակը

Հնարավո՞ր է տնային կարիքների համար օգտագործել այս ձևով պատրաստված ջերմային պատկերը: Բավականին. Նման ջերմային պատկերը հարմար կլինի՞ շինարարության կամ, օրինակ, որսի համար: Միանգամայն հնարավոր է: Ամեն դեպքում, բացօթյա հանգստի սիրահարներին անպայման դուր կգա այս սարքը։ Նրա օգնությամբ դուք կարող եք գիշերը վերահսկել կենդանիների մոտենալը ձեր ճամբարին, ինչպես նաև որոնել կորած խմբի անդամներին մառախուղի կամ փոշու ամպերի մեջ:

Եթե ​​դուք ունեք անհարկի DSLR, մոտ 40 դոլար IR ֆիլտրի համար և տեսախցիկը ապամոնտաժելու ցանկություն և հնարավորություն, ապա այս տարբերակը, անշուշտ, արժե փորձել:

Տարբերակ թիվ 2. Ինքնուրույն ջերմային պատկերող սարք՝ օգտագործելով ինֆրակարմիր ջերմաչափ և Arduino տախտակ

Այս մեթոդի գաղափարը շատ պարզ է. Ձեր սեփական ձեռքերով ջերմային պատկերիչ ստեղծելու համար ձեզ հարկավոր է էժան ինֆրակարմիր ջերմաչափ. սա մի սարք է, որը կարող է չափել տարածության որոշակի կետի ջերմաստիճանը փոքր հեռավորության վրա, և Arduino տախտակ, որի միջոցով մենք այն միացնելու ենք: RGB LED-ները որոշ լապտերից:

Arduino տախտակը ծրագրային և ապարատային գործիք է, որը նախատեսված է ոչ պրոֆեսիոնալ օգտատերերի համար՝ ավտոմատացման և ռոբոտաշինության ոլորտում պարզ համակարգեր ստեղծելու համար:

Եկեք ծրագրավորենք համակարգը այնպես, որ լամպի լույսը փոխի տարբեր գույներ՝ կախված ջերմաչափի ցուցանիշներից: Եկեք դա անենք ավանդաբար, որպեսզի բարձր ջերմաստիճանը համապատասխանի կարմիրին, իսկ ցածր ջերմաստիճանը համապատասխանի կապույտին։ Այսպիսով, ներկառուցված ջերմաչափով լապտերը ուղղելով ցանկացած օբյեկտի վրա, մենք ավտոմատ կերպով լուսավորում ենք այս առարկան համապատասխան գույնով՝ կախված դրա ջերմաստիճանից։ Եթե ​​այս հավաքածուին ավելացնեք տեսախցիկ, դուք ոչ միայն կկարողանաք գունավոր տեսնել ձեր շուրջը գտնվող առարկաների մակերեսների ջերմաստիճանը, այլև կստանաք պատկերներ, որոնք ոչ ավելի վատն են, քան նույնիսկ ամենաթանկ ջերմային պատկերները: տեսնել.

Որտե՞ղ կարող է օգտագործվել նման ջերմային պատկեր:

Իհարկե, նման սարքերը նույնը չեն, ինչ որսի համար նախատեսված ջերմային պատկերները: Դժվար է սեփական ձեռքերով հզոր սարք պատրաստել։ Բայց ներկայացված տարբերակը կարող է օգտակար լինել տան կարիքների համար, մանավանդ, որ այս տնական դիզայնի արժեքը չի գերազանցում $50-ը:

Տարբերակ թիվ 3. Բարելավված ինքնաշեն ջերմային պատկերիչ՝ ստատիկ առարկաներ նկարահանելու համար

Զարգացումը պայմանավորված է երկու գերմանացի ուսանողների՝ Մաքս Ռիտերին և Մարկ Քոուլին: Մինդելհայմի այս երիտասարդ բնակիչները հայտնագործեցին մի սարք, որը բավականին հեշտ էր արտադրվում և դրա համար մրցանակ ստացան 2010 թվականին գիտության և տեխնոլոգիաների ֆորումում:

Սարքը բաղկացած է երկու սերվոյից (հորիզոնական և ուղղահայաց շարժման համար), Arduino կարգավորիչից (պատասխանատու է ազդանշանի մշակման և համակարգչին տվյալների փոխանցման համար), ոչ կոնտակտային ջերմաստիճանի սենսորային մոդուլից (օրինակ՝ MLX90614-BCI), լազերային մոդուլից կամ լազերային ցուցիչ (ցուցադրելու է սկանավորման տարածքը), պատյաններ և վեբ-տեսախցիկներ: Ձեզ անհրաժեշտ կլինի նաև երկու 4,7 կՕմ դիմադրություն և եռոտանի:

Տեսախցիկը խաղում է սկանավորման տարածքի մի տեսակ տեսադաշտի դեր, ինչպես նաև բնօրինակ պատկերի աղբյուրը, ցանկացած էժան վեբ տեսախցիկ կարող է հաղթահարել այս դերը (որքան փոքր լինի, այնքան լավ):

Սենսորի կողմից ստեղծված տվյալները կարելի է կարդալ SMBus և PWM ավտոբուսների միջոցով: Մեր գործը թույլ է տալիս նաև օգտագործել BCI ինդեքսներով սենսոր: Էլեկտրամատակարարում 3V. BCI ինդեքսը նշանակում է ձևի գործոնի տեսակը կցորդով, որն ապահովում է 5° նեղ դիտման անկյուն:

ժողով

• Մենք Arduino տախտակը տեղադրում ենք մարտկոցի խցիկով պատյանում։
• Մենք ամրացնում ենք սերվոշարժիչը՝ օգտագործելով սուպերսոսինձ կամ էպոքսիդ, տախտակի առջևի դատարկ տարածքում:
• Պտտվող սարքի մեջ տեղադրում ենք երկրորդ սերվոմատորը և ամրացնում ամբողջ կառուցվածքը։
• Մենք ինֆրակարմիր ջերմաչափը միացնում ենք Arduino-ին` Ground-ին միացնելով GND-ին, SDA-ին` PIN4-ին, VIN-ին` 3.3 Վ-ին և SCL-ին` PIN5-ին: Մենք նաև կտեղադրենք 4,7 կՕհմ ռեզիստոր՝ միացնելով SDA-ն 3,3 Վ-ին, իսկ SCL-ը՝ 3,3 Վ-ին:
• Մենք կապում ենք լազերային քարտ կամ լազերային ցուցիչ: Սա հետևելու համար է, թե որ վայրից է ներկայումս սկանավորում:
• Մենք տեղադրում ենք վեբ-տեսախցիկը, որպեսզի դրա ուղղությունը ճիշտ համապատասխանի IR սենսորի և լազերի ուղղությանը:

Այսքանը: Դուք ջերմային պատկերազարդ եք պատրաստել ձեր սեփական ձեռքերով:

Ինչի՞ համար է դա լավ։

Օբյեկտի սկանավորման և ջերմային քարտեզի թողարկման գործընթացը տևում է մոտ մեկ րոպե, քանի որ սենսորը կետ առ կետ սկանավորում է ապագա պատկերը: Սա, իհարկե, բացարձակապես անօգուտ է որսի գործընթացի համար։ Այնուամենայնիվ, այս տնական ջերմային պատկերիչը հիանալի օգնական կլինի շինարարական և այլ վերանորոգման աշխատանքների համար: Օրինակ, այն կարող է օգտագործվել որպես էլեկտրական միացումների կամ հոսանքի հավաքների ջերմության ստուգման մեթոդ: Սարքը թույլ է տալիս տեսնել ոչ միայն ջերմային պատկեր, այլև ջերմաստիճանի քանակական արժեքներ։

Դանդաղ աշխատանքից բացի, ջերմային պատկերիչն ունի ևս մեկ թերություն՝ այն սերտորեն կապված է համակարգչի հետ, ինչը թույլ է տալիս այն վատ շարժունակ լինել: Բայց որոշ դեպքերում սարքի հնարավորությունները և դրա արժեքը միանգամայն արդարացված են. բոլոր բաղադրիչների համար դուք ստիպված կլինեք վճարել ոչ ավելի, քան 200 ԱՄՆ դոլար: ե.

եզրակացություններ

Տնական ջերմային պատկերների հավաքման համար մեր նկարագրած տարբերակներից երկու եզրակացություն է ենթադրվում.

1. Միանգամայն հնարավոր է ինքներդ ջերմապատկեր պատրաստել։
2. Տնական ջերմապատկերիչը կիրառման շատ նեղ շրջանակ ունի:

Հետևաբար, եթե գլոբալ նպատակների համար ջերմային պատկերի սարք է անհրաժեշտ, դուք պետք է հետաձգեք փորձերը և գումար ծախսեք բարձրորակ սարքավորումների վրա: Բոլորին, ովքեր պարզապես սիրում են դիզայնը և գոհ են տնական արտադրանքի հնարավորություններից, մենք կարող ենք խորհուրդներ տալ՝ հավաքել, փորձարկել, և հնարավոր է, որ դուք կարողանաք գերազանցել մեր նկարագրած տնական տարբերակների ձեռքբերումները և ստեղծեք շատ ավելի առաջադեմ ջերմային պատկերներ ձեր սեփական ձեռքերով որսի համար: Գնացեք դրա համար:

Նրանք, ովքեր առանձնապես հարմարավետ չեն զոդման երկաթի և պտուտակահանի հետ, բայց իսկապես սիրում են ժամանակ անցկացնել բնության գրկում, ինչպես նաև նրանց, ովքեր մասնագիտական ​​նպատակներով կարող են պատկերացնել 0-ից մինչև 100 °C առարկաների ջերմաստիճանի հատկությունները, խորհուրդ է տրվում ուշադրություն դարձնել պատրաստի կիսապրոֆեսիոնալ սարքավորումներին։ Օրինակ՝ Flir One ջերմապատկերով սմարթֆոնների վրա:

Այս սարքերը կարող են լավ ծառայել որսորդներին և էքստրեմալ ճանապարհորդներին, քանի որ դրանք հարմար են, շարժական և ունակ են աշխատել 0-ից 45 °C ջերմաստիճանի և մթնոլորտի բարձր խոնավության պայմաններում: Եվ միևնույն ժամանակ, նման սարքի արժեքը առանձնապես չի տարբերվում բոլոր տեսակի տնական արտադրանքի ծախսերից։

Ջերմային պատկերները սարքեր են, որոնք կարող են օգտագործվել չափված մակերեսի ջերմաստիճանի բաշխումը վերահսկելու համար: Այս մակերեսը ցուցադրվում է սարքի էկրանին գունային դաշտի տեսքով: Այս դաշտում որոշակի գույնը համապատասխանում է որոշակի ջերմաստիճանի: Էկրանը ցուցադրում է ակնհայտ ջերմաստիճանի միջակայքը: Վերջին ջերմային պատկերների ստանդարտ լուծումը 0,1 աստիճան է:

Էժան սարքերում տեղեկատվությունը պահվում է սարքի հիշողության մեջ և, անհրաժեշտության դեպքում, կարդացվում է համակարգչի միջոցով: Ամենից հաճախ նման սարքերը օգտագործվում են նոութբուքի և հատուկ ծրագրի հետ միասին, որը տեղեկատվություն է ստանում ջերմային պատկերիչից:

Ջերմապատկերներն առաջին անգամ հայտնվել են անցյալ դարի 30-ական թվականներին։ Ժամանակակից ջերմային պատկերման համակարգերը սկսեցին զարգանալ միայն 60-ական թվականներին։ Ջերմային ճառագայթման ընդունիչներն ունեին մեկ տարր. Ստացողների պատկերն իրականացվել է օպտիկայի կետային տեղաշարժի միջոցով: Նման սարքերն ունեին ցածր արտադրողականություն և թույլ էին տալիս ցածր արագությամբ դիտարկել ջերմաստիճանի փոփոխությունները։

Տեխնոլոգիական առաջընթացի զարգացման հետ մեկտեղ հայտնվեցին լուսային ազդանշան պահելու ունակ բջիջներ։ Սենսորային մատրիցների հիման վրա հնարավոր է դարձել նախագծել նոր ջերմային պատկերներ։ Այս մատրիցներից ազդանշաններն անցնում են ապակոդավորիչ, այնուհետև՝ սարքի հիմնական պրոցեսոր՝ մշակման համար։

Որոշակի հաջորդականությամբ ազդանշանները նախագծվում են տարբեր նշանակված գույներով ջերմաստիճանի բաշխմամբ մատրիցայի վրա: Այս սկզբունքը հնարավորություն է տվել ձեռք բերել շարժական ինքնավար սարքեր, որոնք կարող են արագ մշակել տվյալները, որոնք թույլ են տալիս իրական ժամանակում վերահսկել ջերմաստիճանի փոփոխությունները:

Նոր ջերմային պատկերների համար խոստումնալից զարգացումը չսառեցված բոլոմետրերի օգտագործումն է: Այս սկզբունքը հիմնված է ողջ սպեկտրում ջերմային ճառագայթման ազդեցության տակ բարակ թիթեղների դիմադրության փոփոխության հաշվարկի վրա: Այս տեխնոլոգիան շատ երկրներում տարածված է նոր ջերմային պատկերող սարքերի արտադրության համար, որոնք ունեն անվտանգության և շարժունակության բարձր պահանջներ: Մեր երկրում չսառեցված բոլոմետրերով ինքնավար ջերմապատկերիչների արտադրությունը սկսվել է 2007թ.

Գործողության և դիզայնի առանձնահատկությունները

Ինֆրակարմիր ճառագայթումը կենտրոնանում է ջերմային պատկերիչի օպտիկական համակարգի կողմից ընդունիչի վրա, որն ազդանշան է տալիս դիմադրության կամ լարման փոփոխության տեսքով:
Electronics-ը գրանցում է ջերմային պատկերման համակարգից ստացված ազդանշանը: Արդյունքում ազդանշանը վերածվում է էլեկտրոնային թերմոգրամի։ Այն ցուցադրվում է էկրանին:

Թերմոգրամը առարկայի պատկեր է, որը մշակվել է էլեկտրոնային համակարգի կողմից՝ այն էկրանին ցուցադրելու տարբեր գունային երանգներով, որոնք համապատասխանում են օբյեկտի տարածքում ինֆրակարմիր ճառագայթների բաշխմանը: Արդյունքում օպերատորը տեսնում է ուսումնասիրվող օբյեկտից եկող ջերմության ճառագայթմանը համապատասխան ջերմագրա։

Դետեկտորի զգայունությունը ջերմային ճառագայթման նկատմամբ կախված է սեփական ջերմաստիճանից և հովացման որակից: Հետեւաբար, դետեկտորը տեղադրվում է հատուկ հովացման սարքի մեջ: Սառեցման ամենատարածված տեսակը հեղուկ ազոտն է: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը անհարմար է և բավականին պարզունակ:

Պողպատե հովացման մեկ այլ տեսակ: Սրանք կիսահաղորդիչներ են, որոնք կարող են ապահովել ջերմաստիճանի տարբերություն, երբ էլեկտրական հոսանք է անցնում դրանց միջով և գործում են ջերմային պոմպի սկզբունքով: Ջերմապատկերի սենսորի զգայունությունը ստեղծվում է սնդիկ-կադմիում-տելուրիում, ինդիումի հակամոնիդից և այլ նյութերից պատրաստված զգայուն կիսահաղորդիչների միջոցով:

Ջերմային պատկերի մասեր և տարրեր

Ջերմապատկերի արժեքը բավականին բարձր է։ Դրա հիմնական տարրերն են ոսպնյակը և մատրիցը (ճառագայթման ընդունիչ), որոնք կազմում են ամբողջ սարքի արժեքի 90%-ը։ Նման մատրիցները դժվար է արտադրել: Ոսպնյակը չի կարող լինել ապակուց, քանի որ ապակին չի փոխանցում ինֆրակարմիր ճառագայթները: Հետեւաբար, ոսպնյակների համար օգտագործվում են թանկարժեք հազվագյուտ նյութեր (գերմանիում): Այլ ոչ թանկարժեք նյութերի որոնողական աշխատանքներն այս պահին շարունակվում են։

Սարքի մյուս բաղադրիչներն են.

1 - Ոսպնյակի գլխարկ
2 - Ցուցադրում
3 - վերահսկում
4 — Բռնակ ժապավենով
5 - Ջերմային պատկերիչ
6 - սկիզբ
7 - Ոսպնյակներ
8* — Էլեկտրոնային համակարգ
9* - Հիշողություն տեղեկատվության պահպանման համար
10* - Ծրագրային ապահովում

Ոսպնյակներ

Ջերմապատկերիչը պետք է ունենա առնվազն մեկ ոսպնյակ, որն ի վիճակի լինի կենտրոնացնել ինֆրակարմիր ալիքների ճառագայթումը ճառագայթման ընդունիչի վրա: Ստացողն այնուհետև ուղարկում է էլեկտրական ազդանշան և արտադրում է ջերմային (էլեկտրոնային) պատկեր, որը կոչվում է թերմոգրամ:

Ամենից հաճախ ոսպնյակները պատրաստվում են գերմանից: Ոսպնյակների լույսի փոխանցումը օպտիմալացնելու համար օգտագործվում են հակառեֆլեկտիվ բարակ թաղանթային ծածկույթներ: Ջերմապատկերների հավաքածուն սովորաբար ներառում է սարքը պահելու և տեղափոխելու պատյան և այլ լրացուցիչ սարքավորումներ՝ սարքը դաշտային պայմաններում օգտագործելու համար:

Ցուցադրումներ

Ջերմային ճառագայթման օրինաչափությունը ցուցադրվում է հեղուկ բյուրեղյա էկրանի վրա (էկրան): Այն պետք է ունենա լավ պայծառություն և լինի բավարար չափի, որպեսզի հեշտությամբ դիտի պատկերը դաշտի տարբեր լուսավորության պայմաններում: Սովորաբար էկրանին աջակցող տեղեկատվություն կա: Սա ներառում է ջերմաստիճանի գունային սանդղակ, ժամը, ամսաթիվը, մարտկոցի լիցքը, օբյեկտի ջերմաստիճանը և այլ օգտակար տեղեկություններ:

Ազդանշանների մշակման միացում և ճառագայթման ընդունիչ օգտագործվում են ինֆրակարմիր լույսի արտանետումը անհրաժեշտ օգտակար տեղեկատվության փոփոխելու համար: Օբյեկտի ջերմային ճառագայթումը կենտրոնացված է հատուկ ընդունիչի վրա: Այն պատրաստված է կիսահաղորդիչներից։ Ջերմային ճառագայթումը ստացողի մոտ էլեկտրական ազդանշան է ստեղծում: Այնուհետև ազդանշանը մտնում է սարքի ներսում գտնվող էլեկտրոնային միացում, էլեկտրոնիկայի կողմից ազդանշանը մշակելուց հետո էկրանին հայտնվում է ջերմային պատկեր:

Կառավարում

Օգտագործելով այս տարրերը, էլեկտրոնային համակարգում կատարվում են տարբեր ճշգրտումներ՝ էկրանի վրա ջերմային ճառագայթման պատկերը օպտիմալացնելու համար: Էլեկտրոնային եղանակով նման ճշգրտումները կարող են փոխել գունային գամման և պատկերի միաձուլումը, ջերմային մակարդակի տարածությունը: Ֆոնի արտացոլված ջերմաստիճանը և արտանետումը նույնպես ճշգրտվում են:

Տվյալների պահեստ

Թվային էլեկտրոնային տվյալները, որոնք պարունակում են ջերմային պատկերներ և օժանդակ տվյալներ, կարող են պահվել տարբեր տեսակի էլեկտրոնային հիշողության քարտերի կամ տվյալների փոխանցման և պահպանման սարքերի վրա:

Ինֆրակարմիր ջերմային պատկերման համակարգերից շատերն ի վիճակի են պահպանել օժանդակ տեքստային և ձայնային տվյալներ, ինչպես նաև պատկերի լուսանկար, որը ստացվում է մարդու տեսանելի սպեկտրում գործող ներքին ներկառուցված տեսախցիկի միջոցով:

Հաշվետվության ստեղծում և ծրագրակազմ

Ժամանակակից ջերմային պատկերման համակարգերի հետ օգտագործվող ծրագրակազմը հարմար է և ֆունկցիոնալ օպերատորի համար: Ջերմային թվային և տեսանելի պատկերները պատճենվում են համակարգչին կամ նոութբուքին: Այնտեղ այս տեղեկատվությունը կարող է վերլուծվել՝ օգտագործելով տարբեր գունային գունապնակներ, և կարող են կատարվել ռադիոմետրիկ տվյալների այլ ճշգրտումներ:

Հնարավոր է նաև օգտագործել ներկառուցված վերլուծության տարբերակներ: Մշակված պատկերները կարող են ներառվել նմուշային հաշվետվություններում կամ տպագրվել տպիչի վրա: Պատկերները հաճախորդին կարող են ուղարկվել նաև ինտերնետի միջոցով, կամ էլեկտրոնային եղանակով պահպանել համակարգչում:

Դասակարգում

Ջերմային պատկերները բաժանվում են մի քանի տեսակների՝ տարբեր բնութագրերի հիման վրա:

Դիտորդական ինֆրակարմիր ճառագայթները վերածում են աչքի համար տեսանելի լույսի՝ ըստ հատուկ գունային սանդղակի:

Չափում Ջերմային պատկերիչները կարող են որոշել հետազոտվող օբյեկտի ջերմաստիճանը՝ թվային պիքսելային ազդանշանի արժեքը որոշակի համապատասխան ջերմաստիճանի վերագրելով: Արդյունքը ջերմաստիճանի բաշխման պատկերն է:

Ստացիոնար Ջերմային պատկերները օգտագործվում են արդյունաբերական ձեռնարկություններում օգտագործելու համար, որտեղ տեխնոլոգիական գործընթացներին համապատասխանությունը վերահսկվում է -40 +2000 աստիճանի սահմաններում: Նման սարքերը հագեցված են ազոտային սառեցմամբ՝ ընդունող սարքավորումների շահագործման համար նորմալ պայմաններ ստեղծելու համար: Նման համակարգերը բաղկացած են 3-րդ սերնդի ջերմային պատկերողներից, որոնք պատրաստված են կիսահաղորդչային ֆոտոդետեկտորային մատրիցների վրա:

ԴյուրակիրՋերմային պատկերման սարքերը մշակվել են չսառեցված սիլիկոնային միկրոբոլոմետրերի հիման վրա: Արդյունքում հնարավոր եղավ հրաժարվել մեծածավալ և թանկարժեք հովացման սարքավորումների օգտագործումից։ Նման սարքերն ունեն ստացիոնար մոդելների բոլոր առավելությունները: Ավելին, դրանք կարող են օգտագործվել դժվար հասանելի վայրերում։ Բազմաթիվ շարժական ջերմային պատկերներ կարող են միացված լինել համակարգչին՝ տեղեկատվության մշակման համար:

Գիշերային տեսողության սարքերը հաճախ շփոթում են ջերմային պատկերների հետ: Այնուամենայնիվ, նրանց միջև մեծ տարբերություն կա. Գիշերային տեսողության սարքը կարող է աշխատել ցածր լույսի պայմաններում, քանի որ այն ուժեղացնում է լույսը: Հաճախ ոսպնյակի մեջ մտնող լույսը կուրացնում է մարդուն։ Ջերմային պատկերիչը լույս չի պահանջում, քանի որ դրա գործողության սկզբունքը հիմնված է ջերմային ինֆրակարմիր ճառագայթների վրա:

Ջերմապատկերների կիրառման շրջանակը

Ջերմային պատկերները օգտագործվում են մեր կյանքի տարբեր ոլորտներում: Օրինակ, այդ սարքերը օգտագործվում են օբյեկտների անվտանգության և ռազմական հետախուզության մեջ: Գիշերը այս սարքի միջոցով մարդուն կարելի է տեսնել լիակատար մթության մեջ՝ մինչև 300 մետր հեռավորության վրա, իսկ ռազմական տեխնիկան՝ մինչև 3 կմ։

Ներկայումս կան միկրոալիքային տեսախցիկներ, որոնք պատկերված են համակարգչում: Նման տեսախցիկի զգայունությունը աստիճանի մի քանի հարյուրերորդական է: Հետևաբար, եթե գիշերը բռնեք դռան բռնակից, ապա ջերմային դրոշմը տեսանելի կլինի մոտ 30 րոպե:

Ջերմային պատկերները մեծ խոստումներ ունեն տարբեր տեղակայանքների թերությունները հայտնաբերելու հարցում: Դա տեղի է ունենում, երբ մեխանիզմի կամ սարքի որոշակի վայրի ջերմաստիճանը բարձրանում կամ նվազում է: Երբեմն որոշ թերություններ կարող են հայտնաբերվել միայն ջերմային պատկերի միջոցով: Ծանր կառույցների (կամուրջների) վրա, մետաղի հոգնածության ծերացման և դրա հետևանքով առաջացած դեֆորմացիաների ժամանակ, որոշ տեղերում ավելի շատ ջերմություն է առաջանում, քան պետք է լինի: Հետեւաբար, հնարավոր է ախտորոշել թերությունները առանց օբյեկտի ապամոնտաժման:

Արդյունքում, կարելի է ասել, որ ջերմային պատկերները օգտագործվում են որպես օբյեկտի անվտանգության գործառնական վերահսկիչ:

Բժշկության մեջ ջերմային պատկերները լայնորեն կիրառվում են տարբեր հիվանդությունների պաթոլոգիաների ախտորոշման համար։ Առողջ հիվանդի մոտ մարմնի ջերմաստիճանը սիմետրիկորեն բաշխվում է ամբողջ մարմնի միջին գծից: Եթե ​​այս համաչափությունը խախտված է, ապա սա ջերմային պատկերի միջոցով հիվանդությունների ախտորոշման չափանիշ է։

Թերմոգրաֆիան բժշկության մեջ ժամանակակից ախտորոշիչ մեթոդ է։ Այս մեթոդը հիմնված է մարդու մարմնի ինֆրակարմիր ճառագայթման հայտնաբերման վրա՝ կախված նրա ջերմաստիճանից: Ջերմային ճառագայթման ինտենսիվությունը և բաշխումը սովորաբար որոշվում է հատուկ ֆիզիոլոգիական գործընթացներով, որոնք տեղի են ունենում մարմնում խորը և մակերեսային օրգաններում:

Տարբեր պաթոլոգիական պայմանները բնութագրվում են մարմնի ջերմաստիճանի բաշխման անհամաչափությամբ: Սա արտացոլված է ջերմագրական պատկերում։ Այս փաստն ունի կարևոր պրոգնոստիկ և ախտորոշիչ նշանակություն։ Այս մասին են վկայում բազմաթիվ կլինիկական հետազոտություններ։

Ջերմագրության երկու հիմնական տեսակ կա.

1. Հեռաթերմոգրաֆիա.
2. Կոնտակտային խոլեստերինային թերմոգրաֆիա:

Telethermography-ն աշխատում է մարդու մարմնի ինֆրակարմիր ճառագայթները վերածելով էլեկտրական հոսանքի ազդանշանի, որը ցուցադրվում է ջերմային պատկերի էկրանին:

Կոնտակտային խոլեստերինային ջերմագրությունը աշխատում է հեղուկ բյուրեղների օպտիկական հատկությունների սկզբունքով, որոնք արտահայտվում են գույնի փոփոխությամբ ծիածանի գույներով, երբ կիրառվում են արտանետվող մակերեսների վրա: Ավելի ցուրտ վայրերը կապույտ են, իսկ տաք վայրերը կարմիր են:

Արդյունաբերական հավելվածներ

• Տրանսպորտային միջոցների արտանետման համակարգերում, շարժիչներում և ռադիատորներում ջերմափոխանակման գործընթացների մոնիտորինգ:
• Ավտոմեքենայի արգելակման համակարգի ստուգում և նախագծում:
• Ուլտրաձայնային եռակցման հսկողություն:
• Ավտոմեքենաների կլիմայական համակարգի մշակում.
• Էլեկտրոնիկայի մեջ տպատախտակների որակի վերահսկում:
• Եռակցման ռեժիմի վերահսկում.
• Առանցքների, առանցքակալների, շարժակների անհամապատասխանության հայտնաբերում:
• Մետաղական սթրեսի վերլուծություն.
• Հեղուկների համար տարաների մեկուսացման և խստության մոնիտորինգ:
• Ջերմամեկուսիչ հատկությունների որոշում.
• Տարածքում ջերմության կորստի հայտնաբերում:
• Ցանկապատող կառույցների ախտորոշում.
• Հրդեհների կանխարգելում.
• Գազատարից գազի արտահոսքի հայտնաբերում.
• Տեխնոլոգիական գործընթացների վերահսկում:
• Էլեկտրական սարքավորումների ստուգում.
• Ջերմային երթուղիների կատարողականի ստուգում.
• Սառը օդի արտահոսքի վայրերի հայտնաբերում:
• Խողովակաշարերի ջերմամեկուսացման վերահսկում.
• Յուղով լցված սարքավորումների ստուգում.
• Գեներատորի ստատորի ստուգում:
• Գազի և ծխնելույզների հսկողություն.

Ցանկացած առարկա էլեկտրամագնիսական ալիքներ է արձակում հաճախականությունների շատ լայն տիրույթում, ներառյալ ինֆրակարմիր սպեկտրի ալիքները, այսպես կոչված, «ջերմային ճառագայթումը»: Այս դեպքում ջերմային ճառագայթման ինտենսիվությունը ուղղակիորեն կախված է օբյեկտի ջերմաստիճանից, և միայն շատ փոքր չափով կախված է տեսանելի տիրույթում լուսավորության պայմաններից: Այսպիսով, ջերմային պատկերող սարքի օգնությամբ մարդու աչքին և գործիքներին անհասանելի լրացուցիչ տեղեկատվություն կարելի է հավաքել և պատկերացնել ցանկացած դիտարկվող առարկայի մասին: Ջերմապատկերիչը սարք է, որը թույլ է տալիս պատկերացնել ջերմային ճառագայթման օրինաչափությունը: դիտարկվող օբյեկտ. Սա մի շարք եզակի հնարավորություններ է բացում գործունեության տարբեր ոլորտների համար՝ ճշգրիտ չափումներ, տեխնոլոգիական գործընթացների վերահսկում և, իհարկե, անվտանգության ապահովում:

Ժամանակակից ջերմային պատկերող սարքերի շահագործման սկզբունքը հիմնված է ինֆրակարմիր տիրույթում ճառագայթումը հայտնաբերելու որոշակի նյութերի ունակության վրա: Օգտագործելով օպտիկական սարք, որը ներառում է ոսպնյակներ, որոնք պատրաստված են հազվագյուտ նյութերից, որոնք թափանցիկ են ինֆրակարմիր ճառագայթման համար (օրինակ՝ գերմանիում), առարկաների ջերմային ճառագայթումը նախագծվում է ինֆրակարմիր ճառագայթման նկատմամբ զգայուն սենսորների զանգվածի վրա: Այնուհետև, բարդ միկրոսխեմաները կարդում են տեղեկատվությունը այս սենսորներից և առաջացնում տեսազդանշան, որտեղ պատկերի տարբեր գույները համապատասխանում են դիտարկվող օբյեկտի տարբեր ջերմաստիճաններին: Կադրի վերևում կարող է ցուցադրվել պատկերի կետի գույնի և դիտարկվող օբյեկտի բացարձակ ջերմաստիճանի համապատասխանության սանդղակը: Հնարավոր է նաև ցույց տալ նկարի ամենաթեժ և սառը կետերի ջերմաստիճանները: Կախված մոդելից, ջերմային պատկերները տարբերվում են չափված ջերմաստիճանի աստիճանի չափով: Ժամանակակից տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս տարբերել առարկաների ջերմաստիճանը 0,05-0,1 Կ ճշգրտությամբ։

Ջերմային պատկերման սարքերից շատերը հագեցած են նաև հիշողության սարքերով՝ ջերմային ճառագայթման օրինաչափության ստացված տեսապատկերը գրանցելու համար, և բարձր արդյունավետության միկրոպրոցեսորներ, որոնք թույլ են տալիս իրական ժամանակում նվազագույն վերլուծել սկանավորման արդյունքում ստացված ինֆրակարմիր ճառագայթման պատկերը: Շատ հաճախ օգտագործվում է ջերմային պատկերի և տեսախցիկի համատեղ օգտագործման կոնֆիգուրացիա, որը թույլ է տալիս ընդհանուր առմամբ օբյեկտի պատկեր ստանալ համակցված ինֆրակարմիր և տեսանելի սպեկտրների «ընդլայնված» տիրույթում և անբարենպաստ պայմաններում: (օրինակ՝ օբյեկտի լուսավորության բացակայությունը) օբյեկտը դիտարկել տիրույթներից առնվազն մեկում։ IR կամ տեսանելի տիրույթը կարող է տեղադրվել միմյանց վրա կամ հեռարձակվել առանձին: Հատուկ ծրագրաշարը թույլ է տալիս կարգավորել ջերմային պատկերային համալիրի աշխատանքը՝ հնարավորինս արդյունավետ կերպով համակարգելով դրա մեջ ներառված բոլոր սարքերի աշխատանքը:

Ջերմապատկերի պատկերի ճշգրտությունը և այլ բնութագրերը սովորաբար որոշվում են դրա օգտագործման շրջանակով: Գիտական ​​լաբորատորիաներում օգտագործվում են ավելի բարդ ձևավորումներ, որոնք նեղ մասնագիտացման շնորհիվ ունեն ամենափոքր աստիճանը չափված ջերմաստիճանում։ Տարբեր տեղամասերում անվտանգությունն ապահովելու համար օգտագործվում են մոդելներ, որոնք գրանցում են ջերմային ճառագայթումը մի փոքր ավելի քիչ ճշգրտությամբ, բայց գործում են ավելի լայն հաճախականության տիրույթում և ավելի քան բավարար ճշգրտությամբ՝ իրենց գործառույթներն արդյունավետ իրականացնելու համար: Ամեն դեպքում, ժամանակակից հասարակության կյանքի բոլոր ոլորտներում պահանջված է ջերմային պատկերի գործառնական սկզբունքը՝ ջերմային ճառագայթման չափումը և պատկերացումը:

Ջերմային պատկերիչի տեխնիկական բնութագրերը

Ջերմապատկերի հիմնական տեխնիկական բնութագրերը, որոնց վրա ուշադրություն են դարձնում փորձագետները, այնպիսի պարամետրեր են, ինչպիսիք են մատրիցայի տեսակը, կիզակետային երկարությունը, մատրիցայի զգայունությունը, դիտման անկյունները և աշխատանքային ջերմաստիճանի տիրույթը: Իհարկե, սրանք միայն հիմնական պարամետրերն են, կան ուրիշներ։

Քանի որ յուրաքանչյուր մոդելի համար, ելնելով իր նպատակից, բնութագրերը անհատական ​​են, դուք կարող եք ավելին իմանալ դրանց մասին մեր կատալոգում:

Այսօր, հավանաբար, բոլորը լսել են այնպիսի սարքի մասին, ինչպիսին է ջերմային պատկերը: Բացառություն, թերեւս, փոքր երեխաները կլինեն։ Ուրիշ բան, որ այս սարքը «կենդանի» տեսածներն այնքան էլ շատ չեն, և առավել ևս նրանք, ովքեր այն իրենց ձեռքում են պահել։ Բայց կան նաև այնպիսիք, ովքեր ոչ միայն պահել են, այլ ստեղծել են ջերմային պատկերի սեփական «տնային» տարբերակը։ Այնուամենայնիվ, անկախ նրանից, թե որ կատեգորիային եք պատկանում, մեր հոդվածը ձեզ ամեն դեպքում հետաքրքիր կլինի։ Չգիտակցվածները կկարողանան հասկանալ ջերմային պատկերիչի աշխատանքի սկզբունքը, իսկ փորձառուներն ու էյսերը կկարողանան բացահայտել իրենց համար նոր հնարավորություններ: Բայց եկեք ամեն ինչի մասին խոսենք հերթականությամբ։

Ջերմապատկերիչը, լինելով ոչ կոնտակտային մեթոդով մակերևույթի ջերմաստիճանը չափելու սարք, կարող է զգալիորեն հեշտացնել բազմաթիվ մասնագիտությունների ներկայացուցիչների կյանքը։ Ի սկզբանե ռազմական նպատակներով հայտնագործված այս բավականին բարդ և թանկարժեք սարքն այսօր հաջողությամբ օգտագործվում է մարդկային գործունեության մեծ մասում: Օրինակ, արդյունաբերության մեջ - վերահսկել ջերմային փոփոխությունները տեխնոլոգիական գործընթացների ընթացքում; բժշկության մեջ - հիվանդությունների ախտորոշման համար; թռչունների և կենդանիների որսի ժամանակ; շինարարության մեջ - որոշել ջերմության արտահոսքի տարածքները կամ, ընդհակառակը, խողովակների տեղադրման վայրերը: Եվ սա այս սարքի ամբողջական պատմությունը չէ:

Սարքերի տեսակները

Ջերմային պատկերիչն այնքան հայտնի և բազմաֆունկցիոնալ սարք է, որ ունի երկու տեխնոլոգիական նախագծման տարբերակ.

• Ստացիոնար. Այս կատեգորիայի սարքերը նախատեսված են արդյունաբերական ձեռնարկություններում օգտագործելու համար՝ տեխնոլոգիական գործընթացները վերահսկելու համար: Ազոտի հովացման համակարգը բավականին տարածված սարք է, որը հագեցած է նման ջերմային պատկերով: Նրա աշխատանքային ջերմաստիճանի բնութագրերը շատ տպավորիչ են՝ −40-ից մինչև +2000 °C: Այս համակարգերը սովորաբար հիմնված են կիսահաղորդչային ֆոտոդետեկտորների մատրիցների վրա հավաքված սարքերի վրա։

• Դյուրակիր (շարժական): Նորարարական զարգացումները հնարավորություն են տվել հեռանալ մեծածավալ հովացման սարքավորումների օգտագործումից՝ անցնելով ջերմային պատկերների արտադրությանը, որոնք հիմնված են չսառեցված սիլիցիումի միկրոբոլոմետրերի վրա: Նման սարքերն ունեն իրենց նախորդների բոլոր առավելությունները, որոնք ներառում են, օրինակ, չափման ժամանակ ջերմաստիճանի փոքր քայլ (0,1 °C): Հնարավոր է նաև օգտագործել այս դասի ջերմային պատկերող սարքը գնահատման բարդ աշխատանքի համար, որը պահանջում է և՛ հեշտ օգտագործման, և՛ սարքի շարժականությունը: Շատ դյուրակիր ջերմային պատկերիչներ ունեն ԱՀ-ին միանալու հնարավորություն՝ դրանցից տվյալների արագ մշակման համար:

Ջերմային պատկերիչի օգտագործումը որոշակի տարածքում որոշակի հետք է թողնում այս սարքի պահանջվող գործառնական բնութագրերի վրա: Հետեւաբար, նախքան այս սարքը գնելը, դուք պետք է գնահատեք այն պայմանները, որոնցում այն ​​կօգտագործվի: Հրահանգները կօգնեն դրան: Առանց շահագործման հրահանգների պատշաճ իմացության գնված ջերմապատկերը կարող է ընդհանրապես չհամապատասխանել ձեր կարիքներին: Օրինակ, որսի համար օգտագործվող ջերմապատկերները պետք է ունենան ազդեցության դիմացկուն թեթև համաձուլվածքի մարմին՝ առնվազն IP54 պաշտպանության մակարդակով:

Ցանկալի է, որ դա լինի մոնոբլոկ դիզայն՝ տեսադաշտի և LCD էկրանի վրա ցուցումով։ Իսկ որսորդական ջերմապատկերների տեսանելի շառավիղը պետք է հասնի 1500 մ-ի, մինչդեռ շինարարության ոլորտում նման պահանջներ չեն դրվում ջերմապատկերների վրա։

Ջերմային պատկերիչի շահագործման սկզբունքը

Ջերմային պատկերիչի աշխատանքը հիմնված է ցանկացած օբյեկտի՝ ջերմային ճառագայթում (IR ճառագայթում) առաջացնելու ունակության վրա, որի ինտենսիվությունը ուղղակիորեն կախված է օբյեկտի ջերմաստիճանից։ Ջերմային պատկերիչը հայտնաբերում է ինֆրակարմիր ճառագայթները մեծ հեռավորությունների վրա՝ դրանք վերածելով մարդու ընկալման համար հարմար ձևի: Տարբեր առարկաների ջերմային ճառագայթման տարբերությունը թույլ է տալիս մթության մեջ տեսնել ռելիեֆներ, ինչպես նաև սառը կամ տաք հոսքեր: Այս դեպքում ամենաբարձր ջերմաստիճանի տարածքները նշվում են կարմիրով, իսկ ցածր ջերմաստիճանը` սև կամ կապույտ:

Դուք պետք է հասկանաք հիմնարար տարբերությունը այնպիսի սարքերի միջև, ինչպիսիք են ջերմային պատկերը և գիշերային տեսողության սարքը: Տարբերությունը նրանց մթության մեջ տեսնելու ունակությունն է: Ջերմային պատկերիչը փոխանցում է օբյեկտների սեփական ինֆրակարմիր ճառագայթումը, մինչդեռ գիշերային տեսողության սարքը փոխանցում է արտացոլված և ուժեղացված ճառագայթային-լուսավորությունը այլ առարկաներից: Այսինքն՝ ջերմային պատկերազարդով գիշերային տեսողության սարքի գործառույթների կատարումը հնարավոր է, իսկ գիշերային տեսողության սարքի միջոցով ջերմային քարտեզ կառուցելը՝ ոչ։

Ջերմային պատկերիչի գործառնական ալգորիթմը բաղկացած է երեք փուլից.

1. IR ճառագայթման ամրագրում:
2. Փոխակերպելով այն ջերմաստիճանի արժեքների:
3. Թերմոգրամի ձևավորում՝ առարկայի ջերմային պատկեր, որը ցուցադրում է ջերմաստիճանի բաշխումը առարկաների մակերեսների վրա։

Ավելին, այդ գործողությունները տեղի են ունենում ակնթարթորեն:

Չնայած ջերմային պատկերիչի աշխատանքի բավականին բարդ սկզբունքին, շարժական սարքի դիզայնը այնքան էլ ծանր չէ:

Այնուամենայնիվ, պետք է հաշվի առնել, որ էկրանին պատկերի բավարար հստակության համար անհրաժեշտ է գերմանիումի խառնուրդ պարունակող հատուկ օպտիկա։ Հենց սա է թելադրում պրոֆեսիոնալ սարքերի բարձր արժեքը: Դրանց արժեքը կազմում է հազարավոր, երբեմն էլ տասնյակ հազարավոր դոլարներ։ Համաձայնեք, գումարը քիչ չէ։

Ջերմապատկերների հսկայական հնարավորությունները վաղուց ոգեշնչել են շատ երիտասարդների այս սարքը սեփական ձեռքերով հավաքելու գաղափարին: Եվ, բարեբախտաբար, կան եղանակներ՝ սեփական ձեռքերով ջերմապատկեր պատրաստելու և նման նշանակալի ծախսերից խուսափելու համար։ Իհարկե, եթե սարքը նախատեսված չէ մասնագիտական ​​նպատակներով օգտագործելու համար:

Ստորև ներկայացնում ենք տանը ջերմային պատկերիչի ներդրման երեք տարբերակ՝ ընտրեք, թե որն է ձեզ ամենաշատը դուր գալիս: Իսկ ջերմային պատկերների և սարքի այլ տարրերի սենսորները կարելի է ձեռք բերել արդեն պատրաստ:

Տարբերակ թիվ 1. Ինքնուրույն ջերմային պատկերող սարք տեսախցիկից

Այս մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ ի սկզբանե բոլոր տեսախցիկների մատրիցաները հիանալի կերպով ֆիքսում են ինֆրակարմիր ճառագայթումը, որն, ըստ էության, անհրաժեշտ է ջերմային պատկերիչի աշխատանքի համար: Մեկ այլ բան այն է, որ լուսանկարչական սարքավորումներ արտադրողները հոգ են տանում, որ սարքերը տեսնեն նույնը, ինչ մարդու աչքը: Դա անելու համար մատրիցայի դիմաց տեղադրվում է հատուկ զտիչ, որը կլանելով կամ արտացոլելով գրեթե ամբողջ IR ճառագայթումը` «ջերմային հայելի» կամ տաք հայելի: Այս ֆիլտրի շնորհիվ մատրիցային զգայունության կորը նմանվում է մարդու աչքի զգայունության կորին: Հետևաբար, հեշտ է ֆոտոխցիկից ձեր սեփական ձեռքերով ջերմային պատկերիչ պատրաստելը, պարզապես անհրաժեշտ է կատարել երկու քայլ՝ հեռացնել ջերմային ֆիլտրերը տեսախցիկից և դրա փոխարեն տեղադրել տեսանելի սպեկտրի ֆիլտր: Սակայն, ինչպես ցույց է տալիս պրակտիկան, վերջինս միշտ չէ, որ անհրաժեշտ է:

Տնական ջերմային պատկերիչի կիրառման շրջանակը

Հնարավո՞ր է տնային կարիքների համար օգտագործել այս ձևով պատրաստված ջերմային պատկերը: Բավականին. Նման ջերմային պատկերը հարմար կլինի՞ շինարարության կամ, օրինակ, որսի համար: Միանգամայն հնարավոր է: Ամեն դեպքում, բացօթյա հանգստի սիրահարներին անպայման դուր կգա այս սարքը։ Նրա օգնությամբ դուք կարող եք գիշերը վերահսկել կենդանիների մոտենալը ձեր ճամբարին, ինչպես նաև որոնել կորած խմբի անդամներին մառախուղի կամ փոշու ամպերի մեջ:

Եթե ​​դուք ունեք անհարկի DSLR, մոտ 40 դոլար IR ֆիլտրի համար և տեսախցիկը ապամոնտաժելու ցանկություն և հնարավորություն, ապա այս տարբերակը, անշուշտ, արժե փորձել:

Տարբերակ թիվ 2. Ինքնուրույն ջերմային պատկերող սարք՝ օգտագործելով ինֆրակարմիր ջերմաչափ և Arduino տախտակ

Այս մեթոդի գաղափարը շատ պարզ է. Ձեր սեփական ձեռքերով ջերմային պատկերիչ ստեղծելու համար ձեզ հարկավոր է էժան ինֆրակարմիր ջերմաչափ. սա մի սարք է, որը կարող է չափել տարածության որոշակի կետի ջերմաստիճանը փոքր հեռավորության վրա, և Arduino տախտակ, որի միջոցով մենք այն միացնելու ենք: RGB LED-ները որոշ լապտերից:

Arduino տախտակը ծրագրային և ապարատային գործիք է, որը նախատեսված է ոչ պրոֆեսիոնալ օգտատերերի համար՝ ավտոմատացման և ռոբոտաշինության ոլորտում պարզ համակարգեր ստեղծելու համար:

Եկեք ծրագրավորենք համակարգը այնպես, որ լամպի լույսը փոխի տարբեր գույներ՝ կախված ջերմաչափի ցուցանիշներից: Եկեք դա անենք ավանդաբար, որպեսզի բարձր ջերմաստիճանը համապատասխանի կարմիրին, իսկ ցածր ջերմաստիճանը համապատասխանի կապույտին։ Այսպիսով, ներկառուցված ջերմաչափով լապտերը ուղղելով ցանկացած օբյեկտի վրա, մենք ավտոմատ կերպով լուսավորում ենք այս առարկան համապատասխան գույնով՝ կախված դրա ջերմաստիճանից։ Եթե ​​այս հավաքածուին ավելացնեք տեսախցիկ, դուք ոչ միայն կկարողանաք գունավոր տեսնել ձեր շուրջը գտնվող առարկաների մակերեսների ջերմաստիճանը, այլև կստանաք պատկերներ, որոնք ոչ ավելի վատն են, քան նույնիսկ ամենաթանկ ջերմային պատկերները: տեսնել.

Որտե՞ղ կարող է օգտագործվել նման ջերմային պատկեր:

Իհարկե, նման սարքերը նույնը չեն, ինչ որսի համար նախատեսված ջերմային պատկերները: Դժվար է սեփական ձեռքերով հզոր սարք պատրաստել։ Բայց ներկայացված տարբերակը կարող է օգտակար լինել տան կարիքների համար, մանավանդ, որ այս տնական դիզայնի արժեքը չի գերազանցում $50-ը:

Տարբերակ թիվ 3. Բարելավված ինքնաշեն ջերմային պատկերիչ՝ ստատիկ առարկաներ նկարահանելու համար

Զարգացումը պայմանավորված է երկու գերմանացի ուսանողների՝ Մաքս Ռիտերին և Մարկ Քոուլին: Մինդելհայմի այս երիտասարդ բնակիչները հայտնագործեցին մի սարք, որը բավականին հեշտ էր արտադրվում և դրա համար մրցանակ ստացան 2010 թվականին գիտության և տեխնոլոգիաների ֆորումում:

Սարքը բաղկացած է երկու սերվոյից (հորիզոնական և ուղղահայաց շարժման համար), Arduino կարգավորիչից (պատասխանատու է ազդանշանի մշակման և համակարգչին տվյալների փոխանցման համար), ոչ կոնտակտային ջերմաստիճանի սենսորային մոդուլից (օրինակ՝ MLX90614-BCI), լազերային մոդուլից կամ լազերային ցուցիչ (ցուցադրելու է սկանավորման տարածքը), պատյաններ և վեբ-տեսախցիկներ: Ձեզ անհրաժեշտ կլինի նաև երկու 4,7 կՕմ դիմադրություն և եռոտանի:

Տեսախցիկը խաղում է սկանավորման տարածքի մի տեսակ տեսադաշտի դեր, ինչպես նաև բնօրինակ պատկերի աղբյուրը, ցանկացած էժան վեբ տեսախցիկ կարող է հաղթահարել այս դերը (որքան փոքր լինի, այնքան լավ):

Սենսորի կողմից ստեղծված տվյալները կարելի է կարդալ SMBus և PWM ավտոբուսների միջոցով: Մեր գործը թույլ է տալիս նաև օգտագործել BCI ինդեքսներով սենսոր: Էլեկտրամատակարարում 3V. BCI ինդեքսը նշանակում է ձևի գործոնի տեսակը կցորդով, որն ապահովում է 5° նեղ դիտման անկյուն:

ժողով

• Մենք Arduino տախտակը տեղադրում ենք մարտկոցի խցիկով պատյանում։
• Մենք ամրացնում ենք սերվոշարժիչը՝ օգտագործելով սուպերսոսինձ կամ էպոքսիդ, տախտակի առջևի դատարկ տարածքում:
• Պտտվող սարքի մեջ տեղադրում ենք երկրորդ սերվոմատորը և ամրացնում ամբողջ կառուցվածքը։
• Մենք ինֆրակարմիր ջերմաչափը միացնում ենք Arduino-ին` Ground-ին միացնելով GND-ին, SDA-ին` PIN4-ին, VIN-ին` 3.3 Վ-ին և SCL-ին` PIN5-ին: Մենք նաև կտեղադրենք 4,7 կՕհմ ռեզիստոր՝ միացնելով SDA-ն 3,3 Վ-ին, իսկ SCL-ը՝ 3,3 Վ-ին:
• Մենք կապում ենք լազերային քարտ կամ լազերային ցուցիչ: Սա հետևելու համար է, թե որ վայրից է ներկայումս սկանավորում:
• Մենք տեղադրում ենք վեբ-տեսախցիկը, որպեսզի դրա ուղղությունը ճիշտ համապատասխանի IR սենսորի և լազերի ուղղությանը:

Այսքանը: Դուք ջերմային պատկերազարդ եք պատրաստել ձեր սեփական ձեռքերով:

Ինչի՞ համար է դա լավ։

Օբյեկտի սկանավորման և ջերմային քարտեզի թողարկման գործընթացը տևում է մոտ մեկ րոպե, քանի որ սենսորը կետ առ կետ սկանավորում է ապագա պատկերը: Սա, իհարկե, բացարձակապես անօգուտ է որսի գործընթացի համար։ Այնուամենայնիվ, այս տնական ջերմային պատկերիչը հիանալի օգնական կլինի շինարարական և այլ վերանորոգման աշխատանքների համար: Օրինակ, այն կարող է օգտագործվել որպես էլեկտրական միացումների կամ հոսանքի հավաքների ջերմության ստուգման մեթոդ: Սարքը թույլ է տալիս տեսնել ոչ միայն ջերմային պատկեր, այլև ջերմաստիճանի քանակական արժեքներ։

Դանդաղ աշխատանքից բացի, ջերմային պատկերիչն ունի ևս մեկ թերություն՝ այն սերտորեն կապված է համակարգչի հետ, ինչը թույլ է տալիս այն վատ շարժունակ լինել: Բայց որոշ դեպքերում սարքի հնարավորությունները և դրա արժեքը միանգամայն արդարացված են. բոլոր բաղադրիչների համար դուք ստիպված կլինեք վճարել ոչ ավելի, քան 200 ԱՄՆ դոլար: ե.

եզրակացություններ

Տնական ջերմային պատկերների հավաքման համար մեր նկարագրած տարբերակներից երկու եզրակացություն է ենթադրվում.

1. Միանգամայն հնարավոր է ինքներդ ջերմապատկեր պատրաստել։
2. Տնական ջերմապատկերիչը կիրառման շատ նեղ շրջանակ ունի:

Հետևաբար, եթե գլոբալ նպատակների համար ջերմային պատկերի սարք է անհրաժեշտ, դուք պետք է հետաձգեք փորձերը և գումար ծախսեք բարձրորակ սարքավորումների վրա: Բոլորին, ովքեր պարզապես սիրում են դիզայնը և գոհ են տնական արտադրանքի հնարավորություններից, մենք կարող ենք խորհուրդներ տալ՝ հավաքել, փորձարկել, և հնարավոր է, որ դուք կարողանաք գերազանցել մեր նկարագրած տնական տարբերակների ձեռքբերումները և ստեղծեք շատ ավելի առաջադեմ ջերմային պատկերներ ձեր սեփական ձեռքերով որսի համար: Գնացեք դրա համար:

Նրանք, ովքեր առանձնապես հարմարավետ չեն զոդման երկաթի և պտուտակահանի հետ, բայց իսկապես սիրում են ժամանակ անցկացնել բնության գրկում, ինչպես նաև նրանց, ովքեր մասնագիտական ​​նպատակներով կարող են պատկերացնել 0-ից մինչև 100 °C առարկաների ջերմաստիճանի հատկությունները, խորհուրդ է տրվում ուշադրություն դարձնել պատրաստի կիսապրոֆեսիոնալ սարքավորումներին։ Օրինակ՝ Flir One ջերմապատկերով սմարթֆոնների վրա:

Այս սարքերը կարող են լավ ծառայել որսորդներին և էքստրեմալ ճանապարհորդներին, քանի որ դրանք հարմար են, շարժական և ունակ են աշխատել 0-ից 45 °C ջերմաստիճանի և մթնոլորտի բարձր խոնավության պայմաններում: Եվ միևնույն ժամանակ, նման սարքի արժեքը առանձնապես չի տարբերվում բոլոր տեսակի տնական արտադրանքի ծախսերից։

Տան ջեռուցման արժեքի անընդհատ աճի հետ մեկտեղ առաջանում է ջերմության կորուստը նվազեցնելու գաղափարը: Այս դեպքում ջերմային պատկերիչը կարող է դառնալ անփոխարինելի գործիք: Բայց ինչպե՞ս օգտագործել այն և, որ ամենակարեւորն է, ճիշտ մեկնաբանել արդյունքները։ Սա մանրամասն բացատրել է ջերմային ինֆրակարմիր տեսախցիկներ արտադրող Trotec ընկերության ֆրանսիական մասնաճյուղի ներկայացուցիչ Դիդիր Վայգերբերտը։

Ինչպիսի՞ սենյակներում կարելի է օգտագործել ջերմային պատկերը:

Ջերմային ինֆրակարմիր տեսախցիկները կարող են օգտագործվել վատ մեկուսացված տներում ջերմային արտահոսքի ախտորոշման համար: Սա թույլ կտա բարձրորակ մեկուսացման աշխատանքներ՝ էներգիա խնայելու համար: Այս տեսակի տեսախցիկը կարող է օգտագործվել նաև պատուհանների շրջանակների ճիշտ տեղադրումը ստուգելու համար, եթե տեղադրման մեջ կան կասկածելի թերություններ: Որպես կանոն, այս սարքը ցույց է տալիս բոլոր ջերմաստիճանի փոփոխությունները տան կամ բնակարանի պատերի մակերեսին։ Բացի այդ, ջերմային պատկերազարդիչը կարող է օգտագործվել՝ գործարք կատարելուց առաջ վաճառվող գույքը ստուգելու համար:

Լավ ջերմագրությունը կատարվում է ինչպես ներսում, այնպես էլ դրսում, մոտավորապես 30% արտաքին լուսանկարներից մինչև 70% ներքին լուսանկարներ: Ամենակարևորը ներքին պատկերներն են, որոնք ամենամոտն են ջերմագրության տարրերին։

Ինչպե՞ս է իրականացվում ախտորոշումը:

Տեսախցիկը ցույց է տալիս նյութի մակերեսի բոլոր ջերմաստիճանի փոփոխությունները: Օրինակ, դուք կարող եք վերահսկել դռների և դռների շրջանակների մեկուսացումը կամ պատուհանների շրջանակների ամրացումը և կնքումը: Սկանավորմամբ կարող եք ստուգել տանիքի տակ գտնվող վերին հարկի մեկուսացումը (սենյակի մի մասը սկանավորվում է անկյան տակ): Նախընտրելի է, եթե տեսախցիկը տեղադրված է ներսում։ Այն կարող է մշտապես տեղադրվել: Այս դեպքում այն ​​պաշտպանիչ դեր է խաղում։ Դուք կարող եք տեսախցիկը տեղափոխել տեղից տեղ, բայց պայմանով, որ տանիքը և պատուհանները լավ մեկուսացված լինեն:
Այնուամենայնիվ, ապակու ջերմագրությունը չի կարող իրականացվել, քանի որ շենքում օգտագործվող տեսախցիկի ինֆրակարմիր ճառագայթումը չի անցնում պատուհանի ապակիով (ինֆրակարմիր ճառագայթները արտացոլվում են ապակուց, ինչպես հայելից):

Ինչպե՞ս պետք է տեսախցիկը տեղադրվի օբյեկտը դիտարկելու համար:

Լավագույն ջերմային սկանավորման համար տեսախցիկը հնարավորության դեպքում պետք է տեղադրվի օբյեկտին ուղղահայաց: Տանիքի ջերմագրությունը հատակից անհեթեթություն է: Տեղեկությունների ավելի ճշգրիտ և մանրամասն ընթերցման համար տեսախցիկը պետք է հնարավորինս մոտ լինի օբյեկտին:

Ջերմային կամուրջներ. Արդյո՞ք դրանք չափազանց թաց են կամ սենյակային այլ խնդիրներ:

Ջերմային տեսախցիկը կարող է իրականում բացահայտել շենքի խոնավ տարածքները: Թաց նյութը ավելի հաղորդունակ է և կունենա այլ ջերմաստիճան, քան նմանատիպ չոր նյութը:
Որպես կանխարգելիչ միջոց, ինֆրակարմիր տեսախցիկը կարող է օգտագործվել էլեկտրական վահանակները ստուգելու համար՝ ապահովելու էլեկտրական կայանքների պատշաճ աշխատանքը: Տեսախցիկը ցույց կտա, արդյոք կան աննորմալ գերտաքացման և բարձր ջերմաստիճանի տարածքներ, որոնք դուրս են ստանդարտներից: Կենցաղային էլեկտրական ցանցերի սկանավորումը կօգնի խուսափել հրդեհներից և հոսանքազրկումից:
Ջերմային տեսախցիկները լայնորեն օգտագործվում են նաև հատակների տակ գտնվող էլեկտրական և կապի ցանցերում արտահոսքերը հայտնաբերելու համար: Այս դեպքում ախտորոշումը չի պահանջում հատակի ապամոնտաժում:

Ինչպե՞ս վերծանել արդյունքները և ինչպե՞ս հաշվի առնել թարմացումները:

Շենքի ներսում հատկապես հաշվի են առնվում պատերի և տանիքի ջերմաստիճանի տարբերությունները։ Սենյակի որոշ հատվածներ, ինչպիսիք են անկյունները, միշտ ավելի սառը են, քան կենտրոնը: Ջերմապատկերի միջոցով որոշվում է, թե արդյոք այս տարբերությունը ընդունելի է (2-3 աստիճանի սահմաններում), թե չափազանց մեծ: Օրինակ, եթե արտաքին օդի ջերմաստիճանը 0 աստիճան է, պատերի ներքին ջերմաստիճանը 20 աստիճան է, իսկ անկյուններում՝ 8 կամ 12 աստիճան, ապա տեսախցիկը ցույց է տալիս ջերմամեկուսացման բացակայությունը։ Ջերմաստիճանի բոլոր թույլատրելի շեղումները նշված են տեսախցիկի ձեռնարկում:

Օրվա ո՞ր ժամն է ավելի լավ ինֆրակարմիր տեսախցիկ օգտագործել:

Թերմոգրաֆիա անցկացնելու լավագույն ժամանակը վաղ առավոտն է՝ արևածագից առաջ: Աշխատանքները կարող են իրականացվել նաև երեկոյան ժամերին՝ կախված պայմաններից։ Բայց պետք է խուսափել չափազանց արևոտ օրերից, երբ տանիքի և պատերի մակերեսը շատ տաքանում է։

Ի՞նչ պայմաններում կարող են խեղաթյուրվել բնակելի ջերմագրության ընթերցումները:

Խուսափեք բացօթյա ջերմագրություն կատարել խիտ մառախուղի կամ անձրևի ժամանակ: Այս դեպքում ինֆրակարմիր ճառագայթման մի մասը կլանվի ջրի մասնիկներով, և ցուցումները կարող են աղավաղվել: Բացի այդ, խորհուրդ չի տրվում արևոտ օրը թերմոգրաֆիա անել, քանի որ ամբողջ շենքը, հատկապես արևոտ կողմը, շատ տաքանալու է, և արժեքները նույնպես մեծապես կխեղաթյուրվեն։

Ինչն է ավելի լավ, գնել կամ վարձել ինֆրակարմիր տեսախցիկ ինքնաախտորոշման համար:

Ինֆրակարմիր տեսախցիկների գները սկսվում են 60000 ռուբլուց: Երեք օրով էժան ջերմային պատկերող սարք վարձելը կարժենա մոտավորապես 5500 ռուբլի: Մասնագետների կողմից իրականացվող ամբողջական ախտորոշման արժեքը մոտ 20000 ռուբլի է: