Iespējas
Termouztvērēju darbības principa vienādojums nsx ierīču veidi. Pareiza termovizora izmantošana

Termouztvērēju darbības principa vienādojums nsx ierīču veidi. Pareiza termovizora izmantošana

Šodien, iespējams, visi ir dzirdējuši par šādu ierīci kā termovizoru. Izņēmums, iespējams, būtu mazi bērni. Cita lieta, ka nav tik daudz to, kas šo ierīci redzēja “dzīvajā”, un vēl jo vairāk to, kas to turēja rokās. Bet ir arī tādi, kas ne tikai saglabāja, bet arī izveidoja paši savu termovizora “mājas” versiju. Tomēr neatkarīgi no tā, kurā kategorijā jūs piederat, mūsu raksts jums būs interesants jebkurā gadījumā. Nezinātājs varēs izprast termovizora darbības principu, un pieredzējušie un dūži varēs atklāt sev jaunas iespējas. Bet parunāsim par visu pēc kārtas.

Termokamera, kas ir ierīce virsmas temperatūru mērīšanai, izmantojot bezkontakta metodi, var ievērojami atvieglot daudzu profesiju pārstāvju dzīvi. Šo diezgan sarežģīto un dārgo ierīci, kas sākotnēji tika izgudrota militāriem nolūkiem, šodien veiksmīgi izmanto lielākajā daļā cilvēku darbības jomu. Piemēram, rūpniecībā - uzraudzīt termiskās izmaiņas tehnoloģisko procesu laikā; medicīnā - slimību diagnosticēšanai; medījot putnus un dzīvniekus; būvniecībā - lai noteiktu siltuma noplūdes vietas vai, gluži pretēji, cauruļu ieguldīšanas vietas. Un tas nav pilnīgs šīs ierīces ieraksts.

Ierīču veidi

Termokamera ir tik populāra un daudzfunkcionāla ierīce, ka tai ir divas tehnoloģiskā dizaina iespējas:

Stacionārs. Šīs kategorijas ierīces ir paredzētas izmantošanai rūpniecības uzņēmumos tehnoloģisko procesu uzraudzībai. Slāpekļa dzesēšanas sistēma ir diezgan izplatīta ierīce, kas ir aprīkota ar šādu termovizoru. Tās darba temperatūras raksturlielumi ir ļoti iespaidīgi: no –40 līdz +2000 °C. Šīs sistēmas parasti ir balstītas uz ierīcēm, kas samontētas uz pusvadītāju fotodetektoru matricām.

Pārnēsājams (pārnēsājams). Inovatīvas izstrādes ir ļāvušas atteikties no apjomīgu dzesēšanas iekārtu izmantošanas, pārejot uz termovizoru ražošanu, kuru pamatā ir neatdzesēti silīcija mikrobolometri. Šādām ierīcēm ir visas to priekšgājēju priekšrocības, kas ietver, piemēram, nelielu temperatūras pakāpi mērīšanas laikā (0,1 °C). Šīs klases termovizoru iespējams izmantot arī sarežģītiem novērtēšanas darbiem, kas prasa gan ierīces lietošanas ērtumu, gan pārnesamību. Daudziem pārnēsājamiem termovizoriem ir iespēja izveidot savienojumu ar datoru, lai ātri apstrādātu datus no tiem.

Termokameras izmantošana noteiktā vietā atstāj zināmus iespaidus uz nepieciešamajiem šīs ierīces darbības parametriem. Tāpēc pirms šīs ierīces iegādes jāizvērtē, kādos apstākļos tā tiks lietota. Norādījumi palīdzēs šajā jautājumā. Termovizors, kas iegādāts, pienācīgi nepārzinot lietošanas instrukciju, var neatbilst jūsu vajadzībām, piemēram, medībās izmantotajiem termovizoriem jābūt ar triecienizturīgu vieglmetāla korpusu, kura aizsardzības līmenis ir vismaz IP54.

Vēlams, lai tas būtu monobloka dizains ar norādi skatu meklētājā un LCD ekrānā. Un medību termovizoru redzamajam diapazonam vajadzētu sasniegt 1500 m, savukārt būvniecības nozarē termovizoriem šādas prasības netiek izvirzītas.

Termokameras darbības princips

Termovizora darbības pamatā ir jebkura objekta spēja radīt termisko starojumu (IR starojumu), kura intensitāte ir tieši atkarīga no objekta temperatūras. Termokamera uztver infrasarkanos starus lielos attālumos, pārvēršot tos cilvēka uztverei ērtā formā. Dažādu objektu termiskā starojuma atšķirība ļauj tumsā redzēt reljefus, kā arī aukstuma vai karstuma plūsmas. Šajā gadījumā augstākās temperatūras apgabali ir norādīti sarkanā krāsā, bet zemās temperatūras apgabali ir norādīti melnā vai zilā krāsā.

Jums jāsaprot būtiskā atšķirība starp tādām ierīcēm kā termokamera un nakts redzamības ierīce. Atšķirība ir viņu spēja redzēt tumsā. Termokamera pārraida pašu objektu infrasarkano starojumu, bet nakts redzamības ierīce pārraida atstaroto un pastiprināto starojumu-apgaismojumu no citiem objektiem. Tas ir, nakts redzamības ierīces funkciju veikšana ar termovizoru ir iespējama, bet siltuma kartes konstruēšana, izmantojot nakts redzamības ierīci, nav.

Termokameras darbības algoritms sastāv no trim posmiem:

IR starojuma fiksācija.
Pārvēršot to temperatūras vērtībās.
Termogrammas veidošana - objekta termiskais attēls, kas parāda temperatūras sadalījumu uz objektu virsmām.

Turklāt šīs darbības notiek uzreiz.

Neskatoties uz diezgan sarežģīto termovizora darbības principu, pārnēsājamās ierīces dizains nav pārāk apgrūtinošs.

Tomēr jāņem vērā, ka pietiekamai attēla skaidrībai uz ekrāna ir nepieciešama īpaša optika, kas satur germānija piejaukumu. Tas ir tieši tas, kas nosaka profesionālo ierīču augstās izmaksas. To izmaksas sasniedz tūkstošiem un dažreiz desmitiem tūkstošu dolāru. Piekrītu, summa nav maza.

Termokameras milzīgās iespējas jau sen ir iedvesmojušas daudzus jauniešus idejai par šīs ierīces salikšanu ar savām rokām. Un, par laimi, ir veidi, kā izgatavot termovizoru ar savām rokām un izvairīties no tik ievērojamiem izdevumiem. Protams, ja ierīce nav paredzēta lietošanai profesionāliem mērķiem.

Zemāk piedāvājam trīs iespējas termokameras ieviešanai mājās – izvēlieties, kura jums patīk vislabāk. Un termovizoru sensorus un citus ierīces elementus var iegādāties jau gatavus.

Variants Nr. 1. Izdari pats termokamera no kameras

Šīs metodes pamatā ir fakts, ka sākotnēji visu kameru matricas lieliski uztver infrasarkano starojumu, kas patiesībā ir nepieciešams termovizora darbībai. Cita lieta, ka fototehnikas ražotāji rūpējas, lai ierīces redzētu to pašu, ko cilvēka acs. Lai to izdarītu, matricas priekšā tiek novietots īpašs filtrs, kas absorbē vai atstaro gandrīz visu IR starojumu - “termisko spoguli” vai karsto spoguli. Pateicoties šim filtram, matricas jutības līkne kļūst līdzīga cilvēka acs jutības līknei. Tāpēc termovizoru ar savām rokām izgatavot no kameras ir vienkārši, jums tikai jāveic divas darbības - jānoņem no kameras termofiltri un tā vietā jāuzstāda redzamā spektra filtrs. Tomēr, kā liecina prakse, pēdējais ne vienmēr ir nepieciešams.

Pašdarināta termovizora pielietojuma joma

Vai šādi izgatavotu termovizoru iespējams izmantot mājas vajadzībām? Diezgan. Vai šāds termokamera būtu piemērots celtniecībai vai, piemēram, medībām? Pilnīgi iespējams. Jebkurā gadījumā atpūtas cienītājiem brīvā dabā šī ierīce noteikti patiks. Ar tās palīdzību jūs varat kontrolēt dzīvnieku tuvošanos jūsu nometnei naktī, kā arī meklēt pazudušos grupas dalībniekus miglā vai putekļu mākoņos.

Ja jums ir nevajadzīgs DSLR, aptuveni 40 USD par IR filtru un vēlme un iespēja kameru izjaukt, tad šo iespēju noteikti ir vērts izmēģināt.

Variants Nr. 2. Izdariet pats termovizoru, izmantojot infrasarkano termometru un Arduino plati

Šīs metodes ideja ir ļoti vienkārša. Lai izveidotu termovizoru ar savām rokām, jums būs nepieciešams lēts infrasarkanais termometrs - šī ir ierīce, kas var izmērīt noteikta telpas punkta temperatūru nelielā attālumā, un Arduino dēlis, caur kuru mēs to savienosim ar RGB gaismas diodes no kāda zibspuldzes.

Arduino plate ir programmatūras un aparatūras rīks, kas paredzēts neprofesionāliem lietotājiem, lai izveidotu vienkāršas sistēmas automatizācijas un robotikas jomā.

Programmēsim sistēmu tā, lai lampas gaisma iekrāsotos dažādās krāsās atkarībā no termometra rādījumiem. Darīsim to tradicionāli, lai augstā temperatūra atbilstu sarkanajam, bet zemā – zilajam. Tādējādi, pavēršot lukturīti ar iebūvētu termometru uz jebkuru objektu, mēs automātiski izgaismojam šo objektu ar atbilstošu krāsu atkarībā no tā temperatūras. Ja šim komplektam pievienosiet kameru, varēsiet ne tikai krāsaini redzēt apkārtējo objektu virsmu temperatūru, bet arī iegūsiet attēlus, kas nav sliktāki par tiem, ko spēj pat visdārgākie termovizori. skat.

Kur var izmantot šādu termovizoru?

Protams, šādas ierīces nav tas pats, kas termokameras medībām. Ar savām rokām ir grūti izveidot jaudīgu ierīci. Bet piedāvātā iespēja var būt noderīga mājas vajadzībām, jo īpaši tāpēc, ka šī pašdarinātā dizaina izmaksas nepārsniedz 50 USD.

Opcija Nr.3. Uzlabots paštaisīts termokamera statisku objektu fotografēšanai

Izstrāde ir radusies diviem vācu studentiem Max Ritter un Mark Cole. Šie jaunie Mindelheimas iedzīvotāji izgudroja ierīci, kas bija diezgan viegli izgatavojama, un saņēma par to balvu 2010. gadā zinātnes un tehnoloģiju forumā.

Ierīce sastāv no diviem servo (horizontālai un vertikālai kustībai), Arduino kontrollera (kas atbild par signālu apstrādi un datu pārsūtīšanu uz datoru), bezkontakta temperatūras sensora moduļa (piemēram, MLX90614-BCI), lāzera moduļa vai lāzera rādītājs (norādīs skenēšanas zonu), korpusi un tīmekļa kameras. Jums būs nepieciešami arī divi 4,7 kOhm rezistori un statīvs.

Kamera spēlē sava veida skenēšanas zonas skatu meklētāja lomu, kā arī oriģinālā attēla avotu; jebkura lēta tīmekļa kamera var tikt galā ar šo lomu (jo mazāka tā ir, jo labāk).

Sensora ģenerētos datus var nolasīt, izmantojot SMBus un PWM kopnes. Mūsu gadījums ļauj izmantot arī sensoru ar BCI indeksiem. Barošana 3V. BCI indekss apzīmē formas faktora veidu ar stiprinājumu, kas nodrošina šauru 5° skata leņķi.

Montāža

Arduino plati ievietojam maciņā ar bateriju nodalījumu.
Mēs piestiprinām servomotoru, izmantojot superlīmi vai epoksīdu plātnes priekšējā tukšajā vietā.
Mēs ievietojam otro servomotoru rotācijas ierīcē un nostiprinām visu konstrukciju.
Mēs savienojam infrasarkano termometru ar Arduino, savienojot zemi ar GND, SDA pie PIN4, VIN ar 3,3 V un SCL pie PIN5. Mēs uzstādīsim arī 4,7 kOhm rezistoru, savienojot SDA ar 3,3 V un SCL pie 3,3 V.
Savienojam lāzerkarti vai lāzera rādītāju. Tas ir paredzēts, lai izsekotu, no kuras vietas pašlaik tiek skenēts.
Mēs uzstādām tīmekļa kameru tā, lai tās virziens precīzi atbilstu IR sensora un lāzera virzienam.

Tas ir viss. Jūs paši savām rokām izgatavojāt termovizoru!

Kam tas ir labs?

Objekta skenēšanas un siltuma kartes izsniegšanas process aizņem apmēram minūti, jo sensors punktu pa punktam skenē topošo attēlu. Tas, protams, ir absolūti bezjēdzīgi medību procesam. Taču šis paštaisītais termovizors būs lielisks palīgs celtniecības un citos remontdarbos. Piemēram, to var izmantot kā metodi, lai pārbaudītu siltumu elektriskajos savienojumos vai strāvas blokos. Ierīce ļauj ne tikai redzēt termisko attēlu, bet arī kvantitatīvās temperatūras vērtības.

Papildus lēnai darbībai termovizoram ir vēl viens trūkums - tas ir cieši savienots ar datoru, kas padara to slikti mobilu. Bet dažos gadījumos ierīces iespējas un tās izmaksas ir diezgan pamatotas - par visām sastāvdaļām jums būs jāmaksā ne vairāk kā 200 USD. e.

secinājumus

No iespējām, kuras mēs aprakstījām paštaisītu termovizoru montāžai, var izdarīt divus secinājumus:

Pilnīgi iespējams pašam izgatavot termovizoru.
Pašdarinātam termovizoram ir ļoti šaura pielietojuma joma.

Tāpēc, ja jums ir nepieciešams termovizors globāliem mērķiem, jums vajadzētu atlikt eksperimentus un tērēt naudu augstas kvalitātes aprīkojuma iegādei. Ikvienam, kuram vienkārši patīk dizains un kuri ir diezgan apmierināti ar paštaisītu izstrādājumu iespējām, varam sniegt padomu – vāciet, eksperimentējiet, un var gadīties, ka varēsiet pārspēt mūsu aprakstīto pašdarināto iespēju sasniegumus un izveidojiet daudz modernākus termokameras medībām ar savām rokām. Dari tā!

Tiem, kam lodāmurs un skrūvgriezis nav īpaši ērti, bet ļoti patīk pavadīt laiku dabā, kā arī tiem, kuriem profesionāliem nolūkiem var būt nepieciešams vizualizēt objektu temperatūras īpašības diapazonā no 0 līdz 100 °C, ieteicams pievērst uzmanību gatavam pusprofesionālam aprīkojumam. Piemēram, viedtālruņos ar Flir One termovizoru.

Šīs ierīces var labi kalpot medniekiem un ekstrēmiem ceļotājiem, jo tās ir ērtas, mobilas un spēj darboties temperatūrā no 0 līdz 45 °C un augsta atmosfēras mitruma apstākļos. Un tajā pašā laikā šādas ierīces izmaksas daudz neatšķiras no visu veidu mājās gatavotu izstrādājumu izmaksām.

Termouztvērēji ir ierīces, ko var izmantot, lai uzraudzītu mērītās virsmas temperatūras sadalījumu. Šī virsma tiek parādīta ierīces ekrānā krāsu lauka veidā. Šajā laukā noteikta krāsa atbilst noteiktai temperatūrai. Ekrānā tiek parādīts šķietamais temperatūras diapazons. Jaunāko termovizoru standarta izšķirtspēja ir 0,1 grāds.

Lētās ierīcēs informācija tiek saglabāta ierīces atmiņā un, ja nepieciešams, tiek nolasīta caur datoru. Visbiežāk šādas ierīces tiek izmantotas kopā ar klēpjdatoru un īpašu programmu, kas saņem informāciju no termovizora.

Pirmo reizi termovizori parādījās pagājušā gadsimta 30. gados. Mūsdienu termoattēlveidošanas sistēmas sāka attīstīties tikai 60. gados. Termiskā starojuma uztvērējiem bija viens elements. Attēls uztvērējos tika izveidots, izmantojot optikas punktu nobīdi. Šādām ierīcēm bija zema veiktspēja, un tās ļāva novērot temperatūras izmaiņas ar mazu ātrumu.

Attīstoties tehnoloģiskajam progresam, parādījās šūnas, kas spēj saglabāt gaismas signālu. Ir kļuvis iespējams izstrādāt jaunus termovizorus, kuru pamatā ir sensoru matricas. No šīm matricām signāli nonāk dekodētājā, pēc tam uz ierīces galveno procesoru apstrādei.

Noteiktā secībā signāli tiek projicēti uz matricas ar temperatūras sadalījumu ar dažādām norādītajām krāsām. Šis princips ir ļāvis iegūt pārnēsājamas autonomas ierīces, kas spēj ātri apstrādāt datus, kas ļauj kontrolēt temperatūras izmaiņas reāllaikā.

Daudzsološa jaunu termovizoru attīstība ir neatdzesētu bolometru izmantošana. Šis princips ir balstīts uz paaugstinātu precizitāti, aprēķinot plānu plākšņu pretestības izmaiņas siltuma starojuma ietekmē visā spektrā. Šī tehnoloģija ir populāra daudzās valstīs jaunu termovizoru ražošanā, kam ir augstas drošības un mobilitātes prasības. Mūsu valstī autonomos termovizorus ar neatdzesētiem bolometriem sāka ražot 2007. gadā.

Darbības un dizaina iezīmes

Infrasarkano starojumu termovizora optiskā sistēma fokusē uz uztvērēju, kas nodrošina signālu pretestības vai sprieguma izmaiņu veidā.
Elektronika reģistrē saņemto signālu no termiskās attēlveidošanas sistēmas. Rezultātā signāls tiek pārveidots elektroniskā termogrammā. Tas tiek parādīts displejā.

Termogramma ir objekta attēls, kas apstrādāts ar elektronisku sistēmu, lai parādītu to ekrānā ar dažādiem krāsu toņiem, kas atbilst infrasarkano staru sadalījumam pa objekta laukumu. Rezultātā operators redz termogrammu, kas atbilst siltuma starojumam, kas nāk no pētāmā objekta.

Detektora jutība pret siltuma starojumu ir atkarīga no tā temperatūras un dzesēšanas kvalitātes. Tāpēc detektors tiek ievietots īpašā dzesēšanas ierīcē. Vispopulārākais dzesēšanas veids ir šķidrais slāpeklis. Tomēr šī metode ir neērta un diezgan primitīva.

Cits tērauda dzesēšanas veids. Tie ir pusvadītāji, kas spēj nodrošināt temperatūras starpību, kad caur tiem iet elektriskā strāva, un darbojas pēc siltumsūkņa principa. Termokameras sensora jutība tiek veidota, izmantojot jutīgus pusvadītājus, kas izgatavoti no dzīvsudraba-kadmija-telūra, indija antimonīda un citiem materiāliem.

Termovizora daļas un elementi

Termokameras izmaksas ir diezgan augstas. Tās galvenie elementi ir objektīvs un matrica (starojuma uztvērējs), kas veido 90% no visas ierīces izmaksām. Šādas matricas ir grūti izgatavot. Objektīvu nevar izgatavot no stikla, jo stikls nepārraida infrasarkanos starus. Tāpēc lēcām tiek izmantoti dārgi reti materiāli (germānija). Pašlaik tiek meklēti citi lēti materiāli.

Citas ierīces sastāvdaļas ir:

1 - Objektīva vāciņš
2 - Displejs
3 - kontrole
4 — Rokturis ar siksnu
5 - termovizors
6 - Sākt
7 — Objektīvs
8* — Elektroniskā sistēma
9* - Atmiņa informācijas glabāšanai
10* - programmatūra

Lēcas

Termovizoram ir jābūt vismaz vienam objektīvam, kas spēj fokusēt infrasarkano viļņu starojumu uz starojuma uztvērēju. Pēc tam uztvērējs nosūta elektrisko signālu un rada termisku (elektronisku) attēlu, ko sauc par termogrammu.

Visbiežāk lēcas ir izgatavotas no germānija. Lai optimizētu lēcu gaismas caurlaidību, tiek izmantoti pretatstarojoši plānslāņa pārklājumi. Termokameras komplektā parasti ietilpst maciņš ierīces glabāšanai un pārnēsāšanai un cits papildus aprīkojums ierīces lietošanai lauka apstākļos.

Displeji

Termiskā starojuma shēma tiek parādīta šķidro kristālu ekrānā (displejā). Tam jābūt ar labu spilgtumu un pietiekama izmēra, lai viegli apskatītu attēlu dažādos apgaismojuma apstākļos uz lauka. Ekrānā parasti ir papildu informācija. Tas ietver temperatūras krāsu skalu, laiku, datumu, akumulatora uzlādi, objekta temperatūru un citu noderīgu informāciju.

Signālu apstrādes ķēde un starojuma uztvērējs tiek izmantoti, lai pārveidotu infrasarkanās gaismas emisiju par nepieciešamo noderīgo informāciju. Objekta termiskais starojums tiek fokusēts uz īpašu uztvērēju. Tas ir izgatavots no pusvadītājiem. Siltuma starojums rada elektrisko signālu uztvērējā. Pēc tam signāls nonāk elektroniskā shēmā, kas atrodas ierīces iekšpusē; pēc tam, kad signālu ir apstrādājusi elektronika, ekrānā parādās siltuma attēls.

Vadības ierīces

Izmantojot šos elementus, elektroniskajā sistēmā tiek veikti dažādi pielāgojumi, lai displejā optimizētu siltuma starojuma attēlu. Šādi pielāgojumi elektroniski var mainīt krāsu gammu un attēla saplūšanu, termisko līmeņu atstarpi. Tiek regulēta arī atstarotā fona temperatūra un izstarojuma koeficients.

Datu krātuve

Digitālos elektroniskos datus, kas satur termiskos attēlus un palīgdatus, var glabāt dažāda veida elektroniskās atmiņas kartēs vai datu pārsūtīšanas un uzglabāšanas ierīcēs.

Lielākā daļa infrasarkano staru termiskās attēlveidošanas sistēmu spēj saglabāt atbalsta teksta un balss datus, kā arī attēla momentuzņēmumu, kas tiek iegūts, izmantojot iekšējo iebūvēto kameru, kas darbojas cilvēka redzamajā spektrā.

Pārskatu izveide un programmatūra

Programmatūra, ko izmanto ar daudzām modernām termiskās attēlveidošanas sistēmām, ir lietotājam draudzīga un funkcionāla. Termiski digitālie un redzamie attēli tiek kopēti datorā vai klēpjdatorā. Tur šo informāciju var analizēt, izmantojot dažādas krāsu paletes, un var veikt citus radiometrisko datu pielāgojumus.

Ir iespējams izmantot arī iebūvētās analīzes iespējas. Apstrādātos attēlus var iekļaut atskaites paraugos vai izdrukāt uz printera. Attēlus klientam var nosūtīt arī ar interneta starpniecību vai saglabāt elektroniski datorā.

Klasifikācija

Termiskos attēlus iedala vairākos veidos, pamatojoties uz dažādām īpašībām.

Novērošanas pārveidot infrasarkanos starus acij redzamā gaismā pēc īpašas krāsu skalas.

Mērīšana Termouztvērēji spēj noteikt pētāmā objekta temperatūru, piešķirot digitālā pikseļa signāla vērtību noteiktai atbilstošai temperatūrai. Rezultāts ir temperatūras sadalījuma attēls.

Stacionārs Termokameras tiek izmantotas izmantošanai rūpniecības uzņēmumos, kur tehnoloģisko procesu ievērošana tiek uzraudzīta -40 +2000 grādu diapazonā. Šādas ierīces ir aprīkotas ar slāpekļa dzesēšanu, lai radītu normālus apstākļus uztveršanas iekārtu darbībai. Šādas sistēmas sastāv no 3. paaudzes termovizoriem, kas izgatavoti uz pusvadītāju fotodetektoru matricām.

Pārnēsājams Termiskās attēlveidošanas ierīces ir izstrādātas, pamatojoties uz neatdzesētiem silīcija mikrobolometriem. Tā rezultātā kļuva iespējams atteikties no apjomīgu un dārgu dzesēšanas iekārtu izmantošanas. Šādām ierīcēm ir visas stacionāro modeļu priekšrocības. Turklāt tos var izmantot grūti sasniedzamās vietās. Daudzus portatīvos termokameras var savienot ar datoru, lai apstrādātu informāciju.

Nakts redzamības ierīces bieži tiek sajauktas ar termovizoriem. Tomēr starp tām ir liela atšķirība. Nakts redzamības ierīce var darboties vāja apgaismojuma apstākļos, jo tā pastiprina gaismu. Bieži vien gaisma, kas iekļūst objektīvā, padara cilvēku aklu. Termokamerai nav nepieciešama gaisma, jo tā darbības princips ir balstīts uz infrasarkanajiem termiskajiem stariem.

Termokameras pielietojuma joma

Termiskos attēlus izmanto dažādās mūsu dzīves jomās. Piemēram, šīs ierīces izmanto objektu drošībā un militārajā izlūkošanā. Naktī caur šo ierīci pilnīgā tumsā var redzēt cilvēku līdz 300 metru attālumā, bet militāro tehniku var redzēt līdz 3 km attālumā.

Šobrīd ir pieejamas mikroviļņu videokameras ar attēla izvadi uz datoru. Šādas kameras jutība ir vairākas grādu simtdaļas. Tāpēc, ja naktī satverat durvju rokturi, siltuma nospiedums būs redzams apmēram 30 minūtes.

Siltuma attēlveidotāji ir daudzsološi, identificējot dažādu instalāciju defektus. Tas notiek, kad mehānismā vai ierīcē noteiktas vietas temperatūra paaugstinās vai pazeminās. Dažkārt noteiktus defektus var noteikt tikai ar termovizoru. Uz nesošām smagām konstrukcijām (tiltiem) metāla noguruma novecošanas un no tā izrietošo deformāciju laikā dažviet rodas vairāk siltuma, nekā vajadzētu. Tāpēc ir iespējams diagnosticēt defektus, neizjaucot objektu.

Rezultātā varam teikt, ka termovizori tiek izmantoti kā objekta drošības operatīvais kontrolieris.

Termiskos attēlus plaši izmanto medicīnā dažādu slimību patoloģiju diagnosticēšanai. Veselam pacientam ķermeņa temperatūra tiek sadalīta simetriski no visa ķermeņa viduslīnijas. Ja šī simetrija ir izjaukta, tad tas ir kritērijs slimību diagnosticēšanai ar termovizoru.

Termogrāfija ir moderna diagnostikas metode medicīnā. Šīs metodes pamatā ir cilvēka ķermeņa infrasarkanā starojuma noteikšana atkarībā no tā temperatūras. Siltuma starojuma intensitāti un izplatību parasti nosaka savdabīgi fizioloģiskie procesi, kas organismā notiek dziļos un virspusējos orgānos.

Dažādiem patoloģiskiem stāvokļiem raksturīga asimetrija ķermeņa temperatūras sadalījumā. Tas ir atspoguļots termogrāfiskajā attēlā. Šim faktam ir svarīga prognostiska un diagnostiska nozīme. Par to liecina daudzi klīniskie pētījumi.

Ir divi galvenie termogrāfijas veidi:

Teletermogrāfija.
Sazinieties ar holesterisko termogrāfiju.

Teletermogrāfija darbojas, pārveidojot cilvēka ķermeņa infrasarkanos starus elektriskās strāvas signālā, kas tiek parādīts termovizora displejā.

Kontakta holesteriskā termogrāfija darbojas pēc šķidro kristālu optisko īpašību principa, kas izpaužas kā krāsas maiņa varavīksnes krāsās, uzklājot uz izstarojošām virsmām. Aukstākās vietas ir zilas, un karstākas vietas ir sarkanas.

Rūpnieciskie pielietojumi

Siltuma apmaiņas procesu uzraudzība transportlīdzekļu izplūdes sistēmās, dzinējos un radiatoros.
Auto bremžu sistēmas pārbaude un projektēšana.
Ultraskaņas metināšanas kontrole.
Auto klimata sistēmas izstrāde.
Shēmu plates kvalitātes kontrole elektronikā.
Metināšanas režīma kontrole.
Vārpstu, gultņu, zobratu novirzes noteikšana.
Metāla sprieguma analīze.
Šķidrumu tvertņu izolācijas un hermētiskuma uzraudzība.
Siltumizolācijas īpašību noteikšana.
Siltuma zudumu noteikšana telpās.
Žogu konstrukciju diagnostika.
Ugunsgrēka novēršana.
Gāzes noplūdes noteikšana no gāzes vada.
Tehnoloģisko procesu kontrole.
Elektrisko iekārtu pārbaude.
Termālo trašu veiktspējas pārbaude.
Vietu noteikšana, kur noplūst auksts gaiss.
Cauruļvadu siltumizolācijas kontrole.
Ar eļļu pildīta aprīkojuma pārbaude.
Ģeneratora statora pārbaude.
Gāzes un skursteņu kontrole.

Jebkurš objekts izstaro elektromagnētiskos viļņus ļoti plašā frekvenču diapazonā, ieskaitot viļņus infrasarkanajā spektrā, tā saukto “termisko starojumu”. Šajā gadījumā termiskā starojuma intensitāte ir tieši atkarīga no objekta temperatūras, un tikai ļoti nelielā mērā ir atkarīga no apgaismojuma apstākļiem redzamajā diapazonā. Tādējādi ar termoattēlveidošanas ierīces palīdzību par jebkuru novēroto objektu var savākt un vizualizēt papildu informāciju, kas nav pieejama cilvēka acij un instrumentiem.Termometrs ir ierīce, kas ļauj vizualizēt objekta termiskā starojuma modeli. novērotais objekts. Tas paver vairākas unikālas iespējas dažādām darbības jomām: precīzi mērījumi, tehnoloģisko procesu kontrole un, protams, drošības nodrošināšana.

Mūsdienu termovizoru darbības princips ir balstīts uz noteiktu materiālu spēju noteikt starojumu infrasarkanajā diapazonā. Izmantojot optisko ierīci, kas ietver lēcas, kas izgatavotas no retiem materiāliem, kas ir caurspīdīgi pret infrasarkano starojumu (piemēram, germānija), objektu termiskais starojums tiek projicēts uz sensoru masīvu, kas ir jutīgas pret infrasarkano starojumu. Tālāk sarežģītas mikroshēmas nolasa informāciju no šiem sensoriem un ģenerē video signālu, kur dažādas attēla krāsas atbilst dažādām novērojamā objekta temperatūrām. Kadra augšpusē var parādīt atbilstības skalu starp attēla punkta krāsu un novērotā objekta absolūto temperatūru. Attēlā ir iespējams norādīt arī karstāko un aukstāko punktu temperatūru. Atkarībā no modeļa termovizori atšķiras pēc izmērītās temperatūras soļa lieluma. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj atšķirt objektu temperatūru ar precizitāti 0,05-0,1 K.

Daudzas termiskās attēlveidošanas ierīces ir aprīkotas arī ar atmiņas ierīcēm iegūtā termiskā starojuma modeļa video attēla ierakstīšanai un augstas veiktspējas mikroprocesoriem, kas ļauj minimāli reāllaikā analizēt skenēšanas rezultātā iegūto infrasarkanā starojuma attēlu. Diezgan bieži tiek izmantota termovizora un videokameras kopīgas lietošanas konfigurācija, kas kopumā ļauj iegūt objekta attēlu kombinētā infrasarkanā un redzamā spektra “paplašinātā” diapazonā un nelabvēlīgos apstākļos. (piemēram, objekta apgaismojuma trūkums), lai novērotu objektu vismaz vienā no diapazoniem. IR vai redzamo diapazonu var uzklāt viens otram vai pārraidīt atsevišķi. Īpaša programmatūra ļauj konfigurēt termoattēlveidošanas kompleksa darbību, pēc iespējas efektīvāk koordinējot visu tajā iekļauto ierīču darbību.

Attēla precizitāti un citus termovizora raksturlielumus parasti nosaka tā izmantošanas apjoms. Zinātniskajās laboratorijās tiek izmantoti sarežģītāki dizaini, kuriem šaurās specializācijas dēļ ir mazākais solis izmērītajā temperatūrā. Lai nodrošinātu drošību dažādās vietās, tiek izmantoti modeļi, kas termisko starojumu fiksē ar nedaudz mazāku precizitāti, bet darbojas plašākā frekvenču diapazonā un ar vairāk nekā pietiekamu precizitāti, lai efektīvi veiktu savas funkcijas. Jebkurā gadījumā termovizora darbības princips - siltuma starojuma mērīšana un vizualizēšana - mūsdienu sabiedrībā ir pieprasīts visās dzīves jomās.

Termovizora tehniskie parametri

Galvenie termovizora tehniskie parametri, kuriem eksperti pievērš uzmanību, ir tādi parametri kā matricas tips, fokusa attālums, matricas jutība, skata leņķi un darba temperatūras diapazons. Protams, tie ir tikai galvenie parametri, ir arī citi.

Tā kā katram modelim, pamatojoties uz tā mērķi, raksturlielumi ir individuāli, par tiem varat uzzināt vairāk mūsu katalogā.

Ierīču veidi

Termokamera ir tik populāra un daudzfunkcionāla ierīce, ka tai ir divas tehnoloģiskā dizaina iespējas:

Stacionārs. Šīs kategorijas ierīces ir paredzētas izmantošanai rūpniecības uzņēmumos tehnoloģisko procesu uzraudzībai. Slāpekļa dzesēšanas sistēma ir diezgan izplatīta ierīce, kas ir aprīkota ar šādu termovizoru. Tās darba temperatūras raksturlielumi ir ļoti iespaidīgi: no –40 līdz +2000 °C. Šīs sistēmas parasti ir balstītas uz ierīcēm, kas samontētas uz pusvadītāju fotodetektoru matricām.

Pārnēsājams (pārnēsājams). Inovatīvas izstrādes ir ļāvušas atteikties no apjomīgu dzesēšanas iekārtu izmantošanas, pārejot uz termovizoru ražošanu, kuru pamatā ir neatdzesēti silīcija mikrobolometri. Šādām ierīcēm ir visas to priekšgājēju priekšrocības, kas ietver, piemēram, nelielu temperatūras pakāpi mērīšanas laikā (0,1 °C). Šīs klases termovizoru iespējams izmantot arī sarežģītiem novērtēšanas darbiem, kas prasa gan ierīces lietošanas ērtumu, gan pārnesamību. Daudziem pārnēsājamiem termovizoriem ir iespēja izveidot savienojumu ar datoru, lai ātri apstrādātu datus no tiem.

Termokameras darbības princips

Termokameras darbības algoritms sastāv no trim posmiem:

IR starojuma fiksācija.
Pārvēršot to temperatūras vērtībās.
Termogrammas veidošana - objekta termiskais attēls, kas parāda temperatūras sadalījumu uz objektu virsmām.

Turklāt šīs darbības notiek uzreiz.

Neskatoties uz diezgan sarežģīto termovizora darbības principu, pārnēsājamās ierīces dizains nav pārāk apgrūtinošs.

Zemāk piedāvājam trīs iespējas termokameras ieviešanai mājās – izvēlieties, kura jums patīk vislabāk. Un termovizoru sensorus un citus ierīces elementus var iegādāties jau gatavus.

Variants Nr. 1. Izdari pats termokamera no kameras

Pašdarināta termovizora pielietojuma joma

Ja jums ir nevajadzīgs DSLR, aptuveni 40 USD par IR filtru un vēlme un iespēja kameru izjaukt, tad šo iespēju noteikti ir vērts izmēģināt.

Variants Nr. 2. Izdariet pats termovizoru, izmantojot infrasarkano termometru un Arduino plati

Arduino plate ir programmatūras un aparatūras rīks, kas paredzēts neprofesionāliem lietotājiem, lai izveidotu vienkāršas sistēmas automatizācijas un robotikas jomā.

Kur var izmantot šādu termovizoru?

Opcija Nr.3. Uzlabots paštaisīts termokamera statisku objektu fotografēšanai

Kamera spēlē sava veida skenēšanas zonas skatu meklētāja lomu, kā arī oriģinālā attēla avotu; jebkura lēta tīmekļa kamera var tikt galā ar šo lomu (jo mazāka tā ir, jo labāk).

Montāža

Arduino plati ievietojam maciņā ar bateriju nodalījumu.
Mēs piestiprinām servomotoru, izmantojot superlīmi vai epoksīdu plātnes priekšējā tukšajā vietā.
Mēs ievietojam otro servomotoru rotācijas ierīcē un nostiprinām visu konstrukciju.
Mēs savienojam infrasarkano termometru ar Arduino, savienojot zemi ar GND, SDA pie PIN4, VIN ar 3,3 V un SCL pie PIN5. Mēs uzstādīsim arī 4,7 kOhm rezistoru, savienojot SDA ar 3,3 V un SCL pie 3,3 V.
Savienojam lāzerkarti vai lāzera rādītāju. Tas ir paredzēts, lai izsekotu, no kuras vietas pašlaik tiek skenēts.
Mēs uzstādām tīmekļa kameru tā, lai tās virziens precīzi atbilstu IR sensora un lāzera virzienam.

Tas ir viss. Jūs paši savām rokām izgatavojāt termovizoru!

Kam tas ir labs?

secinājumus

No iespējām, kuras mēs aprakstījām paštaisītu termovizoru montāžai, var izdarīt divus secinājumus:

Pilnīgi iespējams pašam izgatavot termovizoru.
Pašdarinātam termovizoram ir ļoti šaura pielietojuma joma.

Pastāvīgi pieaugot mājas apkures izmaksām, rodas doma par siltuma zudumu samazināšanu tajā. Šajā gadījumā termokamera var kļūt par neaizstājamu instrumentu. Bet kā to izmantot un, pats galvenais, pareizi interpretēt rezultātus? To detalizēti paskaidroja Trotec Francijas filiāles, kas ražo infrasarkanās siltuma kameras, pārstāvis Didirs Vaygerberts.

Kāda veida telpā var izmantot termovizoru?

Termiskās infrasarkanās kameras var izmantot slikti izolētās mājās, lai diagnosticētu siltuma noplūdes. Tas ļaus veikt augstas kvalitātes izolācijas darbus, lai taupītu enerģiju. Šāda veida kameru var izmantot arī, lai pārbaudītu logu rāmju pareizu uzstādīšanu, ja ir aizdomas par uzstādīšanas defektiem. Parasti šī ierīce parāda visas temperatūras izmaiņas uz mājas vai dzīvokļa sienu virsmas. Turklāt, izmantojot termovizoru, var pārbaudīt pārdodamo īpašumu pirms darījuma veikšanas.

Laba termogrāfija tiek veikta gan iekštelpās, gan ārā, aptuveni 30% no ārpuses fotogrāfijām līdz 70% interjera fotogrāfijām. Svarīgākie ir iekšējie attēli, kas ir vistuvāk termogrāfijas elementiem.

Kā tiek veikta diagnoze?

Kamera parāda visas temperatūras izmaiņas uz materiāla virsmas. Piemēram, varat uzraudzīt durvju un durvju rāmju izolāciju vai logu rāmju nostiprināšanu un blīvēšanu. Skenējot var pārbaudīt augšējā stāva izolāciju zem jumta (daļa telpas tiek skenēta leņķī). Vēlams, ja kamera atrodas telpās. To var uzstādīt pastāvīgi. Šajā gadījumā tam ir aizsargājoša loma. Jūs varat pārvietot kameru no vienas vietas uz otru, bet ar nosacījumu, ka jumts un logi ir labi izolēti.
Savukārt stikla termogrāfiju nevar veikt, jo infrasarkanais starojums no ēkā izmantotās kameras neiziet caur loga stiklu (infrasarkanie stari no stikla atstarojas kā no spoguļa).

Kā jānovieto kamera, lai novērotu objektu?

Lai nodrošinātu vislabāko termisko skenēšanu, kamera ir jānovieto perpendikulāri objektam, ja iespējams. Jumta termogrāfija no grīdas ir muļķības. Lai iegūtu precīzāku un detalizētāku informācijas nolasīšanu, kamera jānovieto pēc iespējas tuvāk objektam.

Termiskie tilti. Vai tie parāda vietas, kas ir pārāk mitras vai citas telpas problēmas?

Termiskā attēlveidošanas kamera faktiski var atklāt mitras ēkas vietas. Mitrs materiāls ir vairāk vadošs, un tam būs atšķirīga temperatūra nekā līdzīgam sausam materiālam.
Profilakses nolūkos infrasarkano staru kameru var izmantot, lai pārbaudītu elektriskos paneļus, lai nodrošinātu pareizu elektrisko instalāciju darbību. Kamera parādīs, vai ir neparasti pārkaršanas un augstas temperatūras zonas, kas neatbilst standartiem. Mājsaimniecības elektrotīklu skenēšana palīdzēs izvairīties no ugunsgrēkiem un strāvas padeves pārtraukumiem.
Termiskās attēlveidošanas kameras tiek plaši izmantotas arī, lai atklātu noplūdes elektriskajos un sakaru tīklos, kas atrodas zem grīdām. Šajā gadījumā diagnostikai nav nepieciešama grīdas demontāža.

Kā atšifrēt rezultātus un kā ņemt vērā atjauninājumus?

Ēkas iekšpusē īpaši tiek ņemtas vērā temperatūras atšķirības starp sienām un jumtu. Dažas telpas zonas, piemēram, stūri, vienmēr ir vēsākas nekā centrs. Izmantojot termovizoru, tiek noteikts, vai šī atšķirība ir pieņemama (2-3 grādu robežās) vai pārāk liela. Piemēram, ja āra gaisa temperatūra ir 0 grādi, sienu iekšējā temperatūra ir 20 grādi, bet stūros 8 vai 12 grādi, tad kamera rāda siltumizolācijas trūkumu. Visas pieļaujamās temperatūras novirzes ir norādītas kameras rokasgrāmatā.

Kurā diennakts laikā vislabāk izmantot infrasarkano kameru?

Labākais laiks termogrāfijas veikšanai ir agrs rīts pirms saullēkta. Darbus var veikt arī vakarā, atkarībā no apstākļiem. Bet jums ir jāizvairās no pārāk saulainām dienām, kad jumta virsma un sienas kļūst ļoti karstas.

Kādos apstākļos var tikt sagrozīti dzīvojamo telpu termogrāfijas rādījumi?

Izvairieties no āra termogrāfijas veikšanas blīvā miglā vai lietū. Šajā gadījumā daļu infrasarkanā starojuma absorbēs ūdens daļiņas, un rādījumi var tikt izkropļoti. Turklāt nav ieteicams veikt termogrāfiju saulainā dienā, jo visa ēka, īpaši saulainā puse, kļūs ļoti karsta un arī vērtības būs stipri izkropļotas.

Kas ir labāk, pirkt vai iznomāt infrasarkano staru kameru pašdiagnostikai?

Infrasarkano kameru cenas sākas no 60 000 rubļu. Lēta termovizora noma uz trim dienām maksās aptuveni 5500 rubļu. Profesionāļu veiktās pilnīgas diagnostikas izmaksas ir aptuveni 20 000 rubļu.