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Equação do princípio de operação dos termovisores tipos de dispositivos nsx. Uso adequado de um termovisor

Equação do princípio de operação dos termovisores tipos de dispositivos nsx. Uso adequado de um termovisor

Hoje, provavelmente todo mundo já ouviu falar de um dispositivo como um termovisor. A exceção, talvez, seriam as crianças pequenas. Outra coisa é que não são tantos os que viram este aparelho “ao vivo”, e mais ainda os que o seguraram nas mãos. Mas também há aqueles que não apenas mantiveram, mas criaram sua própria versão “caseira” de um termovisor. No entanto, não importa a qual categoria você pertença, nosso artigo será do seu interesse em qualquer caso. Os não iniciados serão capazes de compreender o princípio de funcionamento de um termovisor, e os experientes e ases poderão descobrir novas possibilidades para si próprios. Mas vamos conversar sobre tudo em ordem.

O termovisor, sendo um dispositivo para medir temperaturas de superfícies por meio de um método sem contato, pode facilitar significativamente a vida de representantes de diversas profissões. Inicialmente inventado para fins militares, este dispositivo bastante complexo e caro é hoje utilizado com sucesso na maioria das áreas da atividade humana. Por exemplo, na indústria - para monitorar mudanças térmicas durante processos tecnológicos; na medicina - para diagnosticar doenças; ao caçar pássaros e animais; na construção - para determinar áreas de vazamento de calor ou, inversamente, locais para colocação de tubos. E este não é um histórico completo deste dispositivo.

Tipos de dispositivos

O termovisor é um dispositivo tão popular e multifuncional que possui duas opções de design tecnológico:

Estacionário. Os dispositivos desta categoria destinam-se ao uso em empresas industriais para monitorar processos tecnológicos. Um sistema de resfriamento de nitrogênio é um dispositivo bastante comum equipado com esse termovisor. Suas características de temperatura operacional são muito impressionantes: de -40 a +2.000 °C. Esses sistemas geralmente são baseados em dispositivos montados em matrizes de fotodetectores semicondutores.

Portátil (portátil). Desenvolvimentos inovadores permitiram abandonar o uso de equipamentos de refrigeração volumosos, passando para a produção de termovisores baseados em microbolômetros de silício não resfriados. Tais dispositivos têm todas as vantagens de seus antecessores, que incluem, por exemplo, um pequeno passo de temperatura durante a medição (0,1 °C). Também é possível utilizar um termovisor desta classe para trabalhos de avaliação complexos que exijam facilidade de uso e portabilidade do dispositivo. Muitos termovisores portáteis têm a capacidade de se conectar a um PC para processamento rápido de dados deles.

O uso de um termovisor em uma determinada área deixa certas marcas nas características operacionais exigidas deste dispositivo. Portanto, antes de adquirir este aparelho, você deve avaliar as condições em que ele será utilizado. As instruções ajudarão com isso. Um termovisor adquirido sem o conhecimento adequado das instruções de operação pode não atender às suas necessidades. Por exemplo, os termovisores usados para caça devem ter um corpo de liga leve resistente a impactos com um nível de proteção de pelo menos IP54.

É desejável que seja um design monobloco com indicação no visor e na tela LCD. E o alcance visível dos termovisores de caça deve chegar a 1.500 m, enquanto na indústria da construção tais requisitos não são impostos aos termovisores.

Princípio de funcionamento de um termovisor

A operação de um termovisor é baseada na capacidade de qualquer objeto de gerar radiação térmica (radiação IR), cuja intensidade depende diretamente da temperatura do objeto. O termovisor detecta raios infravermelhos a longas distâncias, convertendo-os em uma forma conveniente para a percepção humana. A diferença na radiação térmica de vários objetos permite ver relevos no escuro, bem como correntes frias ou quentes. Neste caso, as áreas de temperatura mais alta são indicadas em vermelho e as áreas de baixa temperatura são indicadas em preto ou azul.

Você deve compreender a diferença fundamental entre dispositivos como um termovisor e um dispositivo de visão noturna. A diferença é a capacidade de enxergar no escuro. Um termovisor transmite a radiação infravermelha dos próprios objetos, enquanto um dispositivo de visão noturna transmite a radiação-iluminação refletida e amplificada de outros objetos. Ou seja, é possível executar as funções de um dispositivo de visão noturna com um termovisor, mas não é possível construir um mapa de calor usando um dispositivo de visão noturna.

O algoritmo operacional do termovisor consiste em três etapas:

Fixação de radiação IR.
Convertendo-o em valores de temperatura.
Formação de um termograma - uma imagem térmica de um objeto que exibe a distribuição de temperatura nas superfícies dos objetos.

Além disso, essas ações ocorrem instantaneamente.

Apesar do princípio operacional bastante complexo de um termovisor, o design do dispositivo portátil não é muito complicado.

No entanto, deve-se ter em mente que, para clareza suficiente da imagem na tela, são necessárias ópticas especiais contendo uma mistura de germânio. É justamente isso que determina o alto custo dos aparelhos profissionais. Seu custo chega a milhares e às vezes dezenas de milhares de dólares. Concordo, a quantia não é pequena.

As enormes capacidades dos termovisores há muito inspiram muitos jovens à ideia de montar este dispositivo com as próprias mãos. E, felizmente, existem maneiras de fazer um termovisor com as próprias mãos e evitar despesas tão significativas. Claro, se o dispositivo não se destinar a fins profissionais.

Apresentamos abaixo três opções para implementar um termovisor em casa - escolha a que você mais gosta. E sensores para termovisores e outros elementos do dispositivo podem ser adquiridos prontos.

Opção número 1. Termovisor faça você mesmo a partir de uma câmera

Este método se baseia no fato de que inicialmente as matrizes de todas as câmeras captam perfeitamente a radiação infravermelha, que, de fato, é necessária para o funcionamento de um termovisor. Outra coisa é que os fabricantes de equipamentos fotográficos garantem que os aparelhos vejam a mesma coisa que o olho humano. Para isso, um filtro especial é colocado na frente da matriz, absorvendo ou refletindo quase toda a radiação infravermelha - um “espelho térmico”, ou espelho quente. Graças a este filtro, a curva de sensibilidade da matriz torna-se semelhante à curva de sensibilidade do olho humano. Portanto, é fácil fazer um termovisor com suas próprias mãos a partir de uma câmera: você só precisa executar duas etapas - remover os filtros térmicos da câmera e instalar um filtro de espectro visível. No entanto, como mostra a prática, este último nem sempre é necessário.

Âmbito de aplicação de um termovisor caseiro

É possível usar um termovisor feito desta forma para necessidades domésticas? Bastante. Esse termovisor seria adequado para construção ou, por exemplo, caça? Bem possível. Em qualquer caso, os amantes da recreação ao ar livre irão certamente gostar deste dispositivo. Com sua ajuda, você pode controlar a aproximação de animais ao seu acampamento à noite, bem como procurar membros do grupo perdidos em neblina ou nuvens de poeira.

Se você tem uma DSLR desnecessária, cerca de US $ 40 por um filtro IR e o desejo e a capacidade de desmontar a câmera, certamente vale a pena tentar esta opção.

Opção número 2. Termovisor faça você mesmo usando um termômetro infravermelho e uma placa Arduino

A ideia deste método é muito simples. Para criar um termovisor com suas próprias mãos, você precisará de um termômetro infravermelho barato - este é um dispositivo que pode medir a temperatura de um ponto específico no espaço a uma curta distância, e uma placa Arduino, através da qual iremos conectá-lo a os LEDs RGB de alguma lanterna.

A placa Arduino é uma ferramenta de software e hardware projetada para usuários não profissionais construirem sistemas simples na área de automação e robótica.

Vamos programar o sistema para que a luz da lâmpada fique com cores diferentes dependendo da leitura do termômetro. Vamos fazer isso tradicionalmente para que as altas temperaturas correspondam ao vermelho e as baixas temperaturas correspondam ao azul. Assim, ao apontar uma lanterna com termômetro embutido para qualquer objeto, iluminamos automaticamente esse objeto com a cor adequada, dependendo de sua temperatura. Se você adicionar uma câmera a este conjunto, você não só será capaz de ver em cores a temperatura das superfícies dos objetos ao seu redor, mas também obterá imagens que não são piores do que aquelas que até mesmo os termovisores mais caros podem ver.

Onde esse termovisor pode ser usado?

É claro que esses dispositivos não são iguais aos termovisores para caça. É difícil fazer um dispositivo poderoso com as próprias mãos. Mas a opção apresentada pode muito bem ser útil para as necessidades domésticas, especialmente porque o custo deste projeto caseiro não excede US$ 50.

Opção número 3. Termovisor caseiro aprimorado para fotografar objetos estáticos

O desenvolvimento deve seu nascimento a dois estudantes alemães, Max Ritter e Mark Cole. Esses jovens moradores de Mindelheim inventaram um dispositivo bastante fácil de fabricar e receberam um prêmio por isso em 2010, em um fórum de ciência e tecnologia.

O dispositivo consiste em dois servos (para movimento horizontal e vertical), um controlador Arduino (responsável pelo processamento de sinais e transferência de dados para o PC), um módulo sensor de temperatura sem contato (por exemplo, MLX90614-BCI), um módulo laser ou ponteiro laser (indicará a área de digitalização), caixas e webcams. Você também precisará de dois resistores de 4,7 kOhm e um tripé.

A câmera desempenha o papel de uma espécie de visor da área de digitalização, bem como de fonte da imagem original, qualquer webcam barata pode cumprir essa função (quanto menor, melhor).

Os dados gerados pelo sensor podem ser lidos utilizando barramentos SMBus e PWM. Nosso case também permite a utilização de um sensor com índices BCI. Fonte de alimentação 3V. O índice BCI designa o tipo de formato com um acessório que fornece um ângulo de visão estreito de 5°.

Conjunto

Colocamos a placa Arduino em uma caixa com compartimento de bateria.
Fixamos o servomotor com supercola ou epóxi no vazio frontal da placa.
Colocamos o segundo servomotor no dispositivo rotativo e fixamos toda a estrutura.
Conectamos o termômetro infravermelho ao Arduino conectando Ground ao GND, SDA ao PIN4, VIN a 3,3V e SCL ao PIN5. Também instalaremos um resistor de 4,7 kOhm, conectando SDA a 3,3V e SCL a 3,3V.
Conectamos um cartão laser ou um apontador laser. Isso é para controlar de qual local está sendo verificado no momento.
Instalamos a webcam de forma que sua direção corresponda exatamente à direção do sensor IR e do laser.

Isso é tudo. Você fez um termovisor com suas próprias mãos!

Para que serve?

O processo de digitalização de um objeto e emissão de um mapa de calor leva cerca de um minuto, porque o sensor verifica a imagem futura ponto por ponto. Isto, claro, é absolutamente inútil para o processo de caça. No entanto, este termovisor caseiro será um excelente auxiliar para construção e outros trabalhos de reparação. Por exemplo, pode ser usado como método para testar calor em conexões elétricas ou conjuntos de energia. O dispositivo permite não apenas ver uma imagem térmica, mas também valores quantitativos de temperatura.

Além da operação lenta, o termovisor tem outra desvantagem - ele está firmemente conectado a um PC, o que o torna pouco móvel. Mas em alguns casos, as capacidades do dispositivo e seu custo são bastante justificados - você não terá que pagar mais de 200 dólares por todos os componentes. e.

conclusões

Das opções que descrevemos para a montagem de termovisores caseiros, duas conclusões se sugerem:

É bem possível fazer você mesmo um termovisor.
Um termovisor caseiro tem um escopo de aplicação muito restrito.

Portanto, se você precisa de um termovisor para fins globais, deve adiar os experimentos e gastar dinheiro em equipamentos de alta qualidade. A todos os que simplesmente adoram desenhar e que estão bastante satisfeitos com as possibilidades dos produtos caseiros, podemos dar conselhos - colecione, experimente, e pode muito bem ser que consiga superar as conquistas das opções caseiras que descrevemos e crie termovisores muito mais avançados para caçar com suas próprias mãos. Vá em frente!

Aqueles que não se sentem particularmente confortáveis com um ferro de soldar e uma chave de fenda, mas gostam muito de passar tempo na natureza, bem como aqueles que para fins profissionais podem precisar visualizar as propriedades de temperatura de objetos na faixa de 0 a 100 °C, são aconselhados a prestar atenção aos equipamentos semiprofissionais prontos. Por exemplo, em smartphones com termovisor Flir One.

Esses dispositivos podem servir bem aos caçadores e viajantes radicais, pois são convenientes, móveis e capazes de operar em temperaturas de 0 a 45 °C e alta umidade atmosférica. E, ao mesmo tempo, o custo desse dispositivo não difere muito dos custos de todos os tipos de produtos caseiros.

Os termovisores são dispositivos que podem ser usados para monitorar a distribuição de temperatura da superfície medida. Esta superfície é exibida na tela do dispositivo na forma de um campo colorido. Neste campo, uma determinada cor corresponde a uma determinada temperatura. A tela exibe a faixa de temperatura aparente. A resolução padrão dos termovisores mais recentes é de 0,1 graus.

Em dispositivos baratos, as informações são armazenadas na memória do dispositivo e, se necessário, lidas por meio de um computador. Na maioria das vezes, esses dispositivos são usados em conjunto com um laptop e um programa especial que recebe informações de um termovisor.

Os termovisores apareceram pela primeira vez na década de 30 do século passado. Os modernos sistemas de imagem térmica começaram a se desenvolver apenas na década de 60. Os receptores de radiação térmica tinham um elemento. A imagem nos receptores foi realizada utilizando um deslocamento pontual da óptica. Tais dispositivos apresentavam baixo desempenho e possibilitavam observar mudanças de temperatura em baixa velocidade.

Com o desenvolvimento do progresso tecnológico, surgiram células capazes de armazenar um sinal luminoso. Tornou-se possível projetar novos termovisores baseados em matrizes de sensores. A partir dessas matrizes, os sinais vão para o decodificador e depois para o processador principal do dispositivo para processamento.

Em uma determinada sequência, os sinais são projetados em uma matriz com distribuição de temperatura com diferentes cores designadas. Este princípio permitiu obter dispositivos portáteis autónomos capazes de processar rapidamente dados que permitem monitorizar as alterações de temperatura em tempo real.

Um desenvolvimento promissor para novos termovisores é o uso de bolômetros não resfriados. Este princípio é baseado no aumento da precisão no cálculo da mudança na resistência de placas finas sob a influência da radiação térmica em todo o espectro. Esta tecnologia é popular em muitos países para a produção de novos termovisores, que possuem elevados requisitos de segurança e mobilidade. Em nosso país, a produção de termovisores autônomos com bolômetros não resfriados começou em 2007.

Recursos de operação e design

A radiação infravermelha é focada pelo sistema óptico de um termovisor em um receptor, que fornece um sinal na forma de uma mudança na resistência ou tensão.
A eletrônica registra o sinal recebido do sistema de imagem térmica. Como resultado, o sinal é convertido em um termograma eletrônico. É mostrado no display.

Um termograma é uma imagem de um objeto que foi processado por um sistema eletrônico para exibi-lo na tela com diferentes tonalidades de cores correspondentes à distribuição dos raios infravermelhos sobre a área do objeto. Como resultado, o operador vê um termograma correspondente à radiação de calor proveniente do objeto em estudo.

A sensibilidade do detector à radiação de calor depende da sua própria temperatura e da qualidade do resfriamento. Portanto, o detector é colocado em um dispositivo de resfriamento especial. O tipo de resfriamento mais popular é o nitrogênio líquido. No entanto, este método é inconveniente e bastante primitivo.

Outro tipo de resfriamento de aço. São semicondutores que podem proporcionar uma diferença de temperatura quando a corrente elétrica passa por eles e operam segundo o princípio de uma bomba de calor. A sensibilidade do sensor termovisor é criada usando semicondutores sensíveis feitos de mercúrio-cádmio-telúrio, antimoneto de índio e outros materiais.

Peças e elementos do termovisor

O custo de um termovisor é bastante alto. Seus principais elementos são a lente e a matriz (receptor de radiação), que representam 90% do custo de todo o aparelho. Tais matrizes são difíceis de fabricar. A lente não pode ser de vidro, pois o vidro não transmite raios infravermelhos. Portanto, materiais raros e caros (germânio) são usados para lentes. A busca por outros materiais baratos está em andamento.

Outros componentes do dispositivo são:

1 - Tampa da lente
2 - Exibição
3 - Controle
4 — Alça com alça
5 - Termovisor
6 - Iniciar
7 – Lente
8* — Sistema eletrônico
9* - Memória para armazenamento de informações
10* - Programas

Lentes

Um termovisor deve ter pelo menos uma lente capaz de focar a radiação das ondas infravermelhas no receptor de radiação. O receptor então envia um sinal elétrico e produz uma imagem térmica (eletrônica) chamada termograma.

Na maioria das vezes, as lentes são feitas de germânio. Para otimizar a transmissão de luz das lentes, são utilizados revestimentos de película fina anti-reflexos. O kit do termovisor geralmente inclui um estojo para armazenamento e transporte do dispositivo e outros equipamentos adicionais para uso do dispositivo em condições de campo.

Exibições

O padrão de radiação térmica é exibido em uma tela de cristal líquido (display). Deve ter bom brilho e tamanho suficiente para visualizar facilmente a imagem sob diversas condições de iluminação no campo. Geralmente há informações de apoio na tela. Isso inclui uma escala de cores de temperatura, hora, data, carga da bateria, temperatura do objeto e outras informações úteis.

Circuito de processamento de sinal e receptor de radiação são usados para modificar a emissão de luz infravermelha nas informações úteis necessárias. A radiação térmica de um objeto é focada em um receptor especial. É feito de semicondutores. A radiação térmica cria um sinal elétrico no receptor. Em seguida, o sinal entra em um circuito eletrônico localizado dentro do dispositivo, após o sinal ser processado pela eletrônica, uma imagem térmica aparece na tela.

Controles

Utilizando esses elementos, diversos ajustes são feitos no sistema eletrônico para otimizar a imagem da radiação térmica no display. Tais ajustes eletronicamente podem alterar a gama de cores e a fusão da imagem, o espaçamento do nível térmico. A temperatura de fundo refletida e a emissividade também são ajustadas.

Banco de dados

Os dados eletrônicos digitais, que contêm imagens térmicas e dados auxiliares, podem ser armazenados em vários tipos de cartões de memória eletrônicos ou em dispositivos de transferência e armazenamento de dados.

A maioria dos sistemas de imagem térmica infravermelha são capazes de armazenar dados de texto e voz de suporte, bem como um instantâneo da imagem, que é obtido usando uma câmera interna integrada operando no espectro visível humano.

Criação de relatórios e software

O software usado com muitos sistemas modernos de imagem térmica é fácil de usar e funcional para o operador. Imagens térmicas digitais e visíveis são copiadas para um computador ou laptop. Lá, essas informações podem ser analisadas por meio de diferentes paletas de cores, e outros ajustes nos dados radiométricos podem ser feitos.

Também é possível usar opções de análise integradas. As imagens processadas podem ser incluídas em relatórios de amostra ou impressas em uma impressora. As imagens também podem ser enviadas ao cliente pela Internet ou salvas eletronicamente em um computador.

Classificação

Os termovisores são divididos em vários tipos com base em várias características.

Observacional converter os raios infravermelhos em luz visível aos olhos de acordo com uma escala de cores especial.

Medindo Os termovisores são capazes de determinar a temperatura do objeto que está sendo examinado, atribuindo o valor do sinal do pixel digital a uma determinada temperatura correspondente. O resultado é uma imagem da distribuição de temperatura.

Estacionário Os termovisores são utilizados para uso em empreendimentos industriais onde o cumprimento dos processos tecnológicos é monitorado na faixa de -40 +2.000 graus. Tais dispositivos são equipados com resfriamento de nitrogênio para criar condições normais de operação do equipamento receptor. Tais sistemas consistem em termovisores de 3ª geração feitos em matrizes fotodetectoras semicondutoras.

Portátil Dispositivos de imagem térmica são desenvolvidos com base em microbolômetros de silício não resfriados. Como resultado, tornou-se possível abandonar o uso de equipamentos de refrigeração volumosos e caros. Esses dispositivos têm todas as vantagens dos modelos estacionários. Além disso, podem ser utilizados em locais de difícil acesso. Muitos termovisores portáteis podem ser conectados a um computador para processar informações.

Dispositivos de visão noturna são frequentemente confundidos com termovisores. No entanto, há uma grande diferença entre eles. O dispositivo de visão noturna pode funcionar em condições de pouca luz, pois amplifica a luz. Freqüentemente, a luz que entra na lente cega uma pessoa. O termovisor não necessita de luz, pois seu princípio de funcionamento é baseado em raios infravermelhos térmicos.

Escopo de aplicação de termovisores

Os termovisores são usados em diversas áreas de nossas vidas. Por exemplo, esses dispositivos são usados na segurança de instalações e na inteligência militar. À noite, uma pessoa pode ser vista através deste dispositivo em completa escuridão a uma distância de até 300 metros, e equipamentos militares podem ser vistos até 3 km.

Atualmente, existem câmeras de vídeo micro-ondas com saída de imagem para um computador. A sensibilidade dessa câmera é de vários centésimos de grau. Portanto, se você segurar a maçaneta da porta à noite, a impressão térmica ficará visível por cerca de 30 minutos.

Os termovisores são muito promissores na identificação de defeitos em diversas instalações. Isso ocorre quando a temperatura de um determinado local de um mecanismo ou dispositivo aumenta ou diminui. Às vezes, certos defeitos só podem ser detectados por um termovisor. No suporte de estruturas pesadas (pontes), durante o envelhecimento por fadiga do metal e as deformações resultantes, é gerado mais calor em alguns locais do que deveria. Portanto, é possível diagnosticar defeitos sem desmontar o objeto.

Como resultado, podemos dizer que os termovisores são utilizados como controlador operacional de segurança das instalações.

Os termovisores são amplamente utilizados na medicina para diagnosticar a patologia de diversas doenças. Em um paciente saudável, a temperatura corporal é distribuída simetricamente a partir da linha média de todo o corpo. Se essa simetria for quebrada, esse é um critério para diagnosticar doenças com um termovisor.

A termografia é um método diagnóstico moderno na medicina. Este método baseia-se na detecção da radiação infravermelha do corpo humano em função da sua temperatura. A intensidade e distribuição da radiação térmica são normalmente determinadas pelos processos fisiológicos peculiares que ocorrem no corpo em órgãos profundos e superficiais.

Várias condições patológicas são caracterizadas pela assimetria na distribuição da temperatura corporal. Isso se reflete na imagem termográfica. Este fato tem importante significado prognóstico e diagnóstico. Isto é evidenciado por muitos estudos clínicos.

Existem dois tipos principais de termografia:

Teletermografia.
Termografia colestérica de contato.

A teletermografia funciona modificando os raios infravermelhos do corpo humano em um sinal de corrente elétrica, que é exibido no display de um termovisor.

A termografia colestérica de contato funciona com base no princípio das propriedades ópticas dos cristais líquidos, que se manifestam por uma mudança de cor para as cores do arco-íris quando aplicadas em superfícies emissoras. Os lugares mais frios são azuis e os lugares mais quentes são vermelhos.

Aplicações industriais

Monitoramento de processos de troca de calor em sistemas de exaustão de veículos, motores e radiadores.
Verificação e projeto do sistema de freio do carro.
Controle de soldagem ultrassônica.
Desenvolvimento de um sistema de climatização automóvel.
Controle de qualidade de placas de circuito em eletrônica.
Controle do modo de soldagem.
Detecção de desalinhamento de eixos, rolamentos, engrenagens.
Análise de tensão metálica.
Monitoramento do isolamento e estanqueidade de recipientes para líquidos.
Determinação das propriedades de isolamento térmico.
Detecção de perda de calor em instalações.
Diagnóstico de estruturas de vedação.
Prevenção de incêndio.
Detecção de vazamentos de gás em um gasoduto.
Controle de processos tecnológicos.
Verificação de equipamentos elétricos.
Verificação do desempenho das rotas térmicas.
Identificar locais onde há vazamento de ar frio.
Controle de isolamento térmico de dutos.
Verificando equipamentos cheios de óleo.
Verificando o estator do gerador.
Controle de gás e chaminés.

Qualquer objeto emite ondas eletromagnéticas em uma faixa muito ampla de frequências, incluindo ondas no espectro infravermelho, a chamada “radiação térmica”. Neste caso, a intensidade da radiação térmica depende diretamente da temperatura do objeto e apenas em pequena medida depende das condições de iluminação na faixa visível. Assim, com a ajuda de um dispositivo de imagem térmica, informações adicionais inacessíveis ao olho humano e aos instrumentos podem ser coletadas e visualizadas sobre qualquer objeto observado.Um termovisor é um dispositivo que permite visualizar o padrão de radiação térmica do objeto observado. Isto abre uma série de oportunidades únicas para diferentes áreas de atividade: medições precisas, controlo de processos tecnológicos e, claro, garantia de segurança.

O princípio de funcionamento dos termovisores modernos baseia-se na capacidade de certos materiais de detectar radiação na faixa infravermelha. Usando um dispositivo óptico que inclui lentes feitas de materiais raros que são transparentes à radiação infravermelha (como o germânio), a radiação térmica dos objetos é projetada em uma série de sensores sensíveis à radiação infravermelha. Em seguida, microcircuitos complexos leem as informações desses sensores e geram um sinal de vídeo, onde diferentes cores da imagem correspondem a diferentes temperaturas do objeto observado. Uma escala de correspondência entre a cor de um ponto na imagem e a temperatura absoluta do objeto observado pode ser exibida na parte superior do quadro. Também é possível indicar as temperaturas dos pontos mais quentes e mais frios da imagem. Dependendo do modelo, os termovisores diferem no tamanho do passo da temperatura medida. As tecnologias modernas permitem distinguir a temperatura dos objetos com uma precisão de 0,05-0,1 K.

Muitos dispositivos de imagem térmica também são equipados com dispositivos de memória para gravar a imagem de vídeo resultante do padrão de radiação térmica e microprocessadores de alto desempenho que permitem análises mínimas em tempo real da imagem de radiação infravermelha obtida como resultado da digitalização. Muitas vezes, é utilizada uma configuração de uso conjunto de um termovisor e uma câmera de vídeo, que permite, em geral, obter uma imagem de um objeto na faixa “estendida” dos espectros infravermelho e visível combinados, e em condições desfavoráveis. (por exemplo, a falta de iluminação do objeto) para observar o objeto em pelo menos uma das faixas. O alcance infravermelho ou visível pode ser sobreposto ou transmitido separadamente. Um software especial permite configurar o funcionamento do complexo de imagem térmica, coordenando o funcionamento de todos os seus dispositivos incluídos da forma mais eficiente possível.

A precisão da imagem e outras características de um termovisor são geralmente determinadas pelo escopo de seu uso. Nos laboratórios científicos, são utilizadas estruturas mais complexas, que, devido à estreita especialização, apresentam o menor passo na temperatura medida. Para garantir a segurança em vários locais, são utilizados modelos que registram a radiação térmica com um pouco menos de precisão, mas operam em uma faixa de frequência mais ampla e com precisão mais que suficiente para desempenhar suas funções com eficácia. De qualquer forma, o princípio de funcionamento de um termovisor - medir e visualizar a radiação térmica - é exigido em todas as esferas da vida na sociedade moderna.

Características técnicas do termovisor

As principais características técnicas de um termovisor que os especialistas prestam atenção são parâmetros como tipo de matriz, distância focal, sensibilidade da matriz, ângulos de visão e faixa de temperatura operacional. Claro, estes são apenas os parâmetros principais; existem outros.

Como para cada modelo, de acordo com sua finalidade, as características são individuais, você poderá saber mais sobre elas em nosso catálogo.

Tipos de dispositivos

O termovisor é um dispositivo tão popular e multifuncional que possui duas opções de design tecnológico:

Estacionário. Os dispositivos desta categoria destinam-se ao uso em empresas industriais para monitorar processos tecnológicos. Um sistema de resfriamento de nitrogênio é um dispositivo bastante comum equipado com esse termovisor. Suas características de temperatura operacional são muito impressionantes: de -40 a +2.000 °C. Esses sistemas geralmente são baseados em dispositivos montados em matrizes de fotodetectores semicondutores.

Portátil (portátil). Desenvolvimentos inovadores permitiram abandonar o uso de equipamentos de refrigeração volumosos, passando para a produção de termovisores baseados em microbolômetros de silício não resfriados. Tais dispositivos têm todas as vantagens de seus antecessores, que incluem, por exemplo, um pequeno passo de temperatura durante a medição (0,1 °C). Também é possível utilizar um termovisor desta classe para trabalhos de avaliação complexos que exijam facilidade de uso e portabilidade do dispositivo. Muitos termovisores portáteis têm a capacidade de se conectar a um PC para processamento rápido de dados deles.

Princípio de funcionamento de um termovisor

O algoritmo operacional do termovisor consiste em três etapas:

Fixação de radiação IR.
Convertendo-o em valores de temperatura.
Formação de um termograma - uma imagem térmica de um objeto que exibe a distribuição de temperatura nas superfícies dos objetos.

Além disso, essas ações ocorrem instantaneamente.

Apesar do princípio operacional bastante complexo de um termovisor, o design do dispositivo portátil não é muito complicado.

Opção número 1. Termovisor faça você mesmo a partir de uma câmera

Âmbito de aplicação de um termovisor caseiro

Se você tem uma DSLR desnecessária, cerca de US $ 40 por um filtro IR e o desejo e a capacidade de desmontar a câmera, certamente vale a pena tentar esta opção.

Opção número 2. Termovisor faça você mesmo usando um termômetro infravermelho e uma placa Arduino

A placa Arduino é uma ferramenta de software e hardware projetada para usuários não profissionais construirem sistemas simples na área de automação e robótica.

Onde esse termovisor pode ser usado?

Opção número 3. Termovisor caseiro aprimorado para fotografar objetos estáticos

A câmera desempenha o papel de uma espécie de visor da área de digitalização, bem como de fonte da imagem original, qualquer webcam barata pode cumprir essa função (quanto menor, melhor).

Conjunto

Colocamos a placa Arduino em uma caixa com compartimento de bateria.
Fixamos o servomotor com supercola ou epóxi no vazio frontal da placa.
Colocamos o segundo servomotor no dispositivo rotativo e fixamos toda a estrutura.
Conectamos o termômetro infravermelho ao Arduino conectando Ground ao GND, SDA ao PIN4, VIN a 3,3V e SCL ao PIN5. Também instalaremos um resistor de 4,7 kOhm, conectando SDA a 3,3V e SCL a 3,3V.
Conectamos um cartão laser ou um apontador laser. Isso é para controlar de qual local está sendo verificado no momento.
Instalamos a webcam de forma que sua direção corresponda exatamente à direção do sensor IR e do laser.

Isso é tudo. Você fez um termovisor com suas próprias mãos!

Para que serve?

conclusões

Das opções que descrevemos para a montagem de termovisores caseiros, duas conclusões se sugerem:

É bem possível fazer você mesmo um termovisor.
Um termovisor caseiro tem um escopo de aplicação muito restrito.

Com o aumento constante do custo de aquecimento de uma casa, surge a ideia de reduzir as perdas de calor na mesma. Nesse caso, um termovisor pode se tornar uma ferramenta indispensável. Mas como utilizá-lo e, o mais importante, interpretar corretamente os resultados? Isso foi explicado detalhadamente pelo representante da filial francesa da Trotec, que produz câmeras infravermelhas termográficas, Didir Vaygerbert.

Em que tipo de sala um termovisor pode ser usado?

Câmeras termográficas infravermelhas podem ser usadas em residências mal isoladas para diagnosticar vazamentos de calor. Isso permitirá trabalhos de isolamento de alta qualidade para economizar energia. Este tipo de câmera também pode ser utilizada para verificar a correta instalação dos caixilhos das janelas caso haja suspeita de defeitos na instalação. Via de regra, este dispositivo mostra todas as mudanças de temperatura na superfície das paredes de uma casa ou apartamento. Além disso, um termovisor pode ser usado para verificar o imóvel que está sendo vendido antes de realizar uma transação.

Uma boa termografia é feita tanto em ambientes internos quanto externos, com uma porcentagem aproximada de 30% de fotos externas a 70% de fotos internas. As mais importantes são as imagens internas, que são as que mais se aproximam dos elementos termográficos.

Como é feito o diagnóstico?

A câmera mostra todas as mudanças de temperatura na superfície do material. Por exemplo, você pode monitorar o isolamento de portas e caixilhos de portas ou o reforço e vedação de caixilhos de janelas. Ao digitalizar, você pode verificar o isolamento do andar superior sob o telhado (parte da sala é digitalizada em ângulo). É preferível que a câmera esteja localizada em ambientes internos. Pode ser instalado permanentemente. Neste caso, desempenha um papel protetor. Você pode mover a câmera de um lugar para outro, mas desde que o telhado e as janelas estejam bem isolados.
No entanto, a termografia do vidro não pode ser realizada porque a radiação infravermelha da câmera utilizada no edifício não passa pelo vidro da janela (os raios infravermelhos são refletidos no vidro como se fossem um espelho).

Como a câmera deve ser posicionada para observar um objeto?

Para melhor digitalização térmica, a câmera deve ser posicionada perpendicularmente ao objeto, se possível. A termografia do telhado a partir do chão é um absurdo. Para uma leitura mais precisa e detalhada das informações, a câmera deve ser posicionada o mais próximo possível do objeto.

Pontes térmicas. Eles mostram áreas muito úmidas ou outros problemas no ambiente?

Uma câmera termográfica pode realmente revelar áreas úmidas em um edifício. O material úmido é mais condutivo e terá uma temperatura diferente do material seco semelhante.
Como medida preventiva, uma câmera infravermelha pode ser utilizada para verificar os painéis elétricos e garantir o bom funcionamento das instalações elétricas. A câmera mostrará se há áreas de superaquecimento anormal e altas temperaturas fora dos padrões. A varredura das redes elétricas domésticas ajudará a evitar incêndios e cortes de energia.
As câmeras termográficas também são amplamente utilizadas para detectar vazamentos em redes elétricas e de comunicações localizadas sob pisos. Neste caso, o diagnóstico não requer a desmontagem do piso.

Como decifrar os resultados e como levar em conta as atualizações?

No interior do edifício, as diferenças de temperatura entre as paredes e o telhado são especialmente tidas em consideração. Algumas áreas da sala, como cantos, são sempre mais frias que o centro. Usando um termovisor, é determinado se essa diferença é aceitável (dentro de 2-3 graus) ou muito grande. Por exemplo, se a temperatura do ar externo for 0 graus, a temperatura interna das paredes for 20 graus e nos cantos for 8 ou 12 graus, a câmera mostra a falta de isolamento térmico. Todos os desvios de temperatura permitidos estão especificados no manual da câmera.

Qual é a melhor hora do dia para usar uma câmera infravermelha?

A melhor hora para realizar a termografia é de manhã cedo, antes do nascer do sol. Os trabalhos também podem ser realizados à noite, dependendo das condições. Mas é preciso evitar dias muito ensolarados, quando a superfície do telhado e das paredes ficam muito quentes.

Sob quais condições as leituras termográficas residenciais podem ser distorcidas?

Evite realizar termografia externa sob neblina densa ou chuva. Neste caso, parte da radiação infravermelha será absorvida pelas partículas de água e as leituras poderão ficar distorcidas. Além disso, não é recomendado fazer termografia em dia de sol, pois todo o edifício, principalmente o lado ensolarado, ficará muito quente e os valores também ficarão muito distorcidos.

O que é melhor, comprar ou alugar uma câmera infravermelha para autodiagnóstico?

Os preços das câmeras infravermelhas começam em 60.000 rublos. Alugar um termovisor barato por três dias custará aproximadamente 5.500 rublos. O custo de um diagnóstico completo realizado por profissionais é de cerca de 20.000 rublos.