Opțiuni
Ecuația principiului de funcționare a camerelor termice tipuri de dispozitive nsx. Utilizarea corectă a unei camere termice

Ecuația principiului de funcționare a camerelor termice tipuri de dispozitive nsx. Utilizarea corectă a unei camere termice

Astăzi, probabil că toată lumea a auzit despre un astfel de dispozitiv precum camera termică. Excepția, poate, ar fi copiii mici. Un alt lucru este că nu sunt atât de mulți dintre cei care au văzut acest dispozitiv „în direct”, și cu atât mai mult dintre cei care l-au ținut în mâini. Dar există și cei care nu numai că au păstrat, dar și-au creat propria versiune „acasă” a unei camere termice. Oricum, indiferent de categoria din care faceți parte, articolul nostru vă va interesa în orice caz. Cei neinițiați vor putea înțelege principiul de funcționare al unei camere termice, iar cei experimentați și așii vor putea descoperi noi posibilități pentru ei înșiși. Dar să vorbim despre totul în ordine.

Termocamera, fiind un dispozitiv pentru măsurarea temperaturilor suprafeței folosind o metodă fără contact, poate ușura semnificativ viața reprezentanților multor profesii. Inventat inițial în scopuri militare, acest dispozitiv destul de complex și costisitor este astăzi folosit cu succes în majoritatea domeniilor activității umane. De exemplu, în industrie - pentru a monitoriza schimbările termice în timpul proceselor tehnologice; în medicină - pentru diagnosticarea bolilor; atunci când vânează păsări și animale; în construcții - pentru a determina zonele de scurgere de căldură sau, dimpotrivă, locuri pentru așezarea conductelor. Și acesta nu este un istoric complet al acestui dispozitiv.

Tipuri de dispozitive

Termocamera este un dispozitiv atât de popular și multifuncțional încât are două opțiuni de design tehnologic:

Staționar. Dispozitivele din această categorie sunt destinate utilizării în întreprinderi industriale pentru monitorizarea proceselor tehnologice. Un sistem de răcire cu azot este un dispozitiv destul de comun care este echipat cu o astfel de cameră termică. Caracteristicile sale de temperatură de funcționare sunt foarte impresionante: de la −40 la +2000 °C. Aceste sisteme se bazează de obicei pe dispozitive asamblate pe matrice de fotodetectoare cu semiconductor.

Portabil (portabil). Evoluțiile inovatoare au făcut posibilă îndepărtarea de la utilizarea echipamentelor voluminoase de răcire, trecându-se la producția de camere termice bazate pe microbolometre cu siliciu nerăcit. Astfel de dispozitive au toate avantajele predecesorilor lor, care includ, de exemplu, o treaptă mică de temperatură în timpul măsurării (0,1 °C). De asemenea, este posibilă utilizarea unei camere termice din această clasă pentru lucrări complexe de evaluare care necesită atât ușurință în utilizare, cât și portabilitatea dispozitivului. Multe camere termice portabile au capacitatea de a se conecta la un PC pentru procesarea rapidă a datelor de la acestea.

Utilizarea unei camere termice într-o anumită zonă lasă anumite amprente asupra caracteristicilor operaționale necesare ale acestui dispozitiv. Prin urmare, înainte de a cumpăra acest dispozitiv, ar trebui să evaluați condițiile în care va fi utilizat. Instrucțiunile vă vor ajuta în acest sens. Este posibil ca o termocamera achiziționată fără cunoașterea corespunzătoare a instrucțiunilor de utilizare să nu se potrivească deloc nevoilor dvs. De exemplu, camerele termice utilizate pentru vânătoare trebuie să aibă un corp din aliaj ușor rezistent la impact, cu un nivel de protecție de cel puțin IP54.

Este de dorit ca acesta să fie un design monobloc cu indicație pe vizor și ecran LCD. Iar raza vizibilă a camerelor termice de vânătoare ar trebui să ajungă la 1500 m, în timp ce în industria construcțiilor astfel de cerințe nu sunt impuse camerelor termice.

Principiul de funcționare al unei camere termice

Funcționarea unei camere termice se bazează pe capacitatea oricărui obiect de a genera radiații termice (radiație IR), a cărei intensitate depinde direct de temperatura obiectului. Termocamera detectează razele infraroșii la distanțe mari, transformându-le într-o formă convenabilă pentru percepția umană. Diferența de radiație termică a diferitelor obiecte vă permite să vedeți reliefuri în întuneric, precum și fluxuri reci sau calde. În acest caz, zonele cu cea mai mare temperatură sunt indicate cu roșu, iar zonele cu temperatură scăzută sunt indicate cu negru sau albastru.

Ar trebui să înțelegeți diferența fundamentală dintre dispozitive precum o cameră termică și un dispozitiv de vedere pe timp de noapte. Diferența este capacitatea lor de a vedea în întuneric. O cameră termică transmite radiația infraroșie proprie a obiectelor, în timp ce un dispozitiv de vedere pe timp de noapte transmite radiația-iluminare reflectată și amplificată de la alte obiecte. Adică, este posibilă îndeplinirea funcțiilor unui dispozitiv de viziune pe timp de noapte cu o cameră termică, dar construirea unei hărți termice folosind un dispozitiv de viziune pe timp de noapte nu este posibilă.

Algoritmul de funcționare al camerei termice constă din trei etape:

Fixarea radiațiilor IR.
Transformarea lui în valori de temperatură.
Formarea unei termograme - o imagine termică a unui obiect care afișează distribuția temperaturii pe suprafețele obiectelor.

Mai mult, aceste acțiuni apar instantaneu.

În ciuda principiului de funcționare destul de complex al unei camere termice, designul dispozitivului portabil nu este prea greoi.

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că, pentru o claritate suficientă a imaginii de pe ecran, sunt necesare optice speciale care conțin un amestec de germaniu. Acesta este exact ceea ce dictează costul ridicat al dispozitivelor profesionale. Costul lor se ridică la mii și uneori zeci de mii de dolari. De acord, suma nu este mică.

Capacitățile enorme ale camerelor termice au inspirat mult timp mulți tineri la ideea de a asambla acest dispozitiv cu propriile mâini. Și, din fericire, există modalități de a realiza o cameră termică cu propriile mâini și de a evita astfel de cheltuieli semnificative. Desigur, dacă dispozitivul nu este destinat a fi utilizat în scopuri profesionale.

Vă prezentăm mai jos trei opțiuni pentru implementarea unei camere termice acasă - alegeți care vă place cel mai mult. Iar senzorii pentru camerele termice și alte elemente ale dispozitivului pot fi achiziționate gata făcute.

Opțiunea nr. 1. Dispozitiv de termoviziune de la o cameră

Această metodă se bazează pe faptul că inițial matricele tuturor camerelor captează perfect radiația infraroșie, care, de fapt, este necesară pentru funcționarea unei camere termice. Un alt lucru este că producătorii de echipamente fotografice se asigură că dispozitivele văd același lucru ca și ochiul uman. Pentru a face acest lucru, în fața matricei este plasat un filtru special, care absoarbe sau reflectă aproape toată radiația IR - o „oglindă termică” sau o oglindă fierbinte. Datorită acestui filtru, curba de sensibilitate a matricei devine similară cu curba de sensibilitate a ochiului uman. Prin urmare, este ușor să creați o cameră termică cu propriile mâini dintr-o cameră; trebuie doar să efectuați doi pași - îndepărtați filtrele termice din cameră și instalați în schimb un filtru de spectru vizibil. Cu toate acestea, după cum arată practica, acesta din urmă nu este întotdeauna necesar.

Domeniul de aplicare al unei camere termice de casă

Este posibil să folosiți o cameră termică realizată în acest mod pentru nevoile casnice? Destul de. O astfel de cameră termică ar fi potrivită pentru construcții sau, de exemplu, pentru vânătoare? Destul de posibil. În orice caz, iubitorilor de recreere în aer liber le va plăcea cu siguranță acest dispozitiv. Cu ajutorul acestuia, puteți controla apropierea animalelor de tabără pe timp de noapte, precum și să căutați membrii grupului pierduți în ceață sau nori de praf.

Dacă aveți un DSLR inutil, aproximativ 40 USD pentru un filtru IR și dorința și capacitatea de a dezasambla camera, atunci această opțiune merită cu siguranță încercată.

Opțiunea nr. 2. Camera termică de tip bricolaj folosind un termometru cu infraroșu și o placă Arduino

Ideea acestei metode este foarte simplă. Pentru a crea o cameră termică cu propriile mâini, veți avea nevoie de un termometru în infraroșu ieftin - acesta este un dispozitiv care poate măsura temperatura unui anumit punct din spațiu la o distanță scurtă și de o placă Arduino, prin care o vom conecta la LED-urile RGB de la o lanternă.

Placa Arduino este un instrument software și hardware conceput pentru utilizatorii neprofesioniști pentru a construi sisteme simple în domeniul automatizării și roboticii.

Să programăm sistemul astfel încât lumina lămpii să aibă culori diferite în funcție de citirile termometrului. Să o facem în mod tradițional, astfel încât temperaturile ridicate să corespundă roșului, iar temperaturile scăzute să corespundă albastrului. Astfel, îndreptând o lanternă cu termometru încorporat către orice obiect, luminăm automat acest obiect cu culoarea corespunzătoare, în funcție de temperatura acestuia. Dacă adăugați o cameră la acest set, nu numai că veți putea vedea în culoare temperatura suprafețelor obiectelor din jurul vostru, dar veți obține și imagini care nu sunt mai proaste decât cele pe care chiar și cele mai scumpe camere termice le pot. vedea.

Unde poate fi folosită o astfel de cameră termică?

Desigur, astfel de dispozitive nu sunt aceleași cu camerele termice pentru vânătoare. Este dificil să faci un dispozitiv puternic cu propriile mâini. Dar opțiunea prezentată poate fi utilă pentru nevoile casnice, mai ales că costul acestui design de casă nu depășește 50 USD.

Opțiunea nr. 3. Camera termică îmbunătățită de casă pentru fotografierea obiectelor statice

Dezvoltarea își datorează nașterea doi studenți germani, Max Ritter și Mark Cole. Acești tineri rezidenți din Mindelheim au inventat un dispozitiv destul de ușor de fabricat și au primit un premiu pentru el în 2010 la un forum de știință și tehnologie.

Dispozitivul este format din două servo-uri (pentru mișcarea orizontală și verticală), un controler Arduino (responsabil pentru procesarea semnalului și transferul de date către computer), un modul senzor de temperatură fără contact (de exemplu, MLX90614-BCI), un modul laser sau pointer laser (va indica zona de scanare), carcase și camere web. De asemenea, veți avea nevoie de două rezistențe de 4,7 kOhm și un trepied.

Camera joacă rolul unui fel de vizor al zonei de scanare, precum și sursa imaginii originale; orice cameră ieftină poate face față acestui rol (cu cât este mai mică, cu atât mai bine).

Datele generate de senzor pot fi citite folosind magistralele SMBus și PWM. Carcasa noastră permite și utilizarea unui senzor cu indici BCI. Alimentare 3V. Indicele BCI desemnează tipul de factor de formă cu un atașament care oferă un unghi de vizualizare îngust de 5°.

Asamblare

Asezam placa Arduino intr-o carcasa cu compartiment pentru baterii.
Fixăm servomotorul folosind superglue sau epoxidice în spațiul gol din față al plăcii.
Asezam al doilea servomotor in dispozitivul rotativ si asiguram intreaga structura.
Conectăm termometrul cu infraroșu la Arduino conectând Ground la GND, SDA la PIN4, VIN la 3.3V și SCL la PIN5. De asemenea, vom instala un rezistor de 4,7 kOhm, conectând SDA la 3,3V și SCL la 3,3V.
Conectam un card laser sau un pointer laser. Acest lucru este pentru a urmări locația din care este scanată în prezent.
Instalăm camera web astfel încât direcția acesteia să se potrivească exact cu direcția senzorului IR și a laserului.

Asta e tot. Ai facut o camera termica cu mainile tale!

La ce este bun?

Procesul de scanare a unui obiect și emiterea unei hărți termice durează aproximativ un minut, deoarece senzorul scanează imaginea viitoare punct cu punct. Acest lucru, desigur, este absolut inutil pentru procesul de vânătoare. Cu toate acestea, această cameră termică de casă va fi un asistent excelent pentru lucrări de construcție și alte reparații. De exemplu, poate fi folosit ca metodă de testare a căldurii în conexiunile electrice sau ansamblurile de putere. Dispozitivul vă permite nu numai să vedeți o imagine termică, ci și valori cantitative ale temperaturii.

Pe lângă funcționarea lentă, camera termică are un alt dezavantaj - este strâns conectată la un computer, ceea ce o face să fie slab mobilă. Dar, în unele cazuri, capacitățile dispozitivului și costul său sunt destul de justificate - pentru toate componentele nu va trebui să plătiți mai mult de 200 USD. e.

concluzii

Din opțiunile pe care le-am descris pentru asamblarea camerelor termice de casă, se sugerează două concluzii:

Este foarte posibil să faci singur o cameră termică.
O cameră termică de casă are un domeniu de aplicare foarte restrâns.

Prin urmare, dacă aveți nevoie de o cameră termică în scopuri globale, ar trebui să amânați experimentele și să cheltuiți bani pe echipamente de înaltă calitate. Pentru toți cei care iubesc pur și simplu să proiecteze și care sunt destul de mulțumiți de posibilitățile produselor de casă, le putem oferi sfaturi - colectați, experimentați și este posibil să puteți depăși realizările opțiunilor de casă pe care le-am descris și creați camere termice mult mai avansate pentru vânătoare cu propriile mâini. Du-te!

Cei cărora nu sunt deosebit de confortabili cu un fier de lipit și o șurubelniță, dar le place foarte mult să petreacă timpul în natură, precum și cei care, în scopuri profesionale, ar putea avea nevoie să vizualizeze proprietățile de temperatură ale obiectelor în intervalul de la 0 la 100 °C, sunt sfătuiți să acorde atenție echipamentelor semi-profesionale gata făcute. De exemplu, pe smartphone-uri cu o cameră termică Flir One.

Aceste dispozitive pot servi foarte bine vânătorilor și călătorilor extremi, deoarece sunt convenabile, mobile și capabile să funcționeze la temperaturi de la 0 la 45 °C și umiditate atmosferică ridicată. Și, în același timp, costul unui astfel de dispozitiv nu diferă mult de costurile tuturor tipurilor de produse de casă.

Camerele termice sunt dispozitive care pot fi utilizate pentru a monitoriza distribuția temperaturii pe suprafața măsurată. Această suprafață este afișată pe ecranul dispozitivului sub forma unui câmp de culoare. Pe acest câmp, o anumită culoare corespunde unei anumite temperaturi. Ecranul afișează intervalul de temperatură aparentă. Rezoluția standard a celor mai recente camere termice este de 0,1 grade.

În dispozitivele ieftine, informațiile sunt stocate în memoria dispozitivului și, dacă este necesar, citite printr-un computer. Cel mai adesea, astfel de dispozitive sunt utilizate împreună cu un laptop și un program special care primește informații de la o cameră termică.

Camerele termice au apărut pentru prima dată în anii 30 ai secolului trecut. Sistemele moderne de termoviziune au început să se dezvolte abia în anii 60. Receptoarele de radiații termice aveau un singur element. Imaginea din receptoare a fost realizată folosind o deplasare punctuală a opticii. Astfel de dispozitive aveau performanțe scăzute și făceau posibilă observarea schimbărilor de temperatură cu viteză redusă.

Odată cu dezvoltarea progresului tehnologic, au apărut celule capabile să stocheze un semnal luminos. A devenit posibilă proiectarea de noi camere termice bazate pe matrice de senzori. Din aceste matrice, semnalele merg la decodor, apoi la procesorul principal al dispozitivului pentru procesare.

Într-o anumită secvență, semnalele sunt proiectate pe o matrice cu o distribuție a temperaturii cu diferite culori desemnate. Acest principiu a făcut posibilă obținerea de dispozitive autonome portabile capabile să prelucreze rapid date care permit monitorizarea schimbărilor de temperatură în timp real.

O dezvoltare promițătoare pentru noile camere termice este utilizarea bolometrelor nerăcite. Acest principiu se bazează pe o precizie crescută în calcularea modificării rezistenței plăcilor subțiri sub influența radiației de căldură pe întregul spectru. Această tehnologie este populară în multe țări pentru producerea de noi camere termice, care au cerințe ridicate de siguranță și mobilitate. În țara noastră, producția de camere termice autonome cu bolometre nerăcite a început în 2007.

Funcționare și caracteristici de proiectare

Radiația infraroșie este focalizată de sistemul optic al unei camere termice pe un receptor, care furnizează un semnal sub forma unei modificări a rezistenței sau tensiunii.
Electronica înregistrează semnalul primit de la sistemul de termoviziune. Ca rezultat, semnalul este convertit într-o termogramă electronică. Este afișat pe afișaj.

O termogramă este o imagine a unui obiect care a fost procesată de un sistem electronic pentru a-l afișa pe ecran cu diferite nuanțe de culoare corespunzătoare distribuției razelor infraroșii pe zona obiectului. Ca urmare, operatorul vede o termogramă corespunzătoare radiației de căldură provenită de la obiectul studiat.

Sensibilitatea detectorului la radiația termică depinde de temperatura proprie și de calitatea răcirii. Prin urmare, detectorul este plasat într-un dispozitiv special de răcire. Cel mai popular tip de răcire este azotul lichid. Cu toate acestea, această metodă este incomodă și destul de primitivă.

Un alt tip de răcire din oțel. Aceștia sunt semiconductori care pot oferi o diferență de temperatură atunci când curentul electric trece prin ei și funcționează pe principiul unei pompe de căldură. Sensibilitatea senzorului de termoviziune este creată folosind semiconductori sensibili din mercur-cadmiu-telur, antimoniură de indiu și alte materiale.

Părți și elemente pentru camere termice

Costul unei camere termice este destul de mare. Elementele sale principale sunt lentila și matricea (receptorul de radiații), care reprezintă 90% din costul întregului dispozitiv. Astfel de matrici sunt dificil de fabricat. Lentila nu poate fi făcută din sticlă, deoarece sticla nu transmite raze infraroșii. Prin urmare, materiale rare scumpe (germaniul) sunt folosite pentru lentile. Căutarea altor materiale ieftine este în curs de desfășurare.

Alte componente ale dispozitivului sunt:

1 - Capac obiectiv
2 - Display
3 - Control
4 — Mâner cu curea
5 - Cameră termică
6 - Începeți
7 — Lentila
8* — Sistem electronic
9* - Memorie pentru stocarea informațiilor
10* - Software

Lentile

O cameră termică trebuie să aibă cel puțin o lentilă care este capabilă să focalizeze radiația undelor infraroșii pe receptorul de radiație. Receptorul trimite apoi un semnal electric și produce o imagine termică (electronică) numită termogramă.

Cel mai adesea, lentilele sunt fabricate din germaniu. Pentru a optimiza transmisia luminii a lentilelor, se folosesc acoperiri antireflexive cu peliculă subțire. Setul de termoviziune include de obicei o carcasă pentru depozitarea și transportul dispozitivului și alte echipamente suplimentare pentru utilizarea dispozitivului în condiții de teren.

Afișări

Modelul de radiație termică este afișat pe un ecran cu cristale lichide (afișaj). Ar trebui să aibă o luminozitate bună și să aibă o dimensiune suficientă pentru a vizualiza cu ușurință imaginea în diferite condiții de iluminare din câmp. De obicei, pe ecran există informații de sprijin. Aceasta include o scară de culoare a temperaturii, ora, data, încărcarea bateriei, temperatura obiectului și alte informații utile.

Circuit de procesare a semnalului și receptor de radiații sunt folosite pentru a modifica emisia de lumină infraroșie în informațiile utile necesare. Radiația termică a unui obiect este focalizată pe un receptor special. Este realizat din semiconductori. Radiația termică creează un semnal electric la receptor. Apoi, semnalul intră într-un circuit electronic situat în interiorul dispozitivului; după ce semnalul este procesat de către electronică, pe ecran apare o imagine termică.

Controale

Folosind aceste elemente, se efectuează diverse ajustări la sistemul electronic pentru a optimiza imaginea radiației termice de pe afișaj. Astfel de ajustări electronic pot schimba gama de culori și fuziunea imaginii, spațierea nivelului termic. Temperatura de fundal reflectată și emisivitatea sunt de asemenea ajustate.

Magazin de date

Datele electronice digitale, care conțin imagini termice și date auxiliare, pot fi stocate pe diferite tipuri de carduri de memorie electronice sau pe dispozitive de transfer și stocare a datelor.

Majoritatea sistemelor de termoviziune în infraroșu sunt capabile să stocheze text și date de voce, precum și un instantaneu al imaginii, care este obținută folosind o cameră internă încorporată care funcționează în spectrul vizibil uman.

Creare de rapoarte și software

Software-ul utilizat cu multe sisteme moderne de termoviziune este ușor de utilizat și funcțional pentru operator. Imaginile digitale termice și vizibile sunt copiate pe un computer sau laptop. Acolo, aceste informații pot fi analizate folosind diferite palete de culori și pot fi făcute alte ajustări ale datelor radiometrice.

De asemenea, este posibil să utilizați opțiuni de analiză încorporate. Imaginile procesate pot fi incluse în rapoarte de exemplu sau tipărite pe o imprimantă. Imaginile pot fi trimise clientului și prin internet sau salvate electronic pe un computer.

Clasificare

Camerele termice sunt împărțite în mai multe tipuri, pe baza diferitelor caracteristici.

Observațional transformă razele infraroșii în lumină vizibilă pentru ochi conform unei scări speciale de culori.

Măsurare Camerele termice sunt capabile să determine temperatura obiectului examinat prin atribuirea valorii semnalului pixelului digital unei anumite temperaturi corespunzătoare. Rezultatul este o imagine a distribuției temperaturii.

Staționar Camerele termice sunt utilizate pentru utilizarea în întreprinderile industriale în care conformitatea cu procesele tehnologice este monitorizată în intervalul -40 + 2000 de grade. Astfel de dispozitive sunt echipate cu răcire cu azot pentru a crea condiții normale pentru funcționarea echipamentului de recepție. Astfel de sisteme constau din aparate de termoviziune de a treia generație realizate pe matrice fotodetectoare semiconductoare.

Portabil Dispozitivele de imagistică termică sunt dezvoltate pe baza microbolometrelor de siliciu nerăcit. Ca rezultat, a devenit posibil să se abandoneze utilizarea echipamentelor de răcire voluminoase și costisitoare. Astfel de dispozitive au toate avantajele modelelor staționare. În plus, pot fi folosite în locuri greu accesibile. Multe camere termice portabile pot fi conectate la un computer pentru a procesa informații.

Dispozitivele de vedere pe timp de noapte sunt adesea confundate cu camerele termice. Cu toate acestea, există o mare diferență între ele. Dispozitivul de vedere pe timp de noapte poate funcționa în condiții de lumină scăzută, deoarece amplifică lumina. Adesea, lumina care intră în lentilă orbește o persoană. Termocamera nu necesită lumină, deoarece principiul său de funcționare se bazează pe razele infraroșii termice.

Domeniul de aplicare al camerelor termice

Camerele termice sunt folosite în diferite domenii ale vieții noastre. De exemplu, aceste dispozitive sunt folosite în securitatea instalațiilor și a informațiilor militare. Noaptea, o persoană poate fi văzută prin acest dispozitiv în întuneric complet la o distanță de până la 300 de metri, iar echipamentele militare pot fi văzute până la 3 km.

În prezent, există camere video cu microunde cu ieșire de imagine către un computer. Sensibilitatea unei astfel de camere este de câteva sutimi de grad. Prin urmare, dacă apuci de mânerul ușii noaptea, amprenta termică va fi apoi vizibilă timp de aproximativ 30 de minute.

Camerele termice au o mare promisiune în identificarea defectelor în diferite instalații. Aceasta se întâmplă atunci când temperatura unui anumit loc într-un mecanism sau dispozitiv crește sau scade. Uneori, anumite defecte pot fi detectate doar de o cameră termică. La susținerea structurilor grele (poduri), în timpul îmbătrânirii prin oboseală a metalului și a deformărilor rezultate, în unele locuri se generează mai multă căldură decât ar trebui. Prin urmare, este posibil să se diagnosticheze defectele fără a demonta obiectul.

Ca rezultat, putem spune că camerele termice sunt utilizate ca un controler operațional al siguranței instalației.

Camerele termice sunt utilizate pe scară largă în medicină pentru diagnosticarea patologiei diferitelor boli. La un pacient sănătos, temperatura corpului este distribuită simetric de la linia mediană a întregului corp. Dacă această simetrie este întreruptă, atunci acesta este un criteriu pentru diagnosticarea bolilor cu ajutorul unei camere termice.

Termografia este o metodă modernă de diagnostic în medicină. Această metodă se bazează pe detectarea radiațiilor infraroșii din corpul uman în funcție de temperatura acestuia. Intensitatea și distribuția radiației de căldură sunt în mod normal determinate de procesele fiziologice specifice care apar în organism în organele profunde și superficiale.

Diverse stări patologice se caracterizează prin asimetrie în distribuția temperaturii corpului. Acest lucru se reflectă în imaginea termografică. Acest fapt are o importantă semnificație prognostică și diagnostică. Acest lucru este dovedit de multe studii clinice.

Există două tipuri principale de termografie:

Teletermografie.
Termografie colesterică de contact.

Teletermografia funcționează prin modificarea razelor infraroșii din corpul uman într-un semnal de curent electric, care este afișat pe afișajul unei camere termice.

Termografia colesterică de contact funcționează pe principiul proprietăților optice ale cristalelor lichide, care se manifestă printr-o schimbare a culorii în culorile curcubeului atunci când este aplicată pe suprafețele emitente. Locurile mai reci sunt albastre, iar locurile mai fierbinți sunt roșii.

Aplicații industriale

Monitorizarea proceselor de schimb de căldură în sistemele de evacuare a vehiculelor, motoare și radiatoare.
Verificarea si proiectarea sistemului de franare auto.
Controlul sudurii cu ultrasunete.
Dezvoltarea unui sistem de climatizare auto.
Controlul calității plăcilor de circuite în electronică.
Controlul modului de sudare.
Detectarea nealinierii arborilor, rulmenților, angrenajelor.
Analiza tensiunilor metalice.
Monitorizarea izolației și etanșeității recipientelor pentru lichide.
Determinarea proprietăților de izolare termică.
Detectarea pierderilor de căldură în spații.
Diagnosticarea structurilor de gard.
De prevenire a incendiilor.
Detectarea scurgerilor de gaz de la o conductă de gaz.
Controlul proceselor tehnologice.
Verificarea echipamentelor electrice.
Verificarea performantei traseelor termice.
Identificarea locurilor în care se scurge aer rece.
Controlul izolației termice a conductelor.
Verificarea echipamentului umplut cu ulei.
Verificarea statorului generatorului.
Controlul gazelor si cosurilor de fum.

Orice obiect emite unde electromagnetice într-o gamă foarte largă de frecvențe, inclusiv unde din spectrul infraroșu, așa-numita „radiație termică”. În acest caz, intensitatea radiației termice depinde direct de temperatura obiectului și numai într-o foarte mică măsură depinde de condițiile de iluminare din domeniul vizibil. Astfel, cu ajutorul unui dispozitiv de termoviziune, informații suplimentare care sunt inaccesibile ochiului uman și instrumentelor pot fi colectate și vizualizate despre orice obiect observat.Un aparat de termoviziune este un dispozitiv care vă permite să vizualizați modelul radiației termice a obiect observat. Acest lucru deschide o serie de oportunități unice pentru diferite domenii de activitate: măsurători precise, controlul proceselor tehnologice și, desigur, asigurarea siguranței.

Principiul de funcționare al camerelor termice moderne se bazează pe capacitatea anumitor materiale de a detecta radiații în domeniul infraroșu. Folosind un dispozitiv optic care include lentile fabricate din materiale rare care sunt transparente la radiația infraroșie (cum ar fi germaniul), radiația termică a obiectelor este proiectată pe o serie de senzori sensibili la radiația infraroșie. În continuare, microcircuite complexe citesc informații de la acești senzori și generează un semnal video, în care culorile diferite ale imaginii corespund diferitelor temperaturi ale obiectului observat. În partea de sus a cadrului poate fi afișată o scară de corespondență între culoarea unui punct din imagine și temperatura absolută a obiectului observat. De asemenea, este posibil să indicați temperaturile celor mai calde și mai reci puncte din imagine. În funcție de model, camerele termice diferă în ceea ce privește dimensiunea treptei temperaturii măsurate. Tehnologiile moderne fac posibilă distingerea temperaturii obiectelor cu o precizie de 0,05-0,1 K.

Multe dispozitive de termoviziune sunt, de asemenea, echipate cu dispozitive de memorie pentru înregistrarea imaginii video rezultată a modelului de radiație termică și microprocesoare de înaltă performanță care permit o analiză minimă în timp real a imaginii cu radiații infraroșii obținute ca urmare a scanării. Destul de des, se folosește o configurație de utilizare în comun a unei camere termice și a unei camere video, care permite, în general, obținerea unei imagini a unui obiect în domeniul „extins” al spectrelor infraroșu și vizibil combinate și în condiții nefavorabile. (de exemplu, lipsa de iluminare a obiectului) pentru a observa obiectul în cel puțin unul dintre intervale. Intervalul IR sau vizibil poate fi fie suprapus unul altuia, fie difuzat separat. Software-ul special vă permite să configurați funcționarea complexului de termoviziune, coordonând cât mai eficient funcționarea tuturor dispozitivelor incluse.

Precizia imaginii și alte caracteristici ale unei camere termice sunt de obicei determinate de scopul utilizării sale. În laboratoarele științifice se folosesc modele mai complexe, care, datorită specializării înguste, au cel mai mic pas în temperatura măsurată. Pentru a asigura siguranța în diferite locații, sunt utilizate modele care înregistrează radiația termică cu o precizie puțin mai mică, dar funcționează pe un interval de frecvență mai larg și cu o precizie mai mult decât suficientă pentru a-și îndeplini eficient funcțiile. În orice caz, principiul de funcționare al unei camere termice – măsurarea și vizualizarea radiației termice – este solicitat în toate sferele vieții în societatea modernă.

Caracteristicile tehnice ale camerei termice

Principalele caracteristici tehnice ale unei camere termice pe care experții le acordă atenție sunt parametri precum tipul matricei, distanța focală, sensibilitatea matricei, unghiurile de vizualizare și intervalul de temperatură de funcționare. Desigur, aceștia sunt doar parametrii principali, există și alții.

Întrucât pentru fiecare model, în funcție de scopul său, caracteristicile sunt individuale, puteți afla mai multe despre ele în catalogul nostru.

Tipuri de dispozitive

Termocamera este un dispozitiv atât de popular și multifuncțional încât are două opțiuni de design tehnologic:

Staționar. Dispozitivele din această categorie sunt destinate utilizării în întreprinderi industriale pentru monitorizarea proceselor tehnologice. Un sistem de răcire cu azot este un dispozitiv destul de comun care este echipat cu o astfel de cameră termică. Caracteristicile sale de temperatură de funcționare sunt foarte impresionante: de la −40 la +2000 °C. Aceste sisteme se bazează de obicei pe dispozitive asamblate pe matrice de fotodetectoare cu semiconductor.

Portabil (portabil). Evoluțiile inovatoare au făcut posibilă îndepărtarea de la utilizarea echipamentelor voluminoase de răcire, trecându-se la producția de camere termice bazate pe microbolometre cu siliciu nerăcit. Astfel de dispozitive au toate avantajele predecesorilor lor, care includ, de exemplu, o treaptă mică de temperatură în timpul măsurării (0,1 °C). De asemenea, este posibilă utilizarea unei camere termice din această clasă pentru lucrări complexe de evaluare care necesită atât ușurință în utilizare, cât și portabilitatea dispozitivului. Multe camere termice portabile au capacitatea de a se conecta la un PC pentru procesarea rapidă a datelor de la acestea.

Principiul de funcționare al unei camere termice

Algoritmul de funcționare al camerei termice constă din trei etape:

Fixarea radiațiilor IR.
Transformarea lui în valori de temperatură.
Formarea unei termograme - o imagine termică a unui obiect care afișează distribuția temperaturii pe suprafețele obiectelor.

Mai mult, aceste acțiuni apar instantaneu.

În ciuda principiului de funcționare destul de complex al unei camere termice, designul dispozitivului portabil nu este prea greoi.

Opțiunea nr. 1. Dispozitiv de termoviziune de la o cameră

Domeniul de aplicare al unei camere termice de casă

Dacă aveți un DSLR inutil, aproximativ 40 USD pentru un filtru IR și dorința și capacitatea de a dezasambla camera, atunci această opțiune merită cu siguranță încercată.

Opțiunea nr. 2. Camera termică de tip bricolaj folosind un termometru cu infraroșu și o placă Arduino

Placa Arduino este un instrument software și hardware conceput pentru utilizatorii neprofesioniști pentru a construi sisteme simple în domeniul automatizării și roboticii.

Unde poate fi folosită o astfel de cameră termică?

Opțiunea nr. 3. Camera termică îmbunătățită de casă pentru fotografierea obiectelor statice

Camera joacă rolul unui fel de vizor al zonei de scanare, precum și sursa imaginii originale; orice cameră ieftină poate face față acestui rol (cu cât este mai mică, cu atât mai bine).

Asamblare

Asezam placa Arduino intr-o carcasa cu compartiment pentru baterii.
Fixăm servomotorul folosind superglue sau epoxidice în spațiul gol din față al plăcii.
Asezam al doilea servomotor in dispozitivul rotativ si asiguram intreaga structura.
Conectăm termometrul cu infraroșu la Arduino conectând Ground la GND, SDA la PIN4, VIN la 3.3V și SCL la PIN5. De asemenea, vom instala un rezistor de 4,7 kOhm, conectând SDA la 3,3V și SCL la 3,3V.
Conectam un card laser sau un pointer laser. Acest lucru este pentru a urmări locația din care este scanată în prezent.
Instalăm camera web astfel încât direcția acesteia să se potrivească exact cu direcția senzorului IR și a laserului.

Asta e tot. Ai facut o camera termica cu mainile tale!

La ce este bun?

concluzii

Din opțiunile pe care le-am descris pentru asamblarea camerelor termice de casă, se sugerează două concluzii:

Este foarte posibil să faci singur o cameră termică.
O cameră termică de casă are un domeniu de aplicare foarte restrâns.

Odată cu creșterea constantă a costului încălzirii unei locuințe, apare ideea reducerii pierderilor de căldură în aceasta. În acest caz, o cameră termică poate deveni un instrument indispensabil. Dar cum să-l folosești și, cel mai important, cum să interpretezi corect rezultatele? Acest lucru a fost explicat în detaliu de către reprezentantul filialei franceze a Trotec, care produce camere cu infraroșu cu termoviziune, Didir Vaygerbert.

În ce tip de cameră poate fi folosită o termocamera?

Camerele cu infraroșu termic pot fi folosite în casele slab izolate pentru a diagnostica scurgerile de căldură. Acest lucru va permite lucrări de izolare de înaltă calitate pentru a economisi energie. Acest tip de cameră poate fi folosit și pentru a verifica instalarea corectă a ramelor de ferestre dacă există defecte suspectate la instalare. De regulă, acest dispozitiv arată toate schimbările de temperatură pe suprafața pereților unei case sau apartamente. În plus, o cameră termică poate fi folosită pentru a verifica proprietatea vândută înainte de a face o tranzacție.

Termografia bună se face atât în interior, cât și în exterior, cu un procent aproximativ de 30% fotografii exterioare până la 70% fotografii interioare. Cele mai importante sunt imaginile interne, care sunt cele mai apropiate de elementele de termografie.

Cum se realizează diagnosticul?

Camera arată toate schimbările de temperatură de pe suprafața materialului. De exemplu, puteți monitoriza izolarea ușilor și a tocurilor de uși sau întărirea și etanșarea tocurilor ferestrelor. Prin scanare, puteți verifica izolația etajului superior sub acoperiș (o parte a încăperii este scanată în unghi). Este de preferat dacă camera este amplasată în interior. Poate fi instalat permanent. În acest caz, joacă un rol protector. Puteți muta camera din loc în loc, dar cu condiția ca acoperișul și ferestrele să fie bine izolate.
Cu toate acestea, termografia pe sticlă nu poate fi efectuată deoarece radiația infraroșie de la camera folosită în clădire nu trece prin geamul ferestrei (razele infraroșii sunt reflectate din sticlă ca dintr-o oglindă).

Cum ar trebui să fie poziționată camera pentru a observa un obiect?

Pentru cea mai bună scanare termică, camera ar trebui să fie poziționată perpendicular pe obiect, dacă este posibil. Termografia acoperișului de la podea este o prostie. Pentru o citire mai precisă și detaliată a informațiilor, camera trebuie să fie poziționată cât mai aproape de obiect.

Punți termice. Arată zone prea umede sau alte probleme în cameră?

O cameră de imagine termică poate dezvălui de fapt zonele umede ale unei clădiri. Materialul umed este mai conductiv și va avea o temperatură diferită de materialul uscat similar.
Ca măsură preventivă, o cameră cu infraroșu poate fi folosită pentru verificarea tablourilor electrice pentru a asigura buna funcționare a instalațiilor electrice. Camera va arăta dacă există zone de supraîncălzire anormală și temperaturi ridicate care sunt în afara standardelor. Scanarea rețelelor electrice casnice va ajuta la evitarea incendiilor și a întreruperilor de curent.
Camerele termice sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru a detecta scurgeri în rețelele electrice și de comunicații situate sub podele. În acest caz, diagnosticarea nu necesită demontarea podelei.

Cum să descifrezi rezultatele și cum să ții cont de actualizări?

În interiorul clădirii se ține cont în special de diferențele de temperatură dintre pereți și acoperiș. Unele zone ale camerei, cum ar fi colțurile, sunt întotdeauna mai reci decât centrul. Cu ajutorul unei camere termice, se determină dacă această diferență este acceptabilă (în interval de 2-3 grade) sau prea mare. De exemplu, dacă temperatura aerului exterior este de 0 grade, temperatura interioară a pereților este de 20 de grade, iar în colțuri este de 8 sau 12 grade, atunci camera arată lipsa izolației termice. Toate abaterile de temperatură permise sunt specificate în manualul camerei.

În ce moment al zilei este cel mai bine să folosiți o cameră cu infraroșu?

Cel mai bun moment pentru a efectua termografia este dimineața devreme, înainte de răsărit. Se poate lucra și seara, în funcție de condiții. Dar trebuie să evitați zilele prea însorite, când suprafața acoperișului și a pereților devin foarte fierbinți.

În ce condiții pot fi distorsionate citirile termografiei rezidențiale?

Evitați efectuarea termografiei în aer liber în ceață densă sau ploaie. În acest caz, o parte din radiația infraroșie va fi absorbită de particulele de apă, iar citirile pot fi distorsionate. În plus, nu este recomandat să faceți termografie într-o zi însorită, deoarece întreaga clădire, în special partea însorită, va deveni foarte fierbinte, iar valorile vor fi, de asemenea, foarte distorsionate.

Ce este mai bine, cumpărați sau închiriați o cameră cu infraroșu pentru autodiagnosticare?

Prețurile pentru camerele cu infraroșu încep de la 60.000 de ruble. Închirierea unei camere termice ieftine pentru trei zile va costa aproximativ 5.500 de ruble. Costul unui diagnostic complet efectuat de profesioniști este de aproximativ 20.000 de ruble.