Seçenekler
Termal görüntüleme cihazlarının çalışma prensibi denklemi nsx cihaz türleri. Termal kameranın doğru kullanımı

Termal görüntüleme cihazlarının çalışma prensibi denklemi nsx cihaz türleri. Termal kameranın doğru kullanımı

Bugün muhtemelen herkes termal görüntüleme cihazı gibi bir cihazı duymuştur. Belki de istisna küçük çocuklar olabilir. Başka bir şey de, bu cihazı "canlı" görenlerin çok fazla olmaması ve hatta onu ellerinde tutanların daha da fazlası olmasıdır. Ancak termal görüntüleme cihazının yalnızca kendi "ev" versiyonunu saklamakla kalmayıp yaratanlar da var. Ancak hangi kategoriye ait olursanız olun yazımız her durumda ilginizi çekecektir. Deneyimsiz kişiler termal görüntüleme cihazının çalışma prensibini anlayabilecek, deneyimli kişiler ise kendileri için yeni olanaklar keşfedebilecektir. Ama her şeyi sırayla konuşalım.

Temassız bir yöntem kullanarak yüzey sıcaklıklarını ölçen bir cihaz olan termal görüntüleme cihazı, birçok mesleğin temsilcilerinin hayatını önemli ölçüde kolaylaştırabilir. Başlangıçta askeri amaçlar için icat edilen bu oldukça karmaşık ve pahalı cihaz, bugün insan faaliyetinin çoğu alanında başarıyla kullanılmaktadır. Örneğin endüstride teknolojik süreçler sırasındaki termal değişiklikleri izlemek için; tıpta - hastalıkların teşhisi için; kuşları ve hayvanları avlarken; inşaatta - ısı kaçağı alanlarını veya tersine boru döşenecek yerleri belirlemek için. Ve bu, bu cihazın tam bir geçmişi değil.

Cihaz türleri

Termal görüntüleme cihazı o kadar popüler ve çok işlevli bir cihazdır ki iki teknolojik tasarım seçeneğine sahiptir:

Sabit. Bu kategorideki cihazlar endüstriyel işletmelerde teknolojik süreçlerin izlenmesi amacıyla kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Nitrojen soğutma sistemi, böyle bir termal görüntüleme cihazıyla donatılmış oldukça yaygın bir cihazdır. Çalışma sıcaklığı özellikleri çok etkileyicidir: −40 ila +2000 °C. Bu sistemler genellikle yarı iletken fotodetektörlerin matrisleri üzerine monte edilmiş cihazlara dayanmaktadır.

Taşınabilir (taşınabilir). Yenilikçi gelişmeler, büyük soğutma ekipmanlarının kullanımından soğutmasız silikon mikrobolometrelere dayanan termal görüntüleme cihazlarının üretimine geçmeyi mümkün kıldı. Bu tür cihazlar öncekilerin tüm avantajlarına sahiptir; örneğin ölçüm sırasında küçük bir sıcaklık adımı (0,1 °C). Cihazın hem kullanım kolaylığı hem de taşınabilirliğini gerektiren karmaşık değerlendirme çalışmaları için bu sınıftaki bir termal görüntüleme cihazını kullanmak da mümkündür. Birçok taşınabilir termal görüntüleme cihazı, verilerin hızlı bir şekilde işlenmesi için bir PC'ye bağlanma özelliğine sahiptir.

Belirli bir alanda termal görüntüleme cihazının kullanılması, bu cihazın gerekli çalışma özellikleri üzerinde belirli izler bırakır. Bu nedenle bu cihazı satın almadan önce hangi şartlarda kullanılacağını değerlendirmelisiniz. Talimatlar bu konuda yardımcı olacaktır. Kullanma kılavuzu hakkında yeterli bilgiye sahip olmadan satın alınan bir termal görüntüleme cihazı ihtiyaçlarınızı hiç karşılamayabilir.Örneğin avcılık için kullanılan termal görüntüleme cihazlarının koruma seviyesi en az IP54 olan, darbelere dayanıklı hafif alaşımlı bir gövdeye sahip olması gerekir.

Vizör ve LCD ekran üzerinde gösterge bulunan monoblok bir tasarım olması arzu edilir. Avcılık termal kameralarının görünür menzili 1500 m'ye ulaşmalıdır, inşaat sektöründe ise termal kameralara bu tür gereksinimler getirilmemektedir.

Termal kameranın çalışma prensibi

Termal görüntüleme cihazının çalışması, herhangi bir nesnenin, yoğunluğu doğrudan nesnenin sıcaklığına bağlı olan termal radyasyon (IR radyasyonu) üretme yeteneğine dayanır. Termal görüntüleme cihazı, uzak mesafelerdeki kızılötesi ışınları tespit ederek bunları insan algısına uygun bir forma dönüştürür. Çeşitli nesnelerin termal radyasyonundaki fark, karanlıkta kabartmaların yanı sıra soğuk veya sıcak akışları görmenizi sağlar. Bu durumda, en yüksek sıcaklıktaki alanlar kırmızıyla, düşük sıcaklıktaki alanlar ise siyah veya maviyle gösterilir.

Termal görüntüleme cihazı ve gece görüş cihazı gibi cihazlar arasındaki temel farkı anlamalısınız. Aradaki fark karanlıkta görme yetenekleridir. Bir termal görüntüleme cihazı nesnelerin kendi kızılötesi radyasyonunu iletirken, bir gece görüş cihazı diğer nesnelerden yansıyan ve güçlendirilmiş radyasyon-aydınlatmayı iletir. Yani gece görüş cihazının fonksiyonlarını termal görüntüleme cihazı ile gerçekleştirmek mümkündür ancak gece görüş cihazı kullanarak ısı haritası oluşturmak mümkün değildir.

Termal görüntüleme cihazının çalışma algoritması üç aşamadan oluşur:

IR radyasyonunun sabitlenmesi.
Sıcaklık değerlerine dönüştürüyoruz.
Bir termogramın oluşumu - nesnelerin yüzeylerindeki sıcaklık dağılımını gösteren bir nesnenin termal görüntüsü.

Üstelik bu eylemler anında gerçekleşir.

Termal görüntüleme cihazının oldukça karmaşık çalışma prensibine rağmen, taşınabilir cihazın tasarımı çok hantal değildir.

Bununla birlikte, ekrandaki görüntünün yeterli netliği için, germanyum karışımı içeren özel optiklerin gerekli olduğu dikkate alınmalıdır. Profesyonel cihazların yüksek maliyetini belirleyen şey tam olarak budur. Maliyetleri binlerce, bazen de onbinlerce doları buluyor. Katılıyorum, miktar küçük değil.

Termal görüntüleme cihazlarının muazzam yetenekleri uzun zamandır birçok gence bu cihazı kendi elleriyle monte etme fikrine ilham verdi. Ve neyse ki, termal görüntüleme cihazını kendi ellerinizle yapmanın ve bu kadar önemli masraflardan kaçınmanın yolları var. Tabii ki, cihazın profesyonel amaçlarla kullanılması amaçlanmadıysa.

Aşağıda evde bir termal görüntüleme cihazı uygulamak için üç seçenek sunuyoruz - hangisini en çok beğendiğinizi seçin. Termal görüntüleme cihazları ve cihazın diğer elemanları için sensörler hazır olarak satın alınabilir.

Seçenek No. 1. Bir kameradan kendin yap termal görüntüleme cihazı

Bu yöntem, başlangıçta tüm kameraların matrislerinin, aslında bir termal görüntüleme cihazının çalışması için gerekli olan kızılötesi radyasyonu mükemmel bir şekilde yakaladığı gerçeğine dayanmaktadır. Bir diğer husus ise fotoğraf ekipmanı üreticilerinin, cihazların insan gözüyle aynı şeyi görmesini sağlamasıdır. Bunu yapmak için, matrisin önüne, neredeyse tüm IR radyasyonunu emen veya yansıtan özel bir filtre yerleştirilir - bir "termal ayna" veya sıcak ayna. Bu filtre sayesinde matris hassasiyet eğrisi insan gözünün hassasiyet eğrisine benzer hale gelir. Bu nedenle, bir kameradan kendi ellerinizle bir termal görüntüleme cihazı yapmak kolaydır; yalnızca iki adımı uygulamanız gerekir - termal filtreleri kameradan çıkarın ve bunun yerine görünür bir spektrum filtresi takın. Ancak uygulamanın gösterdiği gibi, ikincisi her zaman gerekli değildir.

Ev yapımı termal görüntüleme cihazının uygulama kapsamı

Bu şekilde yapılmış bir termal kamerayı ev ihtiyaçları için kullanmak mümkün mü? Epeyce. Böyle bir termal görüntüleme cihazı inşaat veya örneğin avcılık için uygun mudur? Büyük olasılıkla. Her durumda, açık hava rekreasyon severler bu cihazı kesinlikle beğeneceklerdir. Onun yardımıyla geceleri hayvanların kampınıza yaklaşımını kontrol edebilir, ayrıca sis veya toz bulutlarında kayıp grup üyelerini arayabilirsiniz.

Gereksiz bir DSLR'niz varsa, IR filtresi için yaklaşık 40 dolar ve kamerayı sökme isteğiniz ve yeteneğiniz varsa, bu seçenek kesinlikle denemeye değer.

Seçenek No. 2. Kızılötesi termometre ve Arduino kartı kullanarak kendin yap termal görüntüleme cihazı

Bu yöntemin fikri çok basittir. Kendi ellerinizle bir termal görüntüleme cihazı oluşturmak için, ucuz bir kızılötesi termometreye ihtiyacınız olacak - bu, uzaydaki belirli bir noktanın sıcaklığını kısa mesafede ölçebilen bir cihaz ve onu bağlayacağımız bir Arduino kartıdır. bazı el fenerindeki RGB LED'ler.

Arduino kartı, profesyonel olmayan kullanıcıların otomasyon ve robotik alanında basit sistemler kurması için tasarlanmış bir yazılım ve donanım aracıdır.

Sistemi, termometre okumalarına bağlı olarak lamba ışığı farklı renklere dönecek şekilde programlayalım. Yüksek sıcaklıklar kırmızıya, düşük sıcaklıklar maviye karşılık gelecek şekilde bunu geleneksel olarak yapalım. Böylece, içinde termometre bulunan bir el fenerini herhangi bir nesneye doğrultarak, bu nesneyi sıcaklığına bağlı olarak uygun renkle otomatik olarak aydınlatıyoruz. Bu sete bir kamera eklerseniz hem etrafınızdaki nesnelerin yüzeylerinin sıcaklığını renkli olarak görmekle kalmayacak, hem de en pahalı termal kameraların bile alabileceği görüntülerden daha kötü olmayan görüntüler elde edeceksiniz. Görmek.

Böyle bir termal görüntüleme cihazı nerede kullanılabilir?

Elbette bu tür cihazlar avlanmaya yönelik termal görüntüleme cihazlarıyla aynı değildir. Kendi ellerinizle güçlü bir cihaz yapmak zordur. Ancak sunulan seçenek, özellikle bu ev yapımı tasarımın maliyeti 50 doları geçmediği için ev ihtiyaçları için de yararlı olabilir.

Seçenek No. 3. Statik nesnelerin çekimi için geliştirilmiş ev yapımı termal görüntüleme cihazı

Bu gelişme, doğuşunu iki Alman öğrenciye, Max Ritter ve Mark Cole'a borçludur. Mindelheim'ın bu genç sakinleri, üretimi oldukça kolay bir cihaz icat ettiler ve bunun için 2010 yılında bir bilim ve teknoloji forumunda ödül aldılar.

Cihaz iki servo (yatay ve dikey hareket için), bir Arduino kontrol cihazı (sinyal işleme ve PC'ye veri aktarımından sorumludur), temassız bir sıcaklık sensörü modülü (örneğin, MLX90614-BCI), bir lazer modülü veya lazer işaretleyici (tarama alanını gösterecektir), muhafazalar ve web kameraları. Ayrıca iki adet 4,7 kOhm rezistöre ve bir tripoda ihtiyacınız olacak.

Kamera, orijinal görüntünün kaynağının yanı sıra, tarama alanının bir tür vizörünün rolünü de oynar; herhangi bir ucuz web kamerası bu rolle başa çıkabilir (ne kadar küçükse o kadar iyidir).

Sensör tarafından oluşturulan veriler SMBus ve PWM veri yolları kullanılarak okunabilir. Bizim durumumuz aynı zamanda BCI endeksli bir sensörün kullanımına da izin veriyor. Güç kaynağı 3V. BCI endeksi, 5°'lik dar görüş açısı sağlayan bağlantı parçasına sahip form faktörünün türünü belirtir.

Toplantı

Arduino kartını pil bölmesi olan bir kutuya yerleştiriyoruz.
Servo motoru süper yapıştırıcı veya epoksi kullanarak panonun ön boş alanına sabitliyoruz.
İkinci servo motoru döner cihaza yerleştirip tüm yapıyı sabitliyoruz.
Topraklamayı GND'ye, SDA'yı PIN4'e, VIN'i 3.3V'ye ve SCL'yi PIN5'e bağlayarak kızılötesi termometreyi Arduino'ya bağlıyoruz. Ayrıca SDA'yı 3,3V'a ve SCL'yi 3,3V'ye bağlayan 4,7 kOhm'luk bir direnç kuracağız.
Bir Lazer Kartı veya lazer işaretçiyi bağlarız. Bu, o anda hangi konumdan tarandığını takip etmek içindir.
Web kamerasını, yönü IR sensörünün ve lazerin yönüyle tam olarak eşleşecek şekilde kuruyoruz.

Bu kadar. Kendi ellerinizle bir termal kamera yaptınız!

Bu ne için iyi?

Bir nesneyi tarama ve ısı haritası çıkarma işlemi yaklaşık bir dakika sürer çünkü sensör gelecekteki görüntüyü noktadan noktaya tarar. Bu elbette avlanma süreci açısından kesinlikle işe yaramaz. Ancak bu ev yapımı termal görüntüleme cihazı, inşaat ve diğer onarım işleri için mükemmel bir yardımcı olacaktır. Örneğin, elektrik bağlantılarında veya güç düzeneklerinde ısıyı test etmek için bir yöntem olarak kullanılabilir. Cihaz sadece termal görüntüyü değil aynı zamanda kantitatif sıcaklık değerlerini de görmenizi sağlar.

Yavaş çalışmaya ek olarak, termal görüntüleme cihazının başka bir dezavantajı daha vardır - bir PC'ye sıkı bir şekilde bağlanmıştır, bu da onu zayıf bir şekilde hareket ettirir. Ancak bazı durumlarda, cihazın yetenekleri ve maliyeti oldukça haklıdır - tüm bileşenler için 200 USD'den fazla ödeme yapmanız gerekmeyecektir. e.

sonuçlar

Ev yapımı termal görüntüleme cihazlarını monte etmek için tanımladığımız seçeneklerden iki sonuç ortaya çıkıyor:

Termal görüntüleme cihazını kendiniz yapmak oldukça mümkündür.
Ev yapımı bir termal görüntüleme cihazının çok dar bir uygulama kapsamı vardır.

Bu nedenle küresel amaçlar için bir termal görüntüleme cihazına ihtiyacınız varsa deneyleri ertelemeli ve yüksek kaliteli ekipmanlara para harcamalısınız. Sadece tasarlamayı seven ve ev yapımı ürünlerin olanaklarından oldukça memnun olan herkese tavsiyelerde bulunabiliriz - toplayın, deneyin ve belki de tarif ettiğimiz ev yapımı seçeneklerin başarılarını aşabileceksiniz ve kendi ellerinizle avlanmak için çok daha gelişmiş termal görüntüleme cihazları oluşturun. Göreyim seni!

Havya ve tornavida konusunda pek rahat olmayan ancak doğada vakit geçirmeyi gerçekten sevenlerin yanı sıra profesyonel amaçlarla nesnelerin sıcaklık özelliklerini 0 ila 100 °C aralığında görselleştirmeye ihtiyaç duyanlar, hazır yarı profesyonel ekipmanlara dikkat etmeleri tavsiye edilir. Örneğin, Flir One termal görüntüleme cihazına sahip akıllı telefonlarda.

Bu cihazlar kullanışlı, mobil oldukları ve 0 ila 45 °C arasındaki sıcaklıklarda ve yüksek atmosferik nemde çalışabildikleri için avcılara ve aşırı gezginlere iyi hizmet edebilir. Aynı zamanda böyle bir cihazın maliyeti her türlü ev yapımı ürünün maliyetinden pek de farklı değildir.

Termal kameralar, ölçülen yüzeyin sıcaklık dağılımını izlemek için kullanılabilecek cihazlardır. Bu yüzey cihaz ekranında renk alanı şeklinde görüntülenir. Bu alanda belirli bir renk, belirli bir sıcaklığa karşılık gelir. Ekranda görünen sıcaklık aralığı görüntülenir. En yeni termal görüntüleme cihazlarının standart çözünürlüğü 0,1 derecedir.

Ucuz cihazlarda bilgiler cihazın hafızasında saklanır ve gerekirse bilgisayar aracılığıyla okunur. Çoğu zaman, bu tür cihazlar bir dizüstü bilgisayar ve termal görüntüleme cihazından bilgi alan özel bir programla birlikte kullanılır.

Termal görüntüleme cihazları ilk olarak geçen yüzyılın 30'lu yıllarında ortaya çıktı. Modern termal görüntüleme sistemleri ancak 60'lı yıllarda gelişmeye başladı. Termal radyasyon alıcılarının bir elemanı vardı. Alıcılardaki görüntü, optiklerin nokta kaydırması kullanılarak gerçekleştirildi. Bu tür cihazlar düşük performansa sahipti ve sıcaklık değişimlerini düşük hızda gözlemlemeyi mümkün kılıyordu.

Teknolojik ilerlemenin gelişmesiyle birlikte ışık sinyalini depolayabilen hücreler ortaya çıktı. Sensör matrislerine dayalı yeni termal görüntüleme cihazları tasarlamak mümkün hale geldi. Bu matrislerden sinyaller kod çözücüye, ardından işlenmek üzere cihazın ana işlemcisine gider.

Belirli bir sırayla sinyaller, farklı belirlenmiş renklere sahip sıcaklık dağılımına sahip bir matris üzerine yansıtılır. Bu prensip, sıcaklık değişimlerinin gerçek zamanlı olarak izlenmesine olanak tanıyan verileri hızlı bir şekilde işleyebilen taşınabilir otonom cihazların elde edilmesini mümkün kılmıştır.

Yeni termal görüntüleme cihazları için umut verici bir gelişme, soğutulmamış bolometrelerin kullanılmasıdır. Bu prensip, tüm spektrum boyunca ısı radyasyonunun etkisi altında ince plakaların direncindeki değişimin hesaplanmasında artan doğruluğa dayanmaktadır. Bu teknoloji, yüksek güvenlik ve mobilite gereksinimleri olan yeni termal görüntüleme cihazlarının üretiminde birçok ülkede popülerdir. Ülkemizde soğutmasız bolometreli otonom termal görüntüleme cihazlarının üretimi 2007 yılında başlamıştır.

Çalıştırma ve tasarım özellikleri

Kızılötesi radyasyon, bir termal görüntüleme cihazının optik sistemi tarafından, direnç veya voltajda bir değişiklik şeklinde bir sinyal sağlayan bir alıcıya odaklanır.
Elektronik, termal görüntüleme sisteminden alınan sinyali kaydeder. Sonuç olarak sinyal elektronik bir termograma dönüştürülür. Ekranda gösterilir.

Termogram, kızılötesi ışınların nesnenin alanı üzerindeki dağılımına karşılık gelen farklı renk tonlarında ekranda görüntülemek için elektronik bir sistem tarafından işlenmiş bir nesnenin görüntüsüdür. Sonuç olarak operatör, incelenen nesneden gelen ısı radyasyonuna karşılık gelen bir termogram görür.

Dedektörün ısı radyasyonuna duyarlılığı kendi sıcaklığına ve soğutma kalitesine bağlıdır. Bu nedenle dedektör özel bir soğutma cihazına yerleştirilir. En popüler soğutma türü sıvı nitrojendir. Ancak bu yöntem sakıncalıdır ve oldukça ilkeldir.

Başka bir çelik soğutma türü. Bunlar, içinden elektrik akımı geçtiğinde sıcaklık farkı sağlayabilen ve ısı pompası prensibiyle çalışan yarı iletkenlerdir. Termal görüntüleme sensörünün hassasiyeti, cıva-kadmiyum-tellür, indiyum antimonid ve diğer malzemelerden yapılmış hassas yarı iletkenler kullanılarak oluşturulur.

Termal görüntüleme cihazı parçaları ve elemanları

Termal kameranın maliyeti oldukça yüksektir. Ana unsurları, tüm cihazın maliyetinin% 90'ını oluşturan lens ve matristir (radyasyon alıcısı). Bu tür matrislerin üretimi zordur. Cam kızılötesi ışınları iletmediği için mercek camdan yapılamaz. Bu nedenle lenslerde pahalı nadir malzemeler (germanyum) kullanılır. Diğer ucuz malzemelerin arayışı şu anda devam etmektedir.

Cihazın diğer bileşenleri şunlardır:

1 - Objektif kapağı
2 - Ekran
3 - Kontrol
4 — Askılı tutamak
5 - Termal görüntüleme cihazı
6 - Başlat
7 — Objektif
8* — Elektronik sistem
9* - Bilgi depolamak için hafıza
10* - Yazılım

Lensler

Bir termal görüntüleme cihazının, kızılötesi dalgaların radyasyonunu radyasyon alıcısı üzerinde odaklayabilen en az bir lensi olması gerekir. Alıcı daha sonra bir elektrik sinyali gönderir ve termogram adı verilen termal (elektronik) bir görüntü üretir.

Çoğu zaman lensler germanyumdan yapılır. Lenslerin ışık geçirgenliğini optimize etmek için yansıma önleyici ince film kaplamalar kullanılır. Termal görüntüleme kiti genellikle cihazın saklanması ve taşınması için bir kasa ve cihazın saha koşullarında kullanılmasına yönelik diğer ek ekipmanları içerir.

Gösterimler

Termal radyasyon modeli sıvı kristal ekranda (ekran) görüntülenir. İyi bir parlaklığa sahip olmalı ve sahadaki çeşitli aydınlatma koşullarında görüntünün kolayca görülebilmesi için yeterli boyutta olmalıdır. Ekranda genellikle destekleyici bilgiler bulunur. Buna sıcaklık renk skalası, saat, tarih, pil şarjı, nesne sıcaklığı ve diğer yararlı bilgiler dahildir.

Sinyal işleme devresi ve radyasyon alıcısı Kızılötesi ışık emisyonunu gerekli yararlı bilgilere dönüştürmek için kullanılır. Bir nesnenin termal radyasyonu özel bir alıcıya odaklanır. Yarı iletkenlerden yapılmıştır. Termal radyasyon alıcıda bir elektrik sinyali oluşturur. Daha sonra sinyal, cihazın içinde bulunan bir elektronik devreye girer; sinyal elektronik tarafından işlendikten sonra ekranda termal bir görüntü belirir.

Kontroller

Bu elemanları kullanarak, termal radyasyonun ekrandaki görüntüsünü optimize etmek için elektronik sistemde çeşitli ayarlamalar yapılır. Bu tür ayarlamalar elektronik olarak renk gamını, görüntü füzyonunu ve termal seviye aralığını değiştirebilir. Yansıyan arka plan sıcaklığı ve emisyon gücü de ayarlanır.

Bilgi deposu

Termal görüntüleri ve yardımcı verileri içeren dijital elektronik veriler, çeşitli türdeki elektronik hafıza kartlarında veya veri aktarım ve depolama cihazlarında saklanabilir.

Çoğu kızılötesi termal görüntüleme sistemi, destekleyici metin ve ses verilerinin yanı sıra, insanın görünür spektrumunda çalışan dahili bir yerleşik kamera kullanılarak elde edilen görüntünün anlık görüntüsünü de saklayabilir.

Rapor Oluşturma ve Yazılım

Birçok modern termal görüntüleme sisteminde kullanılan yazılım, kullanıcı dostu ve operatör açısından işlevseldir. Termal dijital ve görünür görüntüler bir bilgisayara veya dizüstü bilgisayara kopyalanır. Burada bu bilgiler farklı renk paletleri kullanılarak analiz edilebilir ve radyometrik verilerde başka ayarlamalar yapılabilir.

Yerleşik analiz seçeneklerini kullanmak da mümkündür. İşlenen görüntüler örnek raporlara dahil edilebilir veya yazıcıda yazdırılabilir. Görüntüler ayrıca internet üzerinden müşteriye gönderilebiliyor veya elektronik olarak bir bilgisayara kaydedilebiliyor.

sınıflandırma

Termal görüntüleme cihazları çeşitli özelliklere göre çeşitli türlere ayrılır.

gözlemsel kızılötesi ışınları özel bir renk skalasına göre gözle görülebilen ışığa dönüştürür.

Ölçme Termal görüntüleme cihazları, dijital piksel sinyalinin değerini karşılık gelen belirli bir sıcaklığa atayarak incelenen nesnenin sıcaklığını belirleme yeteneğine sahiptir. Sonuç, sıcaklık dağılımının bir görüntüsüdür.

Sabit Termal kameralar, -40 +2000 derece aralığında teknolojik süreçlere uygunluğun takip edildiği endüstriyel işletmelerde kullanılmak üzere kullanılmaktadır. Bu tür cihazlar, alıcı ekipmanın çalışması için normal koşullar yaratmak amacıyla nitrojen soğutmayla donatılmıştır. Bu tür sistemler yarı iletken fotodetektör matrisleri üzerine yapılmış 3. nesil termal görüntüleme cihazlarından oluşur.

Taşınabilir Termal görüntüleme cihazları, soğutulmamış silikon mikrobolometrelere dayanarak geliştirilmiştir. Sonuç olarak hacimli ve pahalı soğutma ekipmanlarının kullanımından vazgeçmek mümkün hale geldi. Bu tür cihazlar sabit modellerin tüm avantajlarına sahiptir. Üstelik ulaşılması zor yerlerde de kullanılabilirler. Birçok taşınabilir termal görüntüleme cihazı, bilgileri işlemek için bir bilgisayara bağlanabilir.

Gece görüş cihazları sıklıkla termal görüntüleme cihazlarıyla karıştırılmaktadır. Ancak aralarında büyük bir fark var. Gece görüş cihazı ışığı güçlendirdiği için düşük ışık koşullarında çalışabilmektedir. Çoğu zaman merceğe giren ışık bir kişiyi kör eder. Termal görüntüleme cihazı, çalışma prensibi termal kızılötesi ışınlara dayandığından ışığa ihtiyaç duymaz.

Termal görüntüleme cihazlarının uygulama kapsamı

Termal kameralar hayatımızın birçok alanında kullanılmaktadır. Örneğin tesislerin güvenliğinde ve askeri istihbaratta bu cihazlar kullanılıyor. Geceleri bu cihaz sayesinde zifiri karanlıkta 300 metreye kadar bir mesafeden, 3 km'ye kadar ise askeri teçhizat görülebilmektedir.

Şu anda, bilgisayara görüntü çıkışı sağlayan mikrodalga video kameralar bulunmaktadır. Böyle bir kameranın hassasiyeti derecenin birkaç yüzde biri kadardır. Bu nedenle, gece kapı kolunu tutarsanız termal iz yaklaşık 30 dakika boyunca görünür olacaktır.

Termal görüntüleme cihazları, çeşitli kurulumlardaki kusurları tespit etme konusunda büyük umut vaat ediyor. Bu, bir mekanizma veya cihazdaki belirli bir yerin sıcaklığının artması veya azalması durumunda meydana gelir. Bazen bazı kusurlar yalnızca termal görüntüleme cihazı tarafından tespit edilebilir. Ağır yapıların (köprülerin) desteklenmesinde, metalin yorulma yaşlanması ve bunun sonucunda ortaya çıkan deformasyonlar sırasında bazı yerlerde olması gerekenden daha fazla ısı oluşur. Bu nedenle, nesneyi sökmeden kusurları teşhis etmek mümkündür.

Sonuç olarak termal kameraların tesis güvenliğinin operasyonel kontrolörü olarak kullanıldığını söyleyebiliriz.

Termal görüntüleme cihazları tıpta çeşitli hastalıkların patolojisini teşhis etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Sağlıklı bir hastada vücut ısısı tüm vücudun orta hattından simetrik olarak dağılır. Bu simetri bozulursa bu, termal görüntüleme cihazıyla hastalıkların teşhisi için bir kriterdir.

Termografi tıpta modern bir teşhis yöntemidir. Bu yöntem, sıcaklığına bağlı olarak insan vücudundan gelen kızılötesi radyasyonun tespit edilmesine dayanmaktadır. Isı radyasyonunun yoğunluğu ve dağılımı normalde vücudun derin ve yüzeysel organlarında meydana gelen kendine özgü fizyolojik süreçler tarafından belirlenir.

Çeşitli patolojik durumlar, vücut sıcaklığının dağılımındaki asimetri ile karakterize edilir. Bu termografik resme yansır. Bu gerçeğin önemli prognostik ve tanısal önemi vardır. Bu birçok klinik çalışmayla kanıtlanmıştır.

İki ana termografi türü vardır:

Teletermografi.
Kolesterik termografiyle iletişime geçin.

Teletermografi, insan vücudundan gelen kızılötesi ışınları, termal görüntüleme cihazının ekranında görüntülenen bir elektrik akımı sinyaline dönüştürerek çalışır.

Kontakt kolesterik termografi, sıvı kristallerin, yayan yüzeylere uygulandığında gökkuşağı renklerine dönüşmesiyle ortaya çıkan optik özellikleri prensibine göre çalışır. Daha soğuk yerler mavi, daha sıcak yerler ise kırmızıdır.

Endüstriyel Uygulamalar

Araç egzoz sistemleri, motorları ve radyatörlerindeki ısı değişim süreçlerinin izlenmesi.
Araç fren sisteminin kontrol edilmesi ve tasarlanması.
Ultrasonik kaynak kontrolü.
Bir araba iklim sisteminin geliştirilmesi.
Elektronikte devre kartlarının kalite kontrolü.
Kaynak modu kontrolü.
Millerin, yatakların, dişlilerin yanlış hizalanmasının tespiti.
Metal stres analizi.
Sıvılara yönelik kapların izolasyonunun ve sızdırmazlığının izlenmesi.
Isı yalıtım özelliklerinin belirlenmesi.
Binalarda ısı kaybının tespiti.
Çit yapılarının teşhisi.
Yangın önleme.
Gaz boru hattındaki gaz sızıntılarının tespiti.
Teknolojik süreçlerin kontrolü.
Elektrikli ekipmanların kontrol edilmesi.
Termal yolların performansının kontrol edilmesi.
Soğuk havanın sızdığı yerleri tespit etmek.
Boru hatlarının ısı yalıtımının kontrolü.
Yağla dolu ekipmanın kontrol edilmesi.
Jeneratör statorunun kontrol edilmesi.
Gaz ve bacaların kontrolü.

Herhangi bir nesne, "termal radyasyon" olarak adlandırılan kızılötesi spektrumdaki dalgalar da dahil olmak üzere çok geniş bir frekans aralığında elektromanyetik dalgalar yayar. Bu durumda, termal radyasyonun yoğunluğu doğrudan nesnenin sıcaklığına bağlıdır ve yalnızca çok küçük bir ölçüde görünür aralıktaki aydınlatma koşullarına bağlıdır. Böylece, bir termal görüntüleme cihazının yardımıyla, gözlemlenen herhangi bir nesne hakkında insan gözünün ve aletlerin erişemeyeceği ek bilgiler toplanabilir ve görselleştirilebilir.Termal görüntüleme cihazı, nesnenin termal radyasyon modelini görselleştirmenizi sağlayan bir cihazdır. gözlemlenen nesne. Bu, farklı faaliyet alanları için bir dizi benzersiz fırsatın önünü açar: hassas ölçümler, teknolojik süreçlerin kontrolü ve tabii ki güvenliğin sağlanması.

Modern termal görüntüleme cihazlarının çalışma prensibi, belirli malzemelerin kızılötesi aralıktaki radyasyonu tespit etme yeteneğine dayanmaktadır. Kızılötesi radyasyona (germanyum gibi) karşı şeffaf olan nadir malzemelerden yapılmış lensler içeren bir optik cihaz kullanılarak nesnelerin termal radyasyonu, kızılötesi radyasyona duyarlı bir dizi sensöre yansıtılır. Daha sonra, karmaşık mikro devreler bu sensörlerden gelen bilgileri okur ve görüntünün farklı renklerinin, gözlemlenen nesnenin farklı sıcaklıklarına karşılık geldiği bir video sinyali üretir. Görüntüdeki bir noktanın rengi ile gözlenen nesnenin mutlak sıcaklığı arasındaki uyumun ölçeği çerçevenin üstünde görüntülenebilir. Görüntüdeki en sıcak ve en soğuk noktaların sıcaklıklarını da belirtmek mümkündür. Modele bağlı olarak termal görüntüleme cihazları ölçülen sıcaklığın adım boyutunda farklılık gösterir. Modern teknolojiler nesnelerin sıcaklığını 0,05-0,1 K doğrulukla ayırt etmeyi mümkün kılar.

Birçok termal görüntüleme cihazı ayrıca, termal radyasyon modelinin elde edilen video görüntüsünü kaydetmek için bellek cihazlarıyla ve tarama sonucunda elde edilen kızılötesi radyasyon görüntüsünün minimum gerçek zamanlı analitiğine olanak tanıyan yüksek performanslı mikroişlemcilerle donatılmıştır. Çoğu zaman, bir termal görüntüleme cihazının ve bir video kameranın ortak kullanımının bir konfigürasyonu kullanılır; bu, genel olarak, birleşik kızılötesi ve görünür spektrumların "genişletilmiş" aralığında ve olumsuz koşullarda bir nesnenin görüntüsünün elde edilmesini sağlar. (örneğin, nesnenin aydınlatılmaması) nesneyi aralıklardan en az birinde gözlemlemek. IR veya görünür aralık üst üste bindirilebilir veya ayrı ayrı yayınlanabilir. Özel yazılım, termal görüntüleme kompleksinin çalışmasını yapılandırmanıza ve içerdiği tüm cihazların çalışmasını mümkün olduğunca verimli bir şekilde koordine etmenize olanak tanır.

Bir termal görüntüleme cihazının görüntü doğruluğu ve diğer özellikleri genellikle kullanım kapsamına göre belirlenir. Bilimsel laboratuvarlarda, dar uzmanlık nedeniyle ölçülen sıcaklıkta en küçük adıma sahip olan daha karmaşık tasarımlar kullanılmaktadır. Çeşitli bölgelerde güvenliği sağlamak için, termal radyasyonu biraz daha az doğrulukla kaydeden, ancak işlevlerini etkin bir şekilde yerine getirmek için daha geniş bir frekans aralığında ve yeterli doğruluktan daha fazla çalışan modeller kullanılır. Her durumda, bir termal görüntüleme cihazının çalışma prensibi - termal radyasyonun ölçülmesi ve görselleştirilmesi - modern toplumda yaşamın her alanında talep görmektedir.

Termal görüntüleme cihazının teknik özellikleri

Uzmanların dikkat ettiği bir termal görüntüleme cihazının temel teknik özellikleri matris tipi, odak uzaklığı, matris hassasiyeti, görüş açıları ve çalışma sıcaklığı aralığı gibi parametrelerdir. Tabii ki bunlar sadece ana parametreler, başkaları da var.

Her modelin amacına bağlı olarak özellikleri bireysel olduğundan, bunlar hakkında daha fazla bilgiyi kataloğumuzda bulabilirsiniz.

Cihaz türleri

Termal görüntüleme cihazı o kadar popüler ve çok işlevli bir cihazdır ki iki teknolojik tasarım seçeneğine sahiptir:

Sabit. Bu kategorideki cihazlar endüstriyel işletmelerde teknolojik süreçlerin izlenmesi amacıyla kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Nitrojen soğutma sistemi, böyle bir termal görüntüleme cihazıyla donatılmış oldukça yaygın bir cihazdır. Çalışma sıcaklığı özellikleri çok etkileyicidir: −40 ila +2000 °C. Bu sistemler genellikle yarı iletken fotodetektörlerin matrisleri üzerine monte edilmiş cihazlara dayanmaktadır.

Taşınabilir (taşınabilir). Yenilikçi gelişmeler, büyük soğutma ekipmanlarının kullanımından soğutmasız silikon mikrobolometrelere dayanan termal görüntüleme cihazlarının üretimine geçmeyi mümkün kıldı. Bu tür cihazlar öncekilerin tüm avantajlarına sahiptir; örneğin ölçüm sırasında küçük bir sıcaklık adımı (0,1 °C). Cihazın hem kullanım kolaylığı hem de taşınabilirliğini gerektiren karmaşık değerlendirme çalışmaları için bu sınıftaki bir termal görüntüleme cihazını kullanmak da mümkündür. Birçok taşınabilir termal görüntüleme cihazı, verilerin hızlı bir şekilde işlenmesi için bir PC'ye bağlanma özelliğine sahiptir.

Termal kameranın çalışma prensibi

Termal görüntüleme cihazının çalışma algoritması üç aşamadan oluşur:

IR radyasyonunun sabitlenmesi.
Sıcaklık değerlerine dönüştürüyoruz.
Bir termogramın oluşumu - nesnelerin yüzeylerindeki sıcaklık dağılımını gösteren bir nesnenin termal görüntüsü.

Üstelik bu eylemler anında gerçekleşir.

Termal görüntüleme cihazının oldukça karmaşık çalışma prensibine rağmen, taşınabilir cihazın tasarımı çok hantal değildir.

Seçenek No. 1. Bir kameradan kendin yap termal görüntüleme cihazı

Ev yapımı termal görüntüleme cihazının uygulama kapsamı

Gereksiz bir DSLR'niz varsa, IR filtresi için yaklaşık 40 dolar ve kamerayı sökme isteğiniz ve yeteneğiniz varsa, bu seçenek kesinlikle denemeye değer.

Seçenek No. 2. Kızılötesi termometre ve Arduino kartı kullanarak kendin yap termal görüntüleme cihazı

Arduino kartı, profesyonel olmayan kullanıcıların otomasyon ve robotik alanında basit sistemler kurması için tasarlanmış bir yazılım ve donanım aracıdır.

Böyle bir termal görüntüleme cihazı nerede kullanılabilir?

Seçenek No. 3. Statik nesnelerin çekimi için geliştirilmiş ev yapımı termal görüntüleme cihazı

Toplantı

Arduino kartını pil bölmesi olan bir kutuya yerleştiriyoruz.
Servo motoru süper yapıştırıcı veya epoksi kullanarak panonun ön boş alanına sabitliyoruz.
İkinci servo motoru döner cihaza yerleştirip tüm yapıyı sabitliyoruz.
Topraklamayı GND'ye, SDA'yı PIN4'e, VIN'i 3.3V'ye ve SCL'yi PIN5'e bağlayarak kızılötesi termometreyi Arduino'ya bağlıyoruz. Ayrıca SDA'yı 3,3V'a ve SCL'yi 3,3V'ye bağlayan 4,7 kOhm'luk bir direnç kuracağız.
Bir Lazer Kartı veya lazer işaretçiyi bağlarız. Bu, o anda hangi konumdan tarandığını takip etmek içindir.
Web kamerasını, yönü IR sensörünün ve lazerin yönüyle tam olarak eşleşecek şekilde kuruyoruz.

Bu kadar. Kendi ellerinizle bir termal kamera yaptınız!

Bu ne için iyi?

sonuçlar

Ev yapımı termal görüntüleme cihazlarını monte etmek için tanımladığımız seçeneklerden iki sonuç ortaya çıkıyor:

Termal görüntüleme cihazını kendiniz yapmak oldukça mümkündür.
Ev yapımı bir termal görüntüleme cihazının çok dar bir uygulama kapsamı vardır.

Bir evi ısıtmanın maliyetindeki sürekli artışla birlikte, içindeki ısı kaybını azaltma fikri ortaya çıkıyor. Bu durumda termal görüntüleme cihazı vazgeçilmez bir araç haline gelebilir. Ancak bunu nasıl kullanmalı ve en önemlisi sonuçları doğru şekilde yorumlamalı? Bu durum, termal görüntüleme kızılötesi kameraları üreten Trotec'in Fransa şubesinin temsilcisi Didir Vaygerbert tarafından ayrıntılı olarak açıklandı.

Termal kamera hangi oda tipinde kullanılabilir?

Termal kızılötesi kameralar, yalıtımı zayıf olan evlerde ısı sızıntılarını teşhis etmek için kullanılabilir. Bu, enerji tasarrufu için yüksek kaliteli yalıtım çalışmasına olanak sağlayacaktır. Bu tür kamera, kurulumda kusur olduğundan şüpheleniliyorsa pencere çerçevelerinin doğru kurulumunu kontrol etmek için de kullanılabilir. Kural olarak, bu cihaz bir evin veya apartmanın duvarlarının yüzeyindeki tüm sıcaklık değişikliklerini gösterir. Ayrıca, işlem yapılmadan önce satılan mülkün kontrol edilmesi için termal kamera kullanılabilir.

İyi termografi, hem iç hem de dış mekanlarda, yaklaşık %30 dış fotoğraf ve %70 iç fotoğraf yüzdesiyle yapılır. Bunlardan en önemlisi termografi unsurlarına en yakın olan iç görüntülerdir.

Teşhis nasıl gerçekleştirilir?

Kamera malzemenin yüzeyindeki tüm sıcaklık değişimlerini gösterir. Örneğin kapı ve kapı çerçevelerinin izolasyonunu veya pencere çerçevelerinin güçlendirilmesini ve sızdırmazlığını takip edebilirsiniz. Tarayarak çatının altındaki üst katın yalıtımını kontrol edebilirsiniz (odanın bir kısmı açılı olarak taranır). Kameranın iç mekana yerleştirilmesi tercih edilir. Kalıcı olarak kurulabilir. Bu durumda koruyucu rol oynar. Kamerayı bir yerden bir yere taşıyabilirsiniz ancak çatının ve pencerelerin iyi yalıtılmış olması şartıyla.
Ancak binada kullanılan kameradan gelen kızılötesi ışınım pencere camından geçmediğinden (kızılötesi ışınlar aynadan yansır gibi camdan yansır) cam termografisi yapılamamaktadır.

Bir nesneyi gözlemlemek için kamera nasıl konumlandırılmalıdır?

En iyi termal tarama için kamera mümkünse nesneye dik olarak konumlandırılmalıdır. Zeminden çatı termografisi saçmalıktır. Bilginin daha doğru ve detaylı okunması için kameranın nesneye mümkün olduğunca yakın konumlandırılması gerekir.

Termal köprüler. Çok ıslak alanları veya başka oda sorunlarını mı gösteriyorlar?

Termal görüntüleme kamerası aslında bir binadaki nemli alanları ortaya çıkarabilir. Islak malzeme daha iletkendir ve benzer kuru malzemeden farklı bir sıcaklığa sahip olacaktır.
Önleyici bir önlem olarak, elektrik tesisatlarının düzgün çalıştığından emin olmak amacıyla elektrik panellerini kontrol etmek için bir kızılötesi kamera kullanılabilir. Kamera, anormal aşırı ısınma ve standartların dışında yüksek sıcaklıkların olduğu alanlar olup olmadığını gösterecektir. Evdeki elektrik ağlarının taranması, yangınların ve elektrik kesintilerinin önlenmesine yardımcı olacaktır.
Termal görüntüleme kameraları aynı zamanda zemin altında bulunan elektrik ve iletişim ağlarındaki sızıntıların tespitinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu durumda teşhis zeminin sökülmesini gerektirmez.

Sonuçlar nasıl deşifre edilir ve güncellemeler nasıl dikkate alınır?

Binanın içinde özellikle duvarlar ve çatı arasındaki sıcaklık farkları dikkate alınır. Odanın köşeleri gibi bazı alanları her zaman merkezden daha soğuktur. Termal görüntüleme cihazı kullanılarak bu farkın kabul edilebilir (2-3 derece dahilinde) veya çok büyük olup olmadığı belirlenir. Örneğin dış hava sıcaklığı 0 derece, duvarların iç sıcaklığı 20 derece, köşelerde 8 veya 12 derece ise kamera ısı yalıtımının olmadığını gösterir. İzin verilen tüm sıcaklık sapmaları kamera kılavuzunda belirtilmiştir.

Kızılötesi kamerayı günün hangi saatinde kullanmak en iyisidir?

Termografi yapmak için en iyi zaman gün doğumundan önceki sabahın erken saatleridir. Koşullara bağlı olarak akşam saatlerinde de çalışma yapılabilir. Ancak çatının ve duvarların yüzeyinin çok ısındığı çok güneşli günlerden kaçınmanız gerekir.

Konut termografisi okumaları hangi koşullar altında bozulabilir?

Yoğun sis veya yağmurda dış mekan termografisi yapmaktan kaçının. Bu durumda kızılötesi radyasyonun bir kısmı su parçacıkları tarafından emilecek ve okumalar bozulabilecektir. Ayrıca güneşli bir günde termografi yapılması önerilmez çünkü binanın tamamı, özellikle de güneşli tarafı çok ısınacak ve değerler de büyük ölçüde bozulacaktır.

Hangisi daha iyi, kendi kendine teşhis için kızılötesi kamera satın almak veya kiralamak mı?

Kızılötesi kamera fiyatları 60.000 ruble'den başlıyor. Ucuz bir termal görüntüleme cihazının üç gün boyunca kiralanması yaklaşık 5.500 rubleye mal olacak. Profesyoneller tarafından gerçekleştirilen tam teşhisin maliyeti yaklaşık 20.000 ruble.