Тепловизор что такое: Тепловизоры. Разновидности и применение. Как выбрать. Особенности

Благодаря разработке всё более производительных, компактных и одновременно недорогих ноутбуков, ультра-мобильных ПК, нетбуков и планшетных ПК в настоящее время имеется возможность использования их

• больших дисплеев для представления тепловых диаграмм,
• оптимизированных литий-ионных аккумуляторов для электропитания,
• вычислительной мощности для гибкого высококачественного представления сигнала в реальном времени,
• ёмкости памяти для практически неограниченной по времени видеозаписи тепловых диаграмм, а также
• интерфейсов, напр. , Ethernet, Bluetooth, WLAN и ПО для интеграции термографической системы в среду пользователя.

Стандартный и доступный интерфейс USB 2.0 позволяет при этом передавать данные на скорости

• 30 Гц с разрешением 320 x 240 пикселей и
• 120 Гц для форматов изображения 20 000 пикселей.

Введённая в 2009 году технология USB 3.0 подходит даже для разрешения тепловых диаграмм стандарта XGA до 100 Гц. За счёт применения принципа веб-камер в области термографии появились совершенно новые свойства продукции с существенно улучшенным соотношением цена/производительность. При этом тепловизор в реальном времени подключается к ПК на базе ОС Windows© через интерфейс со скоростью передачи данных 480 Мбод, который одновременно обеспечивает и электропитание.

Аппаратное обеспечение тепловизоров

Стандарт USB служил раньше лишь в качестве средства связи офисной техники. По сравнению с шиной FireWire весьма широкое распространение данного стандарта интерфейса инициировало многочисленные разработки, которые значительно повысили степень промышленной пригодности этого интерфейса и следовательно возможность использования оконечных устройств со стандартом USB 2. 0, и прежде всего инфракрасных USB-камер. К ним относятся:

• кабель, способный к эксплуатации в качестве энергоцепи и выдерживающий нагрузку до 200 °C и длиной до 10 м [3];
• кабельные удлинители до 100 м CAT5E (Ethernet) с усилителями сигнала;
• оптоволоконные USB-модемы для длины проводов до 10 км.

Благодаря высокой ширине пропускания сигнала USB-шины, можно, напр., к ноутбуку подключать пять 120-гигагерцовых инфракрасных камер с помощью стандартного хаба через 100-метровый провод Ethernet.

Влагонепроницаемые, устойчивые к вибрациям и ударам тепловизоры серии optris PI соответствуют классу защиты IP 67 и поэтому пригодны для надёжного применения на испытательных стендах. Размер 45 x 45 x 62 мм³ и масса 200 г существенно снижают при этом затраты на установку корпуса охлаждения и воздуходувных насадок.

По причине термического смещения болометров и их обработки сигналов на микросхеме всем выполняющим измерения инфракрасным камерам требуется с интервалом в несколько минут корректировка смещения. С этой целью зачернённая металлическая деталь с помощью электропривода перемещается перед датчиком изображения. Благодаря этому каждый элемент изображения настраивается на одинаковую, известную температуру. Конечно, в ходе выполнения такого калибрования смещения тепловизоры не работают. Чтобы как-то снизить негативное действие подобного процесса, активацию корректировки смещения в определённое время можно настроить посредством установки внешнего управляющего контакта.

К тому же камеры разработаны так, что самокалибровка выполняется максимально быстро: Установка относительно быстрых исполнительных элементов позволяет выполнять самонастройку в течение 250 мс. Это можно сравнить с длительностью смыкания век и поэтому приемлемо для многих процессов измерения. На конвейерах, где необходимо обнаруживать неожиданные места перегрева, часто могут использоваться созданные в реальном масштабе времени «хорошие» контрольные изображения в рамках динамичного измерения разности изображений. За счёт этого возможен длительный режим работы без задействования механического элемента.

Именно при использовании камеры технологии лазерной обработки сигналов CO2 с длиной волны 10,6 мкм хорошо себя зарекомендовала возможность закрывания оптического канала за счёт внешнего управления при одновременно независимой сигнализации оптомеханического защищённого режима работы камеры. Благодаря хорошей блокировке фильтров измерения температуры могут проводиться «по месту» для всех других обрабатывающих лазеров, работающих в диапазоне от 800 нм до 2,6 мкм. 

Области применения тепловизоров

Основными областями применения описываемых здесь инфракрасных камер optris PI являются:

• Анализ динамичных тепловых процессов при разработке продукции и производственных операций
• Стационарное использование для непрерывного контроля и регулирования термических процессов
• Использование в отдельных случаях в качестве портативного измерительного прибора при выполнении ремонтных работ и для определения мест утечки тепла
• Термография в режиме полета для трудно просматриваемых с земли поверхностей

Возможность 120-гигерцовой записи видеосигнала имеет ряд преимуществ и для области исследований и разработок. Благодаря этому, термические процессы, которые только на короткое время попадают в поле зрения камеры, позднее удобно анализируются в режиме замедленного воспроизведения. Таким способом можно дополнительно создавать отдельные изображения из подобного видеоряда с полным геометрическим и термическим разрешением. 

Помимо этого, сменная оптика, включая насадку для микроскопа, позволяет адаптировать устройство к различным задачам измерений: Если объективы с полем зрения 6° используются скорее для наблюдения за деталями с большого расстояния, то с помощью насадки для микроскопа можно измерять объекты размером 4 x 3 мм² с геометрическим разрешением 25 x 25 мкм².

При стационарной установке тепловизоров их оптически изолированный интерфейс процесса имеет преимущество в том, что полученная на основании тепловой диаграммы температурная информация передаётся дальше в виде напряжения сигнала. Кроме того, относящиеся к поверхности коэффициенты излучения или измеренные бесконтактным или контактным способом значения контрольной температуры могут передаваться в систему камер через вход напряжения. Для документации по контролю и обеспечению качества продукции другой цифровой вход может активировать режим моментальной съёмки или режим видеоряда. Подобные, касающиеся отдельных изделий изображения, могут автоматически сохранятся на центральных серверах.

Далее подробнее описываются два примера применения тепловизоров:

Процесс изготовления пластмасс, напр., полиэтиленовых бутылок, требует определённого нагрева так называемой преформы, чтобы при формовании выдувом бутылки гарантировать однородную толщину материала. Технологическая линия в тестовых рабочих режимах обрабатывает заготовки толщиной только лишь 20 мм при полной рабочей скорости около одного метра к секунду. Поскольку время прохода испытуемого образца может меняться, необходима запись видеоряда с частотой 120 Гц, чтобы измерить температурный профиль преформы. При этом камера располагается так, что движение материала она записывает под косым углом — подобно последнему вагону движущегося поезда. В результате этого получают важный для настройки параметров нагрева температурный профиль на основании инфракрасного видеоряда.

После нарезки окончательной формы конструкционного стекла, часто требуется его поверхностная закалка. Это выполняется в установках отверждения стекла, в которых нарезанное стекло нагревается в печи до температуры 600 °C. После нагрева материал с помощью движущихся валков подаётся из печи на участок воздушного охлаждения, в котором происходит быстрое и равномерно охлаждение поверхности. Вследствие этого образуется важная для безопасного стекла мелкокристаллическая закалённая структура. Данная структура и следовательно прочность стекла зависит от максимально равномерного нагрева всей поверхности изделия.

Поскольку корпус печи и участок воздушного охлаждения располагаются рядом, контроль перемещаемой из печи поверхности стекла возможен только через небольшую щель. На тепловой диаграмме материал появляется только в нескольких строках. Теперь программное обеспечение позволяет получить специальное изображение поверхности стекла, создаваемое из строк или групп строк. Камера измеряет щель по диагонали так, что при оптике с полем зрения 48° создаётся поле зрения 60°. Так как стекло в зависимости от покрытия поверхности может иметь различные коэффициенты излучения, инфракрасный термометр измеряет на нижней, непокрытой стороне стекла точную температуру поверхности при оптимальной для поверхности стекла длине волны 5 мкм.

Наряду со стандартными концепциями интерфейсов уже стало возможным изготавливать инфракрасные камеры легкой конструкции, которые в комбинации с мини-ПК, напр., optris PI NetBox, можно без проблем устанавливать на летательные аппараты с дистанционным управления (напр., квадрокоптеры). Таким способом можно создавать тепловые диаграммы в воздухе, которые используются в особенности для контроля обширных объектов, напр. , фотогальванических энергетических установок.

Входящее в комплект ПО по термографии гарантирует гибкость

Поскольку инфракрасные USB-камеры, начиная с версии Windows XP используют уже инсталлированные стандартные драйверы USB Video Class или HID, никакой установки драйверов не требуется. Относящаяся к отдельным пикселям корректировка видеоданных в реальном времени и расчёт температуры выполняется в ПК. Изумительное для 20 000 пикселей датчика хорошее качество изображения достигается за счёт дорогостоящего алгоритма рендеринга на базе ПО, который рассчитывает температурные поля в формате VGA. Прикладное ПО отличается высокой гибкостью и мобильностью. Помимо стандартных функций ПО по термографии optris PIX Connect имеет следующие свойства:

• Большое число данных и функции экспорта тепловых диаграмм для поддержки отчётов и автономных анализов
• Смешанные масштабируемые цветовые шкалы
• Горизонтальные или вертикальные представления линий
• Любое количество полей зрения с отдельными опциями тревоги

Основанное на контрольных изображениях представление разности видеоданных

Кроме этого, ПО предлагает режим макета, который сохраняет и восстанавливает различные режимы представления данных. Видеоредактор позволяет обрабатывать радиометрические файлы с расширением AVI. Подобные файлы можно анализировать с помощью параллельно используемого несколько раз ПО и в автономной режиме. К режимам видеозаписи относятся прерывистые режимы работы, которые позволяют записывать медленные термические процессы и затем быстро их просматривать. Передача данных в другие программы в реальном режиме времени осуществляется через подробно задокументированные библиотеки DLL, которые являются составной частью комплекта разработки ПО – Software Development Kits. С помощью интерфейса DLL можно управлять любыми другими функциями камеры. В качестве варианта ПО может обмениваться данными с последовательным Com-портом, и таким способом, напр., напрямую задействовать интерфейс RS422. 

Литература

1. VDI/VDE Richtlinie, Technische Temperaturmessungen — Spezifikation von Strahlungsthermometern, Juni 2001, VDI 3511 Blatt 4.1
2. Trouilleau, C. et al.: High-performance uncooled amorphous silicon TEC less XGA IRFPA with 17 μm pixel-pitch; “Infrared technologies and applications XXXV”, Proc. SPIE 7298, 2009
3. Schmidgall, T.; Glänzend gelöst – Fehlerdetektion an spiegelnden Oberflächen mit USB 2.0 — Industriekameras, A&D Kompendium 2007/2008, S. 219
4. Icron Technology Corp.; Options for Extending USB, White Paper, Burnaby; Canada, 2009

Что такое тепловизор?

Тепловизоры FLIR — эффективный инструмент безопасности в современном мире

Как выбрать и купить тепловизор FLIR или другого бренда

Тепловизор – это прибор, позволяющий человеческим глазам увидеть тепловое излучение на экране. Диапазон воспринимаемых органами чувств человека частот весьма ограничен, тем не менее, эти невидимые излучения несут значительную информацию, которую можно получить с помощью специальных устройств. Человек не обладает способностью видеть в инфракрасном (тепловом) диапазоне частот, поэтому разработаны соответствующие приборы – тепловизоры, позволяющие трансформировать невидимые сигналы таким образом, чтобы они стали видимыми.

Все тела, температура которых находится выше абсолютного нуля (-273 градуса по Цельсию или 0 градусов по Кельвину) так или иначе излучают тепло. С помощью тепловизора можно визуализировать тепловое излучение любого объекта. Поскольку температура в любой точке объекта разная, то на экране можно будет увидеть ее распределение. Каждой температуре будет соответствовать определенный цвет из спектра – чем холоднее, тем сильнее он будет смещен к фиолетовому краю, а чем теплее – тем сильнее к красному.

Как работает тепловизор

Принцип работы тепловизора заключается в преобразовании инфракрасного сигнала в сигнал видеочастоты, который можно распознать невооруженным глазом. Перенос диапазона частот – обычное явление в приборостроении. Например, чтобы передать человеческую речь на большое расстояние, низкочастотный сигнал человеческого голоса имитируют не различаемым на слух высокочастотным сигналом с амплитудой, повторяющей форму низкочастотных колебаний (амплитудная модуляция). Этот сигнал можно передавать в эфир, чтобы на значительном удалении произвести обратную операцию и выделить из него голосовую информацию, транслируемую через динамики и различаемую человеческим ухом.

В случае тепловидения главным элементом тепловизора является так называемая тепловизионная матрица, которая фиксирует инфракрасные сигналы. Также в конструкции тепловизора требуется объектив, фокусирующий тепловое излучение на матрицу (принцип работы схож с фотоаппаратом или видеокамерой), и блок обработки сигналов – процессор или контроллер, осуществляющий алгоритмические преобразования сигналов требуемым образом.

Где применяются тепловизоры

Сфера применения тепловизоров чрезвычайно широка. С помощью тепловизоров осуществляются функции наблюдения в силовых структурах, структурах военно-промышленного комплекса и безопасности, на крупных производствах, например, в горнодобывающей отрасли, в промышленности, энергетике и т. д. Применение тепловизоров очень развито в строительстве. Большой популярностью тепловизоры пользуются и в частном сегменте, например, среди охотников, путешественников и многих людей, ведущих весьма активный образ жизни.

Если речь идет о промышленности, то с помощью тепловизоров выявляются различные дефекты, которые невозможно обнаружить невооруженным глазом. При отсутствии дефектов любой объект имеет равномерную тепловую картину, если же его структура нарушена, на тепловой картине это будет сразу заметно. Для нефтепроводов или газопроводов такие нарушения могут быть критичны, равно как и в других сегментах промышленности и производства – любые дефекты могут повлечь за собой серьезные последствия вплоть до гибели людей. То же самое касается добывающих отраслей, в особенности в угольном сегменте.

Тепловизоры очень эффективны в медицине, позволяя на расстоянии обнаруживать следы заражения опасными вирусами (используются в аэропортах и других крупных транзитных площадках). И, конечно же, совершенно немыслима без тепловизионной техники военная промышленность, поскольку ведение боевых действий, да и просто наблюдение в темноте – важнейший аспект превосходства над неприятелем. Поэтому тепловизорами комплектуется практически вся военная техника, позволяя оператору видеть в полной темноте.

Любая температурная аномалия – повод проявить бдительность. Тепловизор — это один из самых эффективных инструментов обнаружения таких аномалий, будь то на производстве или во время проведения военной операции. Охрана государственной границы и стратегических объектов также невозможна без тепловизоров, как и качественное производство, где любая утечка может привести к потере качества продукции.

Тепловизоры FLIR

Компания FLIR – один из основных лидеров рынка тепловизоров, поставляющая высокотехнологичное оборудование тепловидения в большинство стран мира. FLIR Systems специализируется на разработке и производстве самых инновационных тепловизоров, при помощи которых возможно решать самые серьезные задачи как на сложных производствах, так и в любых других сферах, где цена безопасности особенно высока.

Контроль инфракрасного излучения, не различимого человеческим глазом, также называется термографией, которая в свою очередь является одним из методов так называемого неразрушающего контроля. Здесь можно провести аналогию с ультразвуком, который также неразличим человеческим ухом, но хорошо всем знакомая процедура УЗИ позволяет произвести неразрушающий контроль работы внутренних органов человека.

Где купить тепловизор

Модельный ряд тепловизоров FLIR и других производителей, специализирующихся, например, на разработке морских тепловизоров, чрезвычайно широк. Помимо тепловизоров FLIR в каталоге Интернет-магазина Маринэк представлен широкий спектр тепловизоров таких серьезных производителей как Raymarine, Garmim, NavCom, OceanView и других. Развитие индустрии тепловизоров не стоит на месте, их возможности растут вместе с совершенствованием конструкций и дизайна.

Чтобы как можно лучше себе представить возможности тепловидения, проконсультируйтесь со специалистами Маринэк. Тепловизоры могут использоваться в качестве камер в системах видеонаблюдения, намного повышая их эффективность. Инженеры Маринэк разрабатывают индивидуальные проекты систем видеонаблюдения, позволяющие охватить объекты любой протяженности, использующие самые последние достижения инженерной мысли. Обратитесь в компанию Маринэк, чтобы получить подробную консультацию о возможностях тепловизоров FLIR и других брендов.

Тепловизор, что это такое и «с чем его едят»

Для начала скажу, что я очень давно хотел себе такой прибор, и вот перед Новым годом решился его заказать.
Дело в том, что стоят такие «игрушки» очень дорого, так как покупал я его себе то выбрал самый недорогой вариант, ну и конечно самый простой. Да, около 300 долларов за тепловизор это очень дешево, профессиональные варианты начинаются от нескольких тысяч долларов и выше.
У продавца постоянная скидка и постоянно заканчивается 🙂 Но есть купон -6 баксов при покупке от 100, его я и использовал. Попросил сделать скидку немного больше, но не получилось 🙁

Для начала немного теории.
Любой предмет вокруг нас, при условии что его температура хоть немного выше температуры абсолютного нуля (-273 градуса), излучает тепло. Да, даже объект с температурой в -100 градусов тоже излучает, хоть это и кажется странным.
Ну а так как что-то излучается, то это при желании можно увидеть. Конечно человеческий глаз не способен видеть излучение в таком диапазоне, для этого необходимы приборы.

Многие точно видели и пользовались бесконтактными термометрами, я про один из вариантов делал обзор.

Принцип работы такого устройства относительно прост. Тепловое излучение от объекта наблюдения воспринимается датчиком термометра и дальше приводится в более понятное нам значение температуры.

Конечно будет вопрос, а как прибор определяет температуру, попробую объяснить.
Тела не просто излучают тепло, а излучают его с разной интенсивностью, и самое важное, с разной длиной волны.
Например диапазон длин волн видимого нам света находится в диапазоне от 380 до 740 нм (нанометров). Ниже чем 380 это ультрафиолет, выше 740 это инфракрасное излучение.

В диапазоне температур -50..+50 градусов Цельсия тела излучают с длиной волны 7..14 мкм (микрометр), температура около 100 градусов это уже 3. .7 мкм.
Прибор «видит» это излучение и определяя на какой длине волны происходит максимум излучения выдает нам значение температуры.

Но при помощи термометра мы можем определить температуру только определенной точки, а хочется видеть объект целиком.
Например так:

Или так:

Достичь требуемого результата можно несколькими способами.
1. Сканировать изображение одним ИК датчиком или линейкой датчиков
2. Использовать матрицу из большого количества датчиков.

Первый вариант очень неудобен, так как измерение занимает длительное время, но разрешение изображения почти не ограничено, вопрос только во времени измерения. Да и в таком варианте присутствуют механические узлы.
Второй вариант проще, но с получением большого разрешения есть свои сложности.

Вот о втором варианте мы сегодня и поговорим.
Чувствительная матрица состоит из большого количества чувствительных элементов, которые воспринимают ИК излучение сфокусированное при помощи линзы объектива.
По сути это куча одиночных ИК термометров, без схемы обработки, собранных на одном кристалле.

Разрешение таких матриц не очень большое, топовые матрицы, доступные гражданским людям, имеют разрешение до 1280*720, но о стоимости даже говорить не хочется.
Для более менее бытового использования используются матрицы попроще, 60х60 — 384х288.

Особенности применения накладывают ограничения на разрешение матриц.
Дело в том, что мы смотрим за тепловым излучением, мало того что длина волны ИК излучения не позволяет сделать матрицу совсем компактной, так еще начинаются проблемы с паразитным подогревом или охлаждением соседних ячеек матрицы, следим то мы за тепловым излучением.
Т.е. возможна ситуация, когда тепло, попадающее на один из чувствительных элементов матрицы подогревает соседний элемент и возникает погрешность.

Матрица, которая воспринимает тепловое излучение, называется болометрической камерой.
Набирается такая матрица (в большинстве распространенных тепловизоров) из большого количества микроскопических тонкопленочных терморезисторов.
Собственно сам принцип измерения накладывает второе ограничение, такие матрицы медленные, обычно тепловизоры снимают с частотой 5-10 кадров в секунду.
Конечно существуют тепловизоры и с большей частотой кадров, но они дороже и больше нужны для например для систем управления автомобилями.

Сравнение тепловизора с 9 к/сек и 30к/сек.

С теорией я думаю немного стало понятнее (по крайней мере я надеюсь), пора перейти к практике.
Тепловизоры бывают нескольких типов.
Одни используются просто для наблюдения, например военными или охотниками, как вариант, службами спасения.
Эти тепловизоры отличаются большой дальностью работы, но не имеют функций, свойственных второму типу.

Второй тип относится к классу измерительных. Для них важна точность измерения температуры, ее отображение в нескольких точках, возможность записи фото или видео и прочее.
Такие тепловизоры выглядят немного по другому и скорее напоминают увеличенный вариант бесконтактного термометра.

Кроме того зачастую люди путают тепловизоры и приборы ночного видения ПНВ.
Это совсем разные приборы.
ПНВ это обычно активный прибор, который содержит мощную ИК подсветку, и камеру видящую в этом диапазоне отраженное от объектов ИК излучение.
Тепловизор же полностью пассивный прибор, сам по себе ничего не излучающий (кроме излучения собственно работы электроники) и принимающий тепловое излучение от объекта.

Каждый прибор имеет свои плюсы и минусы, например тепловизор не видит объекты, которые имеют температуру окружающего воздуха или видит их гораздо хуже. Кроме того тепловизор не видит объекты которые находятся за стеклом, так как обычное стекло почти полностью экранирует тепловое излучение.
Зато ПНВ не видит в тумане, кроме того теплые и холодные объекты на экране почти не отличаются.

Для сравнения я приложу небольшой ролик, который показывает разницу.

На этом вступительная часть закончена и я перейду к описанию того, что я купил и получил.
Остальные объяснения и описания я буду приводить уже в процессе обзора.

Как я писал во вступлении, заказал я тепловизор прямо перед Новым годом, в первых числах января продавец его отправил, но отслеживаться начал он только после 9 января.
Ну а 25 января я забрал его с почты. Шел он обычной почтой Китая, никаких EMS, DHL и пр.

Честно говоря я ожидал что он будет заметно меньше, раза так в 1.5-2 и когда мне на почте вручили большую коробку, то я даже немного удивился.
Вообще конечно можно было посмотреть размеры на странице товара, прикинуть размеры коробки, но я как то даже не подумал этого сделать.

Наиболее близкий по характеристикам, но фирменный, прибор это FLIR TG165.

Пришел в целости и сохранности, даже родная упаковка не пострадала.

Упаковка из прочного картона, за это зачет производителю. Она не пострадала даже при том, что ехала в обычном конверте с пупыркой.
Сверху присутствует краткая рекламная информация, а также фотография прибора.

Снизу коробки почти полное описание технических характеристик.
Размер экрана — 2.4 дюйма
Разрешение термочувствительной матрицы — 60х60 (3600) пикселей.
Разрешение камеры видимого изображения — 0.3мр. (в реальности меньше)
Угол «зрения» камер — 20 х 20 градусов, минимальное расстояние до объекта 0.5м (показывает и при меньшем, но камера сфокусирована на нормальную работы от 50см)
Тепловая чувствительность (минимальная регистрируемая разница температур) — 0.15 градуса Цельсия.
Диапазон измеряемых температур — -20-300 градусов С.
Точность измерения температуры ±2% или ±2 градуса.
Подстройка коэффициента эмиссии — 0,1-1
Частота измерений — 6 раз в секунду.
Диапазон регистрируемых длин волн — 8-14мкм
Фокусировка — фиксированная фокусировка
Цветовая палитра — цвет каления железа, радуга, контрастная радуга, Черно белый, черно белый инверсный.
Режимы отображения — пять режимов. Только камера, только тепловизор + три смешанных режима.
Карта памяти — microSD
Формат сохранения фотографий — BMP
Питание — 4 батареи 1.5В, размера АА
Время работы от одного комплекта батарей — до 6 часов
Автоотключение — 12 минут
Сертификат — CE (EN61326-1:2006). На самом деле этот сертификат оговаривает только ЕМС совместимость.
Размеры — 212х95х62мм
Масса — 320гр
Гарантия — 2 года

Когда открывал коробку, то чувствовал себя папуасом. Дело в том, что коробка открывается не привычным мне способом, а имеет крышку на паре мелких магнитов.
Я не знаю откуда производитель взял эту коробку, но когда я его открыл, то у меня было чувство, что мне прислали девчачий тепловизор 🙂
Цвет коробки, а также красивые голографические картинки (при смене угла зрение создается впечатление что они вращаются, красиво), вызывает некий диссонанс с назначением прибора.

Комплект поставки ну очень скромный.
1. Прибор
2. Чехол
3. Ремешок к чехлу
4. Инструкция
5. Карта памяти 4ГБ.

Я сделал несколько фотографий инструкции, основные страницы, возможно будет интересно.
Кроме того я сделал небольшой перевод основных пунктов инструкции.
—————————
—————————

Как я писал выше, в комплекте дали чехол, внешне похожий на кобуру.
Чехол плотный, верхняя часть фиксируется при помощи «липучки».

Чехол действительно прочный, качественно прошит.
По периметру имеет вставку из декоративной «молнии», т.е. самая обычная молния, но без бегунка. Сделано скорее всего для того, чтобы обеспечить жесткость.
На одной из сторон имеется крепление на пояс, но как по мне, очень хлипкое.
Внутри небольшой карманчик, очень неглубокий.

Ремешок для ношения на плече. Ремешок как ремешок. металлические карабинчики, крепкий, черный 🙂

А вот и сам прибор, на вид действительно немаленький.

По бокам наклейки с краткими параметрами прибора и названием.

Спереди блок с камерами, светодиодом и кнопкой «фото».

ИК камера находится сверху, ниже располагается камера для видимого спектра, под ними светодиод подсветки.
Светодиод реально мелкий и слабый, от меня вообще ускользает его смысл, так как подсветить он может только на расстоянии 20-30см и то еле еле.
На правом фото он включен.
Включается светодиод длительным удержанием кнопки «фото», выключение аналогичным образом.

С обратной стороны находится экран и клавиатура.

Размеры экрана почти полностью совпадают с размерами спичечного коробка, длина и ширина.
Клавиатура простая, 6 кнопок.
Кнопки меню и выбора я немного описывал в части с фото инструкции, расскажу про остальные.
Кнопки влево/вправо — выбор режима отображения, обычная камера, ИК или совмещение изображений.
Кнопки вверх/вниз — это отдельная тема. Данные кнопки необходимы для выбора и настройки параметров в меню прибора, в обычном режиме работы они не используются.

Все бы ничего, но кнопка вверх уменьшает параметр, вниз — увеличивает.
Ну вот как так можно сделать? Не иначе как специально, ведь это просто неудобно.
При этом перемещение по меню происходит нормально, но для увеличения параметра надо жать кнопку — вниз, где логика?

Когда я заказывал прибор, то знал что в комплекте должна быть карта памяти, но ее не было видно.
Сначала я даже немного растерялся, так как слот для карты памяти плотно закрыт резиновой вставкой под свет корпуса и внешне выделяется только лепестком для открывания.
Вообще корпус пластмассовый, серого цвета. То что на фото желтое, это резина, довольно толстая, это видно на фото с открытым отсеком для карты памяти.
Кстати карта памяти в комплекте не безымянная, а вполне себе SanDisc, правда 4 класса.

Снизу находится отверстие с резьбой для установки на штатив, по размеру такое же, как применяется в фототехнике.
Также там закреплен ремешок (темляк) на руку.

В руке прибор выглядит как то так.
Сидит удобно, но если без батареек, то кажется очень легким.

Масса прибора без элементов питания всего 227 грамм (в инструкции написано 320 грамм).

Крышка батарейного отсека сидит очень плотно, открывается сдвиганием вниз.

По бокам крышки присутствуют дополнительные «захваты», фиксирующие крышку в закрытом состоянии.
Для проверки прибора купил четыре самых дешевых щелочных батарейки. Но скажу сразу, «кушает» он их весьма активно. Потому лучше использовать либо NiMh аккумуляторы, либо переделывать под литий.

Батарейки сидят очень туго. Нет, точнее сказать ОЧЕНЬ туго. Вставлять лучше сначала пару которая уходит внутрь корпуса, потом нижние две.

Первое включение.
При включении отображается заставка с полосой загрузки ПО, после этого прибор переходит в последний установленный режим. Т.е. если у Вас было настроено микширование, то в таком режиме он и включится, очень удобно.

При работе явно видно небольшое запаздывание изображения с ИК камеры относительно камеры для видимого спектра.
Для примера я сделал коротенькое видео, где виден этот недостаток, а кроме этого показан процесс загрузки, работы, фотографирования и выключения.

Если честно, то удивило качество экрана, а вернее его углы обзора.
Ожидал что будет картина как со старыми ЖК мониторами, когда нормально видеть можно только при взгляде прямо в экран.
Но практика показала, что изображение отлично видно при взгляде со всех сторон кроме взгляда сверху. Слева, справа, снизу и прямо все отлично.
Кроме того экран очень яркий, по умолчанию стояла минимальная яркость 10%, с ней можно вполне нормально работать, я выставил 30%, так мне показалось лучше, при 100% уже очень ярко.

Заметил, что после установки батареек изменилась развесовка прибора, низ стал тяжелее и держать в руке стало гораздо удобнее.

Так как пункты меню я уже описал ранее, то сразу перейду к примерам работы.
Для начала встроенная камера. Я понимаю что она нужна только лишь для привязки реального изображения к термограмме, но как то совсем грустно.
Обусловлено это тем, что экран прибора всего 320х240 пикселей, соответственно и изображение с камеры имеет то же разрешение.
Для фото она подходит лишь условно, но реально для работы ее вполне достаточно.
Баланс белого в камере видимо настроен на естественный свет, потому как в помещении камера начинает «зеленить».

В процессе эксплуатации выяснилось, что изображение с камер не совпадает.
В принципе это было предсказуемо, так как камеры находятся не на одной оптической оси, а одна над другой.
Практика показала, что оптимальное расстояние составляет около 1-1.5м, но с ростом расстояния разбег увеличивается не сильно.
На фото я прошелся по всем пяти режимам отображения и заодно заглянул в морозилку (раз уж пришел на кухню).
Краткое пояснение того, что отображено на экране.
Вверху отображается температура в середине изображения (центральный маркер), справа заряд батареи.
Внизу отображается минимальная и максимальная температура в кадре. Два дополнительных маркера (при необходимости отключаются) показывают эти точки. Но маркеры на экране одинаковые, потому при очень маленькой разнице температур понять тяжело где какой.
По центру нижней части отображается текущее время, справа полоска режима цветовой палитры (я позже продемонстрирую ее работу).

Кстати прибор довольно корректно показал температуру в морозильной камере, и я даже воспользовался микрофонариком, который встроен в тепловизор (без него вообще ничего не было видно).

Для следующего эксперимента я сделал себе чашку кофе с молоком и решил проверить различные цветовые схемы. К сожалению пока экспериментировал и фотографировал, кофе остыл 🙁
Я не знаю точно название данных схем, но первой покажу ту, которая мне больше всех нравится.
Затем идет черно белая и черно белая негативная.

И еще две цветные схемы. Я не стал делать все 5 вариантов фото, а сократил лишь до максимального смешивания и полностью ИК.

Дальше я экспериментировал уже с тем, для чего он собственно покупался.
Так как я занимаюсь всякими блоками питания, да и просто разной электроникой. А как известно все это любит активно выделять тепло, то я решил что мне мало просто бесконтактного термометра, и удобнее будет «видеть» все это более основательно.
Для эксперимента я взял известный многим блок питания 24 Вольта 4 Ампера, и фотографировал его с разных сторон и в разных режимах.
Блок питания был предварительно прогрет током в 3.5 Ампера.
На этих фото явно видно смещение в вертикальной плоскости, там, где работает наложение одного изображения на другое.

Сорри за много фото, увлекся 🙂

На этом я пока с фото закончу, другие фотографии будут еще в конце обзора, а я займусь тем, что мне очень нравится, разборкой.

Так как устройство любопытное, то не разобрать я его просто не мог. Скажу даже больше, когда я его получил, то я уже хотел посмотреть что там внутри, просто из любопытства.
Я конечно прекрасно представлял, как оно собрано и что примерно я там увижу, но представлять и пощупать это разные вещи :))))
Дело в том, что я привык оценивать качество приборов и устройств не только по работе, а и по качеству сборки.

Разборка устройства

Перед дальнейшей разборкой я бы советовал убрать детей подальше, так как будете ругаться громко и долго.
Слова будут типа таких — Да какой же это нехороший человек такое собрал.
Объясню. Передняя часть крепится при помощи защелок, которые ОЧЕНЬ тугие, а так как прибор стоит почти 300 долларов, то это добавляет некоторую остроту ощущениям. Особенно когда разбираешь первый раз и без подсказок.

Как оказалось, внутри довольно много свободного места.
Передняя часть соединяется с остальными узлами только при помощи экранированного шлейфа (помним что устройство имеет сертификат) и проводов к кнопке и батарее.

Дальше хуже. Переднюю часть прибора снять оказалось еще тяжелее. В итоге мне пришлось применить силу и попытаться открыть конструкцию разделяя половинки корпуса.
после очередного громкого щелчка половика корпуса отделилась, а снять переднюю часть со второй половинки оказалось уже делом техники.
В итоге я получил такой вид разобранного прибора.

Несколько слов о спусковой кнопке.
Сделана она довольно неплохо, но она мягкая, хотя и с заметным щелчком.
Для удобства фотографирования это конечно хорошо, так как понятно, что никакого оптического стабилизатора изображения здесь нет. Но с другой стороны ее легко нажать случайно.
Сначала я для отмены нажимал кнопку на панели управления, но потом выяснил, что для этого достаточно нажать на спусковую кнопку еще раз, хоть здесь подумали об удобстве.

В дальнейшем я думаю добавить небольшую пружинку, чтобы немного увеличить жесткость кнопки, надо только подумать как это лучше сделать, так как разбирать прибор не очень удобно.

Снизу корпуса присутствует гайка для установки прибора на штатив, а так как снизу расположен крепежный винт с гайкой (хорошо что винт вкручивается не в пластмассу), то мне кажется эта конструкция довольно неплохой.

Разобрать устройство можно не прибегая к помощи паяльника, все разбирается как конструктор.
В итоге часть с электроникой отделяется от остального корпуса.

Дальше я будут рассказывать об отдельных узлах всей этой конструкции.

Часть, которая занимается математикой и отображением информации.
Если бы не провода, зафиксированные термоклеем, то я бы поставил твердую 5, но так как производитель сэкономил на разъемах, то скорее 4 балла.
Плата собрана очень аккуратно, все чисто и красиво, хотя мелкие нюансы присутствуют.

1. «сердцем» устройства является 32 битный ARM микроконтроллер семейства STM32F207VE на ядре Cortex®-M3. Так как микроконтроллер занимается не только математикой, а и выводом на экран и микшированием изображения, то его мощность никак не кажется излишней.
2. В устройстве стоит два кварцевых резонатора, основной на частоту 8МГц и «часовой».
Вот этот часовой кварц могли бы и как то закрепить, потому как при ударе он отвалится первым.
3. Также на плате был обнаружен операционный усилитель MCP6002. Что он здесь делает, понятия не имею.
4. Так как прибор содержит встроенные часы, то присутствует и батарейка для их питания.
Тип батарейки — CR1220.

Насколько я понял, это узел питания, а вернее стабилизаторы для питания различных узлов устройства.

Разбираем дальше.
Открутив четыре небольших самореза я получил доступ к передней панели, экран мне чем то напомнил экраны для Ардуино, возможно это он и есть.
Под экраном нет ничего интересного, несколько мелких резисторов и все.

Судя по подключению кнопок используется довольно известное решение с подключением клавиатуры к АЦП процессора. Т.е. нажатие кнопок меняет напряжение на входе процессора и по изменению напряжения процессор узнает какую из кнопок нажали.
Исключением является кнопка включения/выключения. Сделано это потому, что в спящем режиме АЦП отключен.

Плата процессора при помощи шлейфа соединена с платой матриц.
На этой плате также установлен слот для установки карты памяти и видеоконтроллер AL422B производства Averlogic.

Выглядит модуль довольно монолитно и аккуратно.
Две платы и пластмассовая рамка, на которой собственно все собрано.

По задумке разработчиков, для разделения плат присутствует разъем.
но при попытке его разделить я отломал одно из «ушек» защелки, хотя это далеко не первый мой разъем такого типа, подозреваю что изначально он был поврежден.
На качестве фиксации шлейфа это особо не отразилось, но дальнейшую разборку я производил уже без отключения шлейфов.
Я мог конечно отключить его, но представив проблему сборки всего этого обратно. передумал.

Дальше пришлось разбирать «как есть». Заодно увидел на плате датчик температуры 18B20 производства Dallas. Собственно его показания я и видел в меню настроек.
Так как для нормальной работы прибора необходима информация о температуре матрицы, то для этого внутри и установлен датчик. Из положительных моментов, хорошо что не поставили какой нибудь терморезистор или диод, как в одном из моих прошлых обзоров.

Кстати. В некоторых приборах. для улучшения характеристик, применяется охлаждение матрицы, но это совсем другой класс приборов, когда цена прибора сопоставима с ценой машины.

Вот я и добрался до ИК матрицы. Выглядит она очень просто, небольшой черный квадратик с 24 выводами. Черное это защитная пленка, прозрачная в тепловой спектре излучения.
Ниже видно линзу объектива. на вид она не просто непрозрачна, а еще и зеркальная.
Дело в том, что обычное стекло не пропускает тепловое излучение, поэтому оптику для тепловизоров делают из несколько других материалов.
Как пример, фото руки через стекло.

Википедия пишет что —

Поскольку обычное оптическое стекло непрозрачно в среднем ИК диапазоне, оптику тепловизоров делают из специальных материалов. Чаще всего это германий, но он дорог, поэтому иногда используют халькогенидное стекло, селенид цинка или даже полиэтилен. В лабораторных целях оптику также можно делать из некоторых солей, например поваренной соли, также прозрачной в требуемом диапазоне длин волн.

Вообще объектив для тепловизоров это довольно дорогая штука. Например защитное стекло (хотя формально это не стекло) из германия для фирменного тепловизора стоит примерно как обозреваемый прибор.

На плате ИК матрицы обнаружены пара операционных усилителей LTC2050HV и один неизвестный компонент с маркировкой ltxt.
Остальные компоненты особого интереса не представляют.
Плата также собрана очень аккуратно, внешне претензий у меня не возникло.

Вторая камера гораздо проще. Внешне похожа на камеру от первых мобильных телефонов с камерами. Впрочем может быть что она таковой и является.
Камера прижимается пластмассовой рамкой, рамка не симметричная, потому при сборке надо быть внимательным. Не болтается, прижата очень прочно.

Камера реально очень маленькая, снизу защищена металлической пластинкой.

Перед просмотром этого фото я рекомендую любителям фонариков отойти от экранов, так как они могут испытать некоторый шок…
Часто говорят, что бы китайцы не сделали, все равно получается фонарик.
Здесь ситуация диаметрально противоположная. В мире существует много хороших малогабаритных и ярких светодиодов, но поставить для подсветки такой светодиод надо еще постараться.
Я не знаю сколько люмен у него световой поток, но светодиоды на передних панелях некоторых устройств светят гораздо ярче. Однозначно надо менять, потому как это что угодно, но не подсветка.

В конце я решил попробовать немного доработать конструкцию. Хотя это скорее не доработка, а небольшой эксперимент.
Выше я писал, что при наблюдении присутствует сдвиг изображений относительно друг друга, так как камеры стоят не на одной оси.
В качестве проверки я приклеил тоненький кусочек скотча под нижнюю часть камеры, чтобы немного приподнять ее нижний край.

Но мысль у меня несколько другая. Хочется добавить возможность ручной регулировки положения камеры. Как по мне, то это очевидное решение, но пока я не знаю как это лучше сделать. Хочется чтобы внешне это не сильно выделялось, пока думаю.

Все, собираем прибор в обратном порядке. Собирается он гораздо проще. Сложили половинки, защелкнули переднюю и заднюю часть, не забыли про ремешок на руку, прикрутили винтик внизу.
Для полной разборки прибора использовалась отвертка и специально затупленный скальпель.

Уже после всего процесса я вспомнил что не сделал замеры потребляемого тока. Для мобильного устройства это более чем важно.
Некоторые измерения меня несколько удивили.
1. В выключенном состоянии прибор в диапазоне 200мА ничего не регистрирует, т.е. ток менее чем 100мкА.
2. Ток потребления во время загрузки прибора около 144мА
3. В рабочем режиме и 30% яркости потребление меняется в диапазоне 120-130мА
4. Зайдя в меню я попробовал настроить 100% яркости, но при более чем 80% потребление составило более 200мА и прибор «зашкалило», поэтому оставил 80%
5. Изначально я думал, что пока прибор находится в режиме отображения меню настроек, то потребление меньше, так как нет обработки сигнала с камер. Но выяснилось, что как раз в меню потребление больше, чем в рабочем режиме.
Если в меню и 80% яркости ток был 193мА, то после перехода в рабочий режим упал до 166 мА.
6. А самым экономным режимом оказался режим тепловизора, когда обычная камера отключена.
Я еще во время работы заметил, что после перехода из режима тепловизора в любой другой, на долю секунды проскакивает предыдущее изображение. Оказывается. что в этом режиме обычная камера отключена и потребление заметно уменьшается.
При яркости 30% потребление падает до 81 мА. потому 6 часов работы от нового комплекте хороших батарей вполне реальны.

Ну и в конце немного фото различных предметов, которые я делал в процессе подготовки обзора.
Но для начала сравнительное фото до подъема камеры и после.
Слева до, справа — после.

1,2 Работа электронной нагрузки. Видно тепло от установленный внутри радиаторов, хотя они активно продуваются воздухом. Корпус закрыт.
3. Нагрев кабеля 2.5мм.кв под током 20 Ампер.
Кстати, заметил что довольно неплохо можно увидеть распределение тепла на кабеле.
4. Нагрев контактов разъема из моего прошлого обзора, ток около 20 Ампер.

1,2. Максимальная заявленная температура измерения 300 градусов. На самом деле прибор измеряет примерно до 320 градусов. На фото огонек сигареты в пепельнице.
Прибор постоянно пытался показать перегрузку, поэтому пришлось подбирать положение так, чтобы он показал максимум.
3, 4. Фотоаппарат после недолгой фотосессии.
5. Такое будет изображение если занести теплый прибор на балкон, когда на улице -20 градусов.
6. А такое изображение просто пола без ярких источников тепла.

Вот как бы и все. Теперь можно подвести небольшой итог.
Плюсы
Прибор полностью работает
В работе показал себя стабильно, отсутствуют какие либо сбои или зависания
Присутствует весь необходимый минимум настроек.
Хорошая, крепкая конструкция
Возможность записи фото на карту памяти
Карта памяти в комплекте
Крепкий чехол в комплекте.
Хорошая упаковка.
Цена, дешевле решения я не нашел.

Минусы
60х60 это реально самый минимум разрешения, лучше иметь хотя бы 80х80, а действительно комфортно должно быть начиная с 128х128.
Кнопка спуска все таки мягковата.
Несовпадение изображений с камер
Фонарик скорее есть, чем работает, однозначно переделывать.
Батарейное питание, аккумуляторное было бы гораздо удобнее.

Мое мнение. На самом деле данный прибор скорее занимает место между продвинутым ИК термометром и простыми тепловизорами. Частота обновления изображения в 6 к/сек реально более чем достаточна, для большинства измерительных работ ее достаточно с головой.
Если выбирать между тепловизором с большим разрешением и большой частотой кадров лучше выбрать большее разрешение. По крайней мере я бы так выбирал сейчас.
По своему я немного расстроен. Конечно я представлял как выглядит изображение 60х60 пикселей, но действительно хотелось бы больше.
А что действительно раздражает, так это несовпадение изображений с камер.
Я конечно к этому приспособился, но думаю доработать конструкцию добавив возможность регулировки.
Из плюсов тепловизора можно подчеркнуть то, что даже такой простой вариант реально помогает в работе, особенно при наблюдении в динамике. Можно просто осмотреть тот же блок питания с разных сторон и увидеть распределение тепла, холодные и горячие зоны.

Не знаю, поможет ли кому нибудь мой обзор, так как прибор очень специфический и даже в таком простом варианте довольно недешевый.

Предвижу вопрос, а почему не взять Seek Thermal, который имеет больше разрешение.
Цены устройств примерно одинаковы, мне хотелось законченное решение, а в случае покупки Seek Thermal мне пришлось бы докупать еще и смартфон. Кроме того, как я понял, он еще и не со всякими смартфонами может подружиться. А если к этому добавить еще и сложности при покупке…
В общем критерии были таковы, полностью законченное решение, способное отображать тепловую картину объекта и этим критериям обозреваемый тепловизор соответствует.

Как всегда, жду вопросов, дополнений, да и просто комментариев.
ИК фотографии несколько однообразны, но в будущем в процессе подготовки обзоров я планирую применять данный прибор, потому фотографии будут еще 🙂

А сегодня в обзоре котик

И неизвестная кошка

Что такое тепловизор? | ПЕРМЬ СТРОЙ ПРОКАТ

1.Растровая структура

Тепловизоры сегодня в своем большинстве – это цифровые измерительные приборы в которых для отображения термального поля используется матрица, аналогичная с матрицами, используемыми в цифровых фотоаппаратах. Главным отличием тепловизора от фотоаппарата является то, что каждый пиксель фотоаппарата содержит в себе информацию о насыщенности цвета объекта, а пиксели матрицы тепловизора содержат данные о температуре объекта. На экране прибора отображается распределение температуры по поверхности объекта. Для максимального удобства точки, имеющие разную температуру, отображаются на картинке разными цветами. Сделанная в инфракрасном диапазоне термическая фотография объекта выводится либо на экран устройства, либо записывается на его встроенную память в виде растровой картинки, имеющей разрешение примерно 160Х120 пикселей.

2.Термочувствительность

Самый важный параметр при выборе тепловизора для строительства – это термочувствительность либо погрешность при измерении температуры в двух соседних точках. Чем ниже температурная чувствительность прибора, тем более качественное инфракрасное изображение он способен вывести. Так, например, температурная чувствительность приборов ночного виденья колеблется от 0,025 до 0,05°С, в то время как тепловизоры, имеющие подобную чувствительность, способны различать фактически любые предметы, имеющие схожую температуру.Так, тепловизоры, обладающие термочувствительностью в 0,05°С способны не только определить область теплопотерь, но и точно выявить их причину.

3.Размеры инфракрасного детектора (матрицы)

Это еще один, не менее важный параметр, чем термочувствительность, при выборе этого прибора. Размеры матрицы тепловизоров дают возможность этим приборам делать очень подробную термическую фотографию любого объекта.Следует напомнить, что в этих устройствах пиксели отображают температурный режим объекта в каждой точке. Следовательно, чем больше объем матрицы, тем более высокого качества температурные фотографии способен делать аппарат.

4.Температурный диапазон

Еще один параметр, на который следует обратить внимание при приобретении этого прибора. При выборе устройства вы должны четко представить, в каких именно тепловых режимах вам придется работать. Температурный диапазон устройства четко определяет область его использования. Следовательно, чем шире температурный диапазон, тем шире область его применения.

5. Функциональное оснащение устройства

Это еще один не менее важный параметр, чем все предыдущие, так как комплектация устройства позволяет значительно расширить его возможности, а, следовательно, и область его применения. Так, zoom или возможность приближения объектов позволяет проводить энергоаудит сооружения, находящегося на значительном расстоянии.

Что такое тепловидение? | Vision Blog

Тепловизионные камеры чрезвычайно важны в самых разных условиях. Помимо того, что тепловидение используется в настройках первого реагирования, оно расширяет круг задач, которые роботизированное устройство может выполнять в условиях повышенного риска или во время чрезвычайных ситуаций.

Давайте взглянем на некоторые из «горячих» тем, связанных с тепловидением и его использованием.

Что такое тепловидение?

Тепловизионные камеры эффективно переводят тепло, то есть тепловую энергию, в видимый свет для анализа окружающей среды.Это делает их очень универсальными. Живые существа и механическое оборудование излучают тепло, делая их видимыми для тепловых устройств даже в темноте. Эти камеры могут быть очень точными, для их эффективной работы требуется лишь небольшое количество тепла.

Как работает тепловидение?

Видимый свет чрезвычайно полезен для людей и других существ, но это лишь небольшая часть электромагнитного спектра. Инфракрасное излучение, производимое теплом, занимает больше «места» в спектре.Тепловизионные камеры фиксируют и оценивают взаимодействие поглощаемого, отраженного и иногда даже передаваемого тепла.

Уровень теплового излучения, испускаемого объектом, называется его тепловой сигнатурой. Чем горячее объект, тем больше радиации он попадет в окружающую среду. Тепловизор способен различать источники тепла и очень небольшие различия в тепловом излучении. Он собирает эти данные в полную «тепловую карту», ​​различающуюся уровнями тепла.

Для чего используется тепловидение?

Тепловизионные камеры использовались со времен Корейской войны и первоначально использовались для разведки и ведения боя в ночное время. С тех пор они были усовершенствованы для использования пожарными, электриками, сотрудниками правоохранительных органов и спасательными командами в зонах бедствий. Они также широко используются при обследовании, обслуживании и оптимизации зданий.

Как реализуется тепловидение?

Тепловизор может быть компактной и эффективной технологией.Простейшие тепловизионные камеры оценивают источники тепла, сосредоточенные в одной паре перекрестий. Более сложные системы предоставляют множество точек сравнения, поэтому пользователи могут анализировать условия окружающей среды. Палитры фотоаппаратов сильно различаются, от монохромной до полной «радужной» палитры.

Что нужно искать в тепловизоре?

То, что вам нужно от тепловизора, зависит от среды, в которой вы его используете. Однако есть две области, которые служат ключевыми отличительными чертами тепловизора: разрешение детектора и тепловая чувствительность.

Как и во многих других дисплеях, разрешение описывает общее количество пикселей — например, дисплей 160×120 состоит из 19 200 пикселей. С каждым отдельным пикселем связаны тепловые данные, поэтому более крупные дисплеи обеспечивают более четкое изображение.

Температурная чувствительность — это порог различия, который может обнаружить тепловизор. Например, если устройство имеет чувствительность 0,01 °, оно может различать объекты с разницей температуры в одну сотую градуса. Также важны минимальный и максимальный диапазоны температур.

Есть несколько основных ограничений тепловизоров: например, они не могут видеть сквозь стекло из-за отражающих свойств материала. Они также могут видеть сквозь стены, но не сквозь них. Несмотря на это, тепловидение оказалось полезным во многих приложениях.

Как работают тепловизоры

К настоящему времени все знакомы с обычными фотоаппаратами и снимками, которые они могут делать, но как насчет тепловизоров? Эти камеры создают изображения, которые камеры визуального освещения совершенно не могут зафиксировать.

Тепловизионные камеры создают изображения инфракрасного излучения, также известного как … тепло. Датчики в этих камерах могут создавать составное изображение, которое точно отображает тепло, излучаемое объектом, в результате получается инфракрасное изображение, способное показать вам то, что не может увидеть невооруженный глаз или камера видимого света.

Эта технология обеспечивает бесконечное количество применений, и теперь она широко доступна как для новичков, так и для профессионалов, которые полагаются на тепловизоры в своей работе.

Что такое тепловизионная камера?

Прежде чем углубляться в то, как работает тепловизионная камера, давайте сначала объясним, что это такое.

По определению, тепловизионная камера — это тепловизор, который, по сути, является тепловым датчиком, способным обнаруживать крошечные перепады температур. Устройство собирает инфракрасное излучение от объектов в сцене и создает электронное изображение на основе информации о разнице температур.

Эти камеры бывают разных видов.Некоторые из них представляют собой большие устройства, которые необходимо вращать, для других требуется две руки и две руки, а наиболее часто используемые тепловизоры, с которыми вы столкнетесь сейчас, — это портативные устройства, которые эргономичны и управляются триггером для запуска захвата изображения.

В то время как все тепловизионные камеры имеют инфракрасный датчик для выбора инфракрасных длин волн, многие также имеют линзы визуального света, которые создают изображение, которое накладывается на инфракрасное изображение, обеспечивая больший контекст и детализацию инфракрасного изображения.

Подавляющее большинство тепловизоров имеют экран, на котором мгновенно отображается захваченное изображение, а некоторые могут мгновенно загружать изображения в сеть или отправлять изображение и даже видео в режиме реального времени на другие устройства.

Как работают тепловизионные камеры

Тепловизионные камеры используют комбинацию датчиков и схем для создания удобного изображения, которое можно четко просматривать на экране.

Для начала объектив тепловизора направляют на объект или область.Объектив камеры фокусирует инфракрасный свет, излучаемый всеми объектами в зоне обзора объектива. Затем сфокусированный свет сканируется фазированной решеткой инфракрасных детекторов.

Затем элементы детектора создают подробный и точный температурный образец, который известен как термограмма, примерно за одну тридцатую секунды. Информация о температуре собирается из нескольких тысяч точек в поле зрения детектора.

Термограмма, созданная элементами детектора, затем преобразуется в электрические импульсы.Импульсы отправляются на печатную плату со специализированным чипом, который преобразует информацию от элементов детектора в полезные данные для дисплея камеры.

Наконец, блок обработки сигналов отправляет преобразованную инфракрасную информацию на дисплей, создавая изображение различных цветов в зависимости от интенсивности (тепла) инфракрасного излучения.

Области применения тепловизионных камер

Современные версии тепловизионных камер изначально создавались для использования в военных целях, но теперь получили широкое распространение.

Профилактическое обслуживание

Это, пожалуй, самое популярное применение для тепловидения, поскольку оно может пригодиться как новичкам, так и профессионалам. Многие устройства и машины имеют тенденцию к перегреву, что приводит к отказу, в том числе схемы и электрические розетки.

Тепловизоры позволяют легко сканировать эти объекты на предмет выявления участков, которые могут быть перегретыми. Это быстро сокращает часы работы наугад и диагностику, и это можно делать в обычном порядке, чтобы выявить проблемы до того, как они станут серьезными.

Это может быть применено к объектам в вашем собственном доме или даже к другим вещам, например к двигателю автомобиля. Тепловизионные камеры могут быстро показать вам проблемные участки в любом месте от блока двигателя до блока предохранителей, сэкономив ваше время и деньги в будущем.

Поиск и устранение неисправностей в области отопления и охлаждения

Утечки воздуха в вашем доме и вокруг него могут не только сделать ваш дом менее комфортным, но и стоить вам денег из-за увеличения счетов за электроэнергию.

Тепловизоры позволяют быстро сканировать участки в доме на наличие сквозняков или утечек воздуха, которые приводят к потере отопления и охлаждения в вашем доме.С помощью тепловизора вы можете точно определить участки вокруг дверей и окон, которые не герметизированы должным образом, и использовать тепловизор после ремонта, чтобы убедиться, что герметизация была выполнена правильно. .

Вы даже можете использовать эти устройства, чтобы обнаружить недостающую изоляцию внутри стен и определить любые участки на крыше, которые также могут быть причиной проблемы.

Служба быстрого реагирования

Тепловидение может спасти жизни, когда время играет важную роль. Fireme n регулярно использует тепловизионное изображение при реагировании на пожары на территории, чтобы найти людей, которые все еще могут находиться внутри, а также определить самые горячие места пожара.Это может быть особенно полезно, когда обзор затрудняет густой дым.

Эти камеры очень полезны во время катастрофических событий, таких как обрушение зданий. Тепловидение может проникнуть сквозь обломки и определить местонахождение любых жертв, которые оказались в ловушке под обломками и которые в противном случае могли бы быть пропущены. Полицейские даже использовали тепловизор для поимки скрывающихся подозреваемых.

Здоровье животных

Ветеринары широко используют тепловизоры, особенно когда речь идет о лечении и диагностике крупных животных, таких как коровы и лошади.Тепловизионные камеры могут помочь ветеринарам обнаружить воспаленные и перегретые части тела, что указывает на инфекции, внутреннее кровотечение и целый ряд проблем со здоровьем, на которые трудно указать невооруженным глазом.

Безопасность

Тепловидение может быть большим подспорьем, когда дело касается безопасности. Независимо от того, исследуете ли вы шум на заднем дворе, который слышите посреди ночи, или опасаетесь, что ночью во время кемпинга вы можете оказаться в присутствии нежелательных гостей, тепловизор может показать вам, что в противном случае окутано тьмой.

Плесень и утечки влаги

Тепловидение — это не только определение местоположения тепла. Иногда аномалии могут, потому что они вообще не выделяют тепла. Тепловизионные камеры могут выявить плесень, которая может быть за стенами, а также обнаружить утечки воды, которые просачиваются в ваш подвал или из трубы.

Тепловидение — обзор

Тепловидение

Тепловидение — очень мощный метод дистанционного зондирования по ряду причин, особенно когда он используется для разъяснения полевых исследований, касающихся экологии животных.Данные тепловизионного изображения собираются со скоростью света в реальном времени с самых разных платформ, включая наземные, водные и воздушные транспортные средства. Он превосходит технологии визуализации в видимом диапазоне, поскольку тепловое излучение может проникать через дым, аэрозоли, пыль и туман более эффективно, чем видимое излучение, поэтому животных можно обнаруживать в широком диапазоне обычно опасных атмосферных условий. Это полностью пассивный метод, позволяющий получать изображения как в дневное, так и в ночное время.Это сводит к минимуму нарушения и стрессовые воздействия на дикую природу во время сбора данных. Он способен обнаруживать животных, которые более холодные, теплые или такие же, как их фоновая температура, потому что он сравнивает не температуру, а, скорее, коэффициент излучения животного по сравнению с его фоном.

Хотя в этой книге основное внимание уделяется учету и наблюдению за дикой природой, существуют и другие очень важные приложения, в которых дистанционное зондирование с помощью тепловизора может быть полезным.Например, использование тепловизоров при аэрофотосъемке ландшафта для картографирования может предоставить некоторые уникальные возможности, которые нельзя получить никаким другим способом. Начиная с высоты самолета и на его скорости нет принципиальных проблем в достижении разрешающей способности земли до долей метра (Stewart, 1988). Основное преимущество тепловизионных изображений перед видимой аэрофотосъемкой заключается в том, что они чувствуют тепло. Например, можно нанести на карту типы почвы, поглощающие разное количество солнечной радиации, а также эффекты затенения на северных / южных склонах холмистой или гористой местности.Затенение также можно использовать для картирования характеристик сухих смывов, опушек леса, линий заборов, сельскохозяйственных полей, дренажных канав, изменений влажности почвы и испарения и даже для определения направления ветра во многих случаях (см. Рисунок 1.2, Глава 1).

Интересно отметить, что Quattrochi и Luvall (1999) указывают на аналогичное нежелание ученых, занимающихся дистанционным зондированием, использовать мощные ресурсы, предлагаемые тепловизионными изображениями, как и мы, ученые, занимающиеся изучением и мониторингом популяций диких животных. .Хотя в профессиональной литературе появилось множество статей, в которых данные теплового инфракрасного излучения (TIR) ​​использовались для изучения конкретных аспектов процессов, связанных с ландшафтом (например, эвапотранспирации), прямое применение данных TIR для оценки ландшафтных процессов и закономерностей в пределах отсутствует ландшафтно-экологическая экспертиза. Они утверждают, что использование данных МДП от бортовых и спутниковых датчиков может быть очень полезным для параметризации условий поверхностной влажности и разработки более качественных моделей обмена энергией ландшафта в различных условиях и в пространственных и временных масштабах.Они постулируют, что данные дистанционного зондирования МДП могут внести значительный вклад в наблюдение, измерение и анализ характеристик энергетического баланса (т. Е. Потоков и перераспределения тепловой энергии внутри и по поверхности земли) как неявного и важного аспекта динамики ландшафта и ландшафта. функция.

Отсутствие энтузиазма в отношении использования данных дистанционного зондирования МДП для ландшафтных экологических исследований объясняется тремя основными причинами. Во-первых, данные TIR мало понятны как с теоретической, так и с практической точки зрения в ландшафтном экологическом сообществе.Во-вторых, данные TIR воспринимаются как труднодоступные и труднодоступные для тех исследователей, которые не знакомы с характеристиками и атрибутами этих данных для применения в ландшафтных экологических исследованиях. Наконец, пространственное разрешение данных TIR, в первую очередь со спутников, рассматривается как слишком грубое для ландшафтно-экологических приложений (например, данные Landsat Thermatic Mapper с пространственным разрешением 120 м), и калибровка этих данных для получения измерений потоков тепловой энергии ландшафта требует рассматривается как проблемный.Интересно, что эти причины очень похожи на причины, приведенные в предисловии к этой книге для ограниченного использования тепловизоров учеными-дикой природой. Quattrochi и Luvall (1999) предложили способы преодоления этих заблуждений относительно использования данных дистанционного зондирования МДП в ландшафтных экологических исследованиях, предоставив подтверждающие данные из выборки работ, в которых для анализа характеристик ландшафта использовались данные дистанционного зондирования МДП.

Тепловизионная технология (см. Главу 7), разработанная военными, теперь доступна у ряда коммерческих поставщиков по разумной цене.Например, теперь доступны тепловизионные системы, как портативные, так и бортовые, с чувствительностью более чем на порядок лучше, чем устройства, использовавшиеся в ранних экспериментах, посвященных исследованиям крупных млекопитающих (Croon et al., 1968; Parker and Дрисколл, 1972). Технология тепловидения обеспечивает метод получения полного подсчета животных с небольшим риском поведенческой ошибки или систематической ошибки выборки. В главе 10 представлен обширный обзор прошлых тепловизионных исследований, проведенных в полевых и лабораторных условиях для ряда различных приложений.

Что такое тепловидение? — Ищите термическую поддержку

Введение

Видеть — значит верить, однако внутренние ограничения человеческого глаза не позволяют нам видеть за пределами узкого диапазона видимого света. Инфракрасная энергия — это электромагнитное излучение, испускаемое солнцем, а также всеми объектами и живыми существами на Земле, и то, что могут увидеть только люди с помощью тепловизионной камеры (TIC). Инфракрасное излучение выходит за пределы длин волн видимого света на уровне около 750 нм (нанометров) и является частью диапазона более длинных частот; наряду с терагерцами, микроволнами и радиоволнами.Просто подключив CompactPRO к телефону и загрузив приложение, ваша спектральная чувствительность будет улучшена, чтобы открыть для себя мир, которого вы никогда раньше не видели.

Как это работает

Каждая термографическая камера работает, измеряя количество инфракрасной энергии, излучаемой, передаваемой и отражаемой объектом. Использование крошечных датчиков оксида ванадия, известных как микроболометры, позволяет тепловизионным камерам, таким как RevealPRO, работать портативно, и для правильной работы не нужно полагаться на стационарное криогенное охлаждение.Камера измеряет температуру поверхности тепла, излучаемого объектом, и проецирует его в виде изображения на экран, называемого термограммой. Хотя эта функция позволяет идентифицировать прохладные или горячие точки под поверхностью, она не дает пользователям рентгеновского зрения или способности буквально видеть сквозь стену, как это обычно ошибочно. Черные тела имеют базовую излучательную способность, равную 1, и представляют собой шаблон, по которому измеряются другие уровни излучения. Затем используется алгоритмическая функция для учета и исключения множества источников инфракрасной энергии, окружающей объект, и построения изображения, которое затем отображается на ЖК-экране.

Объектив камеры

В отличие от своих собратьев, оптических камер, тепловизоры не полагаются на фокусирующие линзы из стекла, так как они блокируют длинноволновый инфракрасный свет. До недавнего времени в ИК-камерах использовались линзы, изготовленные из специальных материалов, таких как кристаллы германия или сапфира, которые были хрупкими и дорогими в производстве. Халькогенидное стекло — это новый и более дешевый материал, который позволяет снизить входные затраты тепловизионных камер на рынок и в руки покупателя.Материал идеально подходит для линз, так как он позволяет передавать через свою поверхность широкий диапазон электромагнитных частот. Прямоугольные светочувствительные пиксели в фокусе линзы, называемые матрицами фокальной плоскости (FPA), помогают принимать и фокусировать инфракрасную энергию в направлении микроболометра.

Дисплей

Изображения имеют тенденцию быть либо монохромными, либо отображать схему ложных цветов, чтобы можно было различить любые изменения температуры.Камера выделяет каждый отдельный пиксель на дисплее с разрешением 76800 пикселей для отображения температуры. После его расчета пикселям назначается цвет, который создает результирующее изображение на экране. Более темные оттенки синего, пурпурного и зеленого обычно используются в тепловой цветовой схеме для обозначения более низких температур, в то время как более яркие цвета (желтый, оранжевый, красный) часто указывают на присутствие тепла. Инфракрасные устройства, такие как RevealPRO, предоставляют набор уникальных фильтров, чтобы дать пользователям гибкость, и более широкую платформу визуализации для определения разницы температур.

Различия между приборами ночного видения (ПНВ)

Хотя и приборы ночного видения, и тепловизоры часто подпадают под общий термин «ПНВ», они работают по-разному. В традиционных прицелах ночного видения используется вакуумная трубка (также известная как усилитель изображения), которая усиливает низкий уровень окружающего света для создания различимых изображений и отображает их в различных оттенках зеленого. Широко используемые в военных и правоохранительных кругах, они являются неоценимым помощником для наблюдения и идентификации подозреваемых.Однако получение четко очерченных изображений в значительной степени зависит от наличия окружающего света. Просмотр через прибор ночного видения в полностью темной комнате почти не даст четкости. Тепловизионные камеры, напротив, не требуют света для работы и могут сканировать в полной темноте, а также в дыму, тумане и дымке. В то время как NVD обеспечивает более «реалистичные» и контурные изображения, их использование за пределами военного комплекса остается нечастым. С постоянно растущим количеством приложений тепловизионные камеры используют свои красочные, драматические контрасты для освещения объектов и фигур на расстоянии и выделения областей внимания в бесчисленном множестве настроек.

Тепловизионные системы (инфракрасные термографические системы / тепловизионные камеры)

Как обсуждается ниже, научные исследования подтверждают, что некоторые телетермографические системы, также известные как тепловизионные системы, могут использоваться для измерения температуры поверхности кожи. Эти системы включают инфракрасную тепловизионную камеру и могут иметь эталонный источник температуры.В этом документе они называются тепловизионными системами.

В тепловизионных системах и бесконтактных инфракрасных термометрах (NCIT) для измерения температуры используются различные виды инфракрасных технологий. Для получения информации о NCIT, пожалуйста, обратитесь к информационному бюллетеню о бесконтактных инфракрасных термометрах.

Тепловизионные системы и COVID-19

• При правильном использовании тепловизионные системы, как правило, точно измеряют температуру поверхности кожи, не находясь физически близко к обследуемому.Системы тепловидения предлагают определенные преимущества, поскольку для других методов требуется более близкое расположение или контакт для измерения температуры (например, бесконтактные инфракрасные термометры или оральные термометры).
• Скрининг на основе температуры, например тепловидение, неэффективен для определения того, действительно ли у кого-то есть COVID-19, потому что, среди прочего, у человека с COVID-19 может не быть лихорадки. Необходимо провести диагностический тест, чтобы определить, есть ли у кого-то COVID-19.
• Не было доказано, что тепловизионные системы являются точными при одновременном измерении температуры несколькими людьми.Точность этих систем зависит от тщательной настройки и эксплуатации, а также от надлежащей подготовки оцениваемого человека.
• Тепловизионные системы использовались в нескольких странах во время эпидемий, хотя информация об их эффективности в рамках усилий по сокращению распространения болезней неоднозначна.
• FDA выпустило Руководство по обеспечению соблюдения требований к телетермографическим системам во время коронавирусной болезни 2019 г. (COVID-19), чтобы помочь расширить доступность тепловизионных систем и уменьшить нехватку термометров во время чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения.В руководстве изложена политика обеспечения соблюдения, которая предназначена для применения ко всем тепловизионным системам, предназначенным для медицинских целей на время чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, связанной с COVID-19, и представлены рекомендации относительно производительности и маркировки таких систем.

На рис. 1 показана правильная установка тепловизора для обработки отдельных людей в общественной зоне.

Преимущества тепловизионных систем

• Человек, который работает с тепловизионной системой, не обязан физически находиться рядом с обследуемым.Фактически, человек, который работает с тепловизионной системой, может находиться в другом месте или комнате.
• Тепловизионная система может измерять температуру поверхности кожи быстрее, чем обычный лобный или оральный (ротовой) термометр, который требует близкого расстояния или физического контакта с обследуемым человеком.
• Научные исследования показывают, что при правильном использовании тепловизионные системы обычно точно измеряют температуру поверхности кожи.

Ограничения тепловизионных систем

• Хотя эти системы могут использоваться для первоначальной оценки температуры для сортировки людей в зонах с высокой пропускной способностью (например, в аэропортах, на предприятиях и на спортивных мероприятиях), эффективность систем не доказана при измерении температуры у нескольких человек. в то же время.Их не следует использовать для «массового обследования на лихорадку».
• Эти системы измеряют температуру поверхности кожи, которая обычно ниже, чем температура, измеренная орально. Для корректировки этой разницы в измерениях необходимо правильно отрегулировать тепловизионные системы.
• Эти системы работают эффективно только при соблюдении всех следующих условий:
  • Системы используются в правильной среде или месте.
  • Системы настроены и работают правильно.
  • Оцениваемый подготовлен в соответствии с инструкциями.
  • Лицо, работающее с тепловизионной системой, должно быть обучено.

Правильное использование тепловизионных систем

Лицо, работающее с системой, должно следовать всем инструкциям производителя, чтобы убедиться, что система правильно настроена и расположена там, где она может точно измерять температуру поверхности кожи.

Лицо, работающее с системой, должно быть обучено должным образом подготовить как место, где будет использоваться система, так и лицо, подлежащее оценке, для повышения точности.Для получения дополнительной информации см. Стандарты и научные статьи, перечисленные в разделе «Ссылки» ниже.

Подготовка зоны, где вы будете использовать тепловизионную систему

• Температура в помещении должна составлять 20–24 ° C (68–76 ° F), а относительная влажность 10–50 процентов.
• Попробуйте контролировать другие элементы, которые могут повлиять на измерение температуры:
  • Избегайте отражающего фона (например, стекла, зеркал, металлических поверхностей), чтобы минимизировать отражение инфракрасного излучения.
  • Используйте в помещении без сквозняков (движения воздуха), вдали от прямых солнечных лучей и источников тепла (например, переносные обогреватели, электрические источники).
  • Избегайте сильного освещения (например, ламп накаливания, галогенных и кварцево-вольфрамовых галогенных ламп).

На рис. 2 показана правильная установка тепловизионного помещения.

Подготовка тепловизионной системы

• Некоторые системы требуют использования откалиброванного черного тела (инструмента для проверки калибровки инфракрасного датчика температуры) во время оценки, чтобы гарантировать точность измерений. Ознакомьтесь с инструкциями производителя, чтобы определить, требуется ли откалиброванное черное тело.Некоторым устройствам он не требуется.
• Включите всю систему за 30 минут до использования, чтобы прогреть ее.

Подготовка обследуемого

Лицо, работающее с системой, должно убедиться, что оцениваемое лицо:

• Перед измерением не должно быть никаких препятствий на лице, таких как шляпа, шарф, очки или маска для лица. Уберите волосы человека с лица, а лицо должно быть чистым и сухим. Во время чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, связанной с COVID-19, FDA считает, что преимущества ношения маски для рта и носа при использовании тепловизионных систем перевешивают любой потенциальный риск неточных измерений.
• Не имеет повышенной или пониженной температуры лица из-за чрезмерной одежды или головных уборов (например, повязок на голову, банданы) или использования средств для чистки лица (например, косметических салфеток).
• Прождал не менее 15 минут в измерительной комнате или 30 минут после физических упражнений, интенсивной физической активности, купания или использования горячих или холодных компрессов на лице.

Рисунок 3 демонстрирует правильную настройку тепловизора для обработки отдельных людей с использованием откалиброванного фона черного тела.

Использование тепловизионной системы

• Измеряйте температуру поверхности кожи только одного человека за раз.
• Расположите человека на фиксированном расстоянии (следуйте инструкциям производителя по использованию) от тепловизора, прямо лицом к камере.
• Область изображения должна включать все лицо человека и откалиброванное черное тело, если оно используется.
• Если тепловизионная система обнаруживает повышенную температуру, следует использовать другой метод для подтверждения лихорадки.Представители общественного здравоохранения могут помочь вам определить, является ли жар признаком инфекции.

Вопросы об использовании тепловизионных систем во время COVID-19

Вопрос: Эффективны ли тепловизионные системы для проверки людей на лихорадку в таких местах, как дома престарелых, аэропорты и отделения неотложной помощи больниц?

A: При использовании тепловизионной системы важно оценить, будет ли система обеспечивать желаемые результаты в областях с высокой пропускной способностью. Мы понимаем, что эти устройства используются для начальной оценки температуры и сортировки людей при повышенных температурах в медицинской и немедицинской среде.Их не следует использовать для измерения температуры многих людей одновременно в местах скопления людей, другими словами, не рекомендуется проводить «массовое обследование на лихорадку».

В зависимости от того, где будет использоваться система, могут быть более подходящие методы для первоначальной оценки и сортировки людей, особенно если существует риск того, что инфицированные люди не будут идентифицированы сразу. Например:

• В доме престарелых неточное измерение температуры или пропущенный заразный человек без температуры может распространить инфекцию среди жителей дома престарелых.Таким образом, в этом случае другие варианты оценки и следование практике инфекционного контроля могут быть более эффективными.
• В аэропортах, на рабочих местах, в продуктовых магазинах, на концертных площадках или в других местах, где вы пытаетесь проверить большие группы людей на массовую лихорадку, диагностическое тестирование может быть слишком сложным из-за времени и затрат, необходимых для проверки и получения результатов. Эти системы, скорее всего, пропустят большинство заразных людей с COVID-19. Тепловизионные системы можно рассматривать как один из методов первоначальной оценки температуры в таких условиях, когда они используются как часть более широкого подхода к управлению рисками.
• В отделении неотложной помощи больницы тепловизионная система может помочь быстро оценить температуру и отсортировать пациентов, чтобы определить, кому требуется дополнительное обследование или изоляция.

В: Эффективны ли тепловизионные системы как единственное средство диагностики COVID-19?

A: Нет. Повышение температуры тела или повышение температуры тела — это только один из возможных симптомов инфекции COVID-19. Как правило, тепловизионные системы точно определяют высокую температуру тела при правильном использовании. Они не обнаруживают никаких других симптомов инфекции, и многие люди с COVID-19 могут быть заразными без температуры.Кроме того, высокая температура тела не обязательно означает, что у человека инфекция COVID-19.

Все лихорадки, измеряемые тепловизионными системами, следует подтверждать другим методом и, при необходимости, проводить дополнительные диагностические исследования для других симптомов.

В: Как тепловизионные системы могут помочь в борьбе с COVID-19?

A: Чтобы помочь решить неотложные проблемы общественного здравоохранения, вызванные нехваткой продуктов для измерения температуры, и расширить доступность телетермографических систем, используемых для определения начальной температуры тела для сортировки во время чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, связанной с COVID-19, FDA применяет регулирующую гибкость для определенных телетермографических систем. системы, как указано в его политике принуждения.

Когда высокая температура тела определяется тепловизором, необходимо провести дополнительную оценку (например, оценка врача или собеседование, лабораторные исследования и наблюдение за пациентом).

Q: Считаются ли тепловизионные системы, используемые для оценки температуры тела, медицинскими приборами?

A: Как указано в политике соблюдения, телетермографические системы являются устройствами, когда они предназначены для медицинских целей. Чтобы определить, предназначены ли эти продукты для медицинских целей, FDA рассмотрит:

1. Они промаркированы или иным образом предназначены для использования медицинскими работниками;
2. Они имеют маркировку или иным образом предназначены для использования в медицинском учреждении или в окружающей среде; и
3. Они помечены для использования по назначению, которое соответствует определению устройства, например, для измерения температуры тела в диагностических целях, в том числе в немедицинской среде.

Q: Чем тепловизионная система отличается от термометра?

A: И тепловизионные системы, и бесконтактные инфракрасные термометры (NCIT) могут измерять температуру поверхности бесконтактно. NCIT измеряет температуру поверхности в одном месте, тогда как тепловизионная система может измерять разницу температур в нескольких местах, создавая относительную температурную карту области тела. Политика правоприменения в руководстве применяется к использованию тепловизионных систем для определения начальных измерений температуры тела.

Существует отдельная правоприменительная политика, которая применяется к определенным NCIT и другим клиническим электронным термометрам: Правовая политика для клинических электронных термометров во время чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, связанной с коронавирусом 2019 (COVID-19).

Список литературы

Обратите внимание: эта информация применима к тепловизионным системам, предназначенным для медицинских целей. Это означает, что система предназначена для использования при диагностике заболевания или других состояний, или для лечения, смягчения, лечения или предотвращения заболевания и, следовательно, соответствует определению «устройства», изложенному в Разделе 201 (h) Федеральный закон о пищевых продуктах, лекарствах и косметических средствах.

Для получения дополнительной информации о политике FDA в отношении этих устройств, а также о рекомендациях по их конструкции, маркировке и использованию во время чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, связанной с COVID-19, просмотрите следующее:

Политика правоприменения для телетермографических систем во время коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) Чрезвычайная ситуация в области общественного здравоохранения: руководство для сотрудников промышленности и Управления по контролю за продуктами и лекарствами

Дополнительную информацию об этих устройствах можно найти по телефону:

IEC 80601-2-59: Медицинское электрическое оборудование — Часть 2-59: Особые требования к базовой безопасности и основным характеристикам скрининговых термограмм для скрининга лихорадочной температуры человека.2017, Международная электротехническая комиссия и Международная организация по стандартизации.

ISO / TR 13154: Медицинское электрическое оборудование — Развертывание, внедрение и эксплуатационные рекомендации для выявления людей с лихорадкой с помощью скринингового термографа. 2017, Международная организация по стандартизации.

Ghassemi, P., et al. (2018). «Передовой опыт стандартизированного тестирования характеристик инфракрасных термографов, предназначенных для проверки на лихорадку». PLoS ONE 13 (9): e0203302.

Датчики

Оптические компоненты для тепловидения

Оптические компоненты играют решающую роль в тепловидении как с точки зрения производительности, так и с точки зрения стоимости. В частности, линзы являются наиболее важными компонентами для визуализации (дополнительную информацию см. В разделе Физика оптических линз). Некоторые широко используемые термины, относящиеся к тепловизионной оптике, включают эффективное фокусное расстояние (EFL), поле зрения (FOV), входной зрачок и F / # (отношение EFL к диаметру входного зрачка). .Как правило, основные рабочие параметры линз или систем линз:

• Функция передачи модуляции (MTF) — измеряет способность передавать (или воспроизводить) модуляцию (или контраст) в объекте к изображению, сформированному оптическим компонентом; это функция пространственной частоты (или разрешения)
• Transmission — отношение прошедшего излучения к падающему
• Относительное освещение — освещение в любой точке изображения относительно максимального осевого освещения
• Искажение — деформация изображения, вызванная изменением увеличения в поле зрения. Все эти параметры являются функцией конструкции оптических линз.

Следовательно, конструкция объектива имеет решающее значение для достижения желаемого качества изображения. Ниже обсуждается, как проектируется и изготавливается тепловизионная оптика с учетом требований к производительности.

Типы и конструкция линз

В тепловизионных системах используется много типов линз. Типы линз, выбранные для конкретной системы, могут зависеть (среди прочего) от: интересующего спектрального диапазона, например, NIR, SWIR, MWIR или LWIR, количества требуемых FOV (например.g., одиночный, двойной, непрерывный зум), независимо от того, должны ли они быть атермальными (нет необходимости в перефокусировке после изменения температуры), и их механизм фокусировки, например, фиксированный, ручной или моторизованный. После того, как системные требования установлены и спецификации линз составлены, проектировщик оптики должен предоставить оптическую конструкцию, отвечающую требованиям спецификации. Кроме того, дизайнер должен осознавать технологичность и стоимость. Этапы проектирования оптики включают:

1. Создание базовой геометрии
2. Оптимизация производительности, подгонки и стоимости
3. Построение набора допусков
4. Документирование дизайна и характеристик

Основным методом достижения хорошей оптической конструкции является оптимизация, которая заключается в изменении числовых параметров конструкции для достижения желаемого результата визуализации, такого как точный фокус или плоское поле.Параметры конструкции могут быть обширными из-за, например, количества задействованных линз, их формы или кривизны, оптических материалов, из которых состоят линзы, наличия промежуточного фокуса и т. Д.

Оптимизация основана на оценочной функции. Эта функция может включать в себя термины, которые напрямую влияют на качество изображения, например оптические аберрации. Он также может включать в себя термины для управления геометрией проекта, такие как толщина элементов или расстояние между ними. Разработчик оптики корректирует функцию качества в процессе оптимизации для достижения целей проекта, которые включают производительность, размер и стоимость.

Чтобы завершить оптимизацию, проектировщик должен иметь набор допусков в дополнение к самой оптической конструкции. Набор допусков может включать пределы чувствительности производственного процесса, используемого при изготовлении линз. Эти допуски могут включать вариации радиуса кривизны, толщины, неровности поверхности и толщины кромки. Также существуют допуски, связанные с механической сборкой системы. К ним относятся децентрализация, наклон и расстояние между элементами.

Материалы, поверхности и покрытия

Существует четыре основных типа оптических поверхностей, используемых для создания оптических компонентов: плоская, сферическая, асферическая и дифракционная. Плоские и сферические поверхности созданы для размещения параксиальных волновых фронтов, то есть слабо фокусирующей геометрии. Асферические поверхности предназначены для коррекции ошибок волнового фронта, таких как сферические аберрации, и поэтому больше подходят для более сильной фокусирующей геометрии. Дифракционные поверхности предназначены для коррекции хроматических аберраций.

Для оптических компонентов ИК-диапазона плоскостность или неровность поверхности имеет стандартную точность λ / 2 на длине волны 633 нм, что может быть весьма требовательным для определенных длин волн ИК-излучения.Стандарты качества поверхности обычно требуют значений 80-50 для области LWIR и 60-40 для области SWIR. Кривизна поверхности обычно требует точности 0,1% от значения радиуса или выше, в то время как стандартные значения шероховатости поверхности находятся в диапазоне среднеквадратичных значений 25 нм. Помимо высококачественных оптических поверхностей, позиционирование линз также имеет решающее значение в тепловизионных системах. Это может включать в себя абсолютные положения в оптическом корпусе и относительные положения двух поверхностей линз. Инструменты измерения, такие как штангенциркуль высокой точности, микрометры и компараторы, используются для соответствия требуемым характеристикам.

Почти все оптические поверхности инфракрасных оптических компонентов имеют покрытие. Покрытия служат двум целям: улучшают спектральные характеристики, т.е. коэффициент пропускания и отражения, и выдерживают условия окружающей среды. Подробные сведения об общих характеристиках покрытия и технологиях нанесения приведены в разделе «Оптические покрытия». Оптические покрытия, специально предназначенные для ИК-оптики, относятся к одной из следующих категорий: высокая эффективность, высокая прочность и твердый углерод. Покрытия с высокой эффективностью обладают превосходными спектральными характеристиками при низкой экологической стойкости, в то время как высокопрочные покрытия приносят в жертву спектральные характеристики в пользу повышенной устойчивости к воздействию окружающей среды.Покрытия из твердого углерода имеют однослойные алмазоподобные покрытия и обладают очень высокой экологической стойкостью, а их спектральные характеристики могут быть адаптированы в зависимости от целевого применения.

Сборка и механическое проектирование

Более сложная сборка и механическое проектирование требуются, когда оптические компоненты больше не находятся в фиксированных положениях относительно друг друга, например, в зум-объективе.В этом случае внутренние линзы перемещаются в разные положения с целью достижения хорошей фокусировки для всех разработанных FOV. Механизмы позиционирования могут быть статическими или динамическими и могут требовать высокой степени точности с плавным перемещением и нулевым люфтом для правильной работы. Для моторизованных систем формирования изображений контроллер использует кодировщик вместе со справочной таблицей для правильного позиционирования линз для достижения оптимальной фокусировки в соответствии с проектными спецификациями. Линзы для получения ИК-изображений изготовлены из материалов, которые могут быть чувствительны к окружающей температуре, что приводит к незначительным изменениям формы и / или положения при изменении температуры.Чтобы компенсировать это, контроллер может измерять температуру окружающей среды и менять положение линз для поддержания оптимальной фокусировки.

Тепловизионные приложения

Легкие зум-объективы MWIR для БПЛА

По мере того, как технология БПЛА применяется для решения все более разнообразных и сложных задач, возникла потребность в улучшении качества изображения. Соответственно, производители детекторов работают над улучшением разрешения, сохраняя при этом относительно небольшие размеры, чтобы их можно было использовать в небольших дронах.Хотя разрешение детектора должно улучшать качество изображения, это должно сопровождаться улучшением качества линз. Дополнительную информацию см. В разделе Системы визуализации БПЛА.

Автомобильные линзы для систем ночного видения

Автомобильные системы ночного видения используют тепловизионную технологию, позволяющую водителям обнаруживать пешеходов и обеспечивать четкую видимость дороги, даже когда видимость затрудняется условиями окружающей среды, такими как темнота, дым или туман.Для максимальной производительности и минимального риска столкновения критически важны точность тепловизионного изображения, качество и обнаружение объектов на большом расстоянии, чтобы обеспечить водителю достаточное время отклика. Ключом к выполнению этих требований является использование высокочувствительной оптики с высоким разрешением.

MKS Ophir заслужил репутацию ведущего мирового разработчика и поставщика в области тепловизионной оптики для автомобильного рынка. Превосходные атермализованные линзы MKS Ophir повышают производительность программного обеспечения для распознавания пешеходов, позволяя лучше предвидеть потенциальные опасности.Созданные на основе многолетнего опыта и знаний, эти инфракрасные тепловизионные линзы содержат компоненты и материалы высочайшего качества, разработанные специально для удовлетворения потребностей отрасли. Линзы MKS Ophir, являющиеся единственным поставщиком ИК-тепловизоров на европейский автомобильный рынок, интегрированы в системы ночного видения ведущих европейских автомобилей.

Прицел тепловизионного оружия

Тепловизионный прицел — устройство, сочетающее в себе компактный тепловизор и прицельную сетку.Эти устройства могут быть установлены на различное стрелковое оружие и часто используются охотниками. Тепловизионный прицел может быть весьма полезен в местах, где обзор затруднен из-за условий окружающей среды, таких как темнота, дым или туман. Прицел позволяет пользователю легко определить местонахождение любого источника тепла, такого как животное или транспортное средство, на фоне его более низкой температуры.

Тепловизоры

Тепловизионное инфракрасное изображение для обнаружения дальнего наблюдения

Чтобы «видеть» излучаемое тепло, необходимы специальные линзы и датчики для фокусировки и обнаружения электромагнитного излучения в MWIR (средневолновой инфракрасной области) и LWIR (длинноволновой инфракрасной области) диапазоны.

Тепловизионные датчики

Для определения тепловой энергии требуются специальные FPA (матрицы в фокальной плоскости). Их можно разделить на два типа: охлаждаемые и неохлаждаемые детекторы.

Охлаждаемые детекторы существуют для максимального повышения эффективности обнаружения. Поскольку мы обнаруживаем излучаемое тепло, любое тепло от самих компонентов камеры затрудняет просмотр изображения сцены. Как наши датчики MCT (теллурида ртути, кадмия или HgCdTe) высокого разрешения, так и датчики анимонида индия (InSb) содержат криогенную систему охлаждения для снижения «шума» от нагрева внутренних компонентов камеры и самого датчика.Это позволяет определять тепловую энергию с точностью до 0,025 ° C.

, которые более доступны и компактны из-за отсутствия криогенного охладителя. Мы используем детекторы оксида ванадия (VOx) в наших неохлаждаемых камерах и комбинируем их с объективами с широкой апертурой, чтобы максимизировать их характеристики (см. Ниже).

Объективы для тепловизоров

Для видимого света стеклянные линзы обычно используются для фокусировки света на датчике камеры, однако стекло непрозрачно для теплового излучения.Вместо этого тепловые линзы сделаны из специального металла, называемого германий (Ge). Это относительно редкий элемент и поэтому стоит довольно дорого, поскольку цены на сырье часто доходят до 2000 долларов за килограмм. В зависимости от типа сенсора требуются линзы разных характеристик.

Наши тепловизионные камеры с охлаждаемым сенсором разработаны для наилучшего обнаружения на большом расстоянии. У нас есть широкий выбор объективов с непрерывным зумом для дальнего действия, которые позволяют оператору плавно переключаться между широкоугольным и большим диапазоном.Наши германиевые линзы доступны длиной до 1400 мм, что позволяет нам достигать рейтинга обнаружения более 50 км.

Поскольку неохлаждаемые тепловизоры по своей природе менее чувствительны, чем охлаждаемые сенсоры, мы максимально повышаем качество этих изображений, используя линзы с чрезвычайно широкой апертурой ƒ / 1.0. Эта широкая апертура пропускает больше тепловой энергии к датчику для обнаружения; вдвое больше энергии, чем у объектива с диафрагмой / 1,4, или в четыре раза больше, чем ƒ / 2,0 (если вы хотите понять, как работают эти числа, посмотрите это превосходное объяснение того, как измеряются диафрагмы : http: // www.