Как работает тепловизор: увидеть все, что излучает тепло

22.08.2022

Современный мир весьма богат на всевозможные технологические новшества, устройства и приспособления, которые помогают нам в повседневной деятельности. Не являются исключением и такой прибор, как тепловизор, о котором пойдет речь в этом обзоре.

Тепловизор — термографическая (или инфракрасная) камера — обнаруживает инфракрасный свет (или тепло), невидимый человеческому глазу. Данная характеристика делает эти устройства невероятно полезными для многих профессий. Археологи устанавливают инфракрасные камеры на местах раскопок. Инженеры используют их для поиска структурных недостатков различных устройств. Благодаря им врачи и медицинские технические работники могут точно определить и диагностировать проблемы в организме человека. Пожарные заглядывают в очаг возгорания. Работники коммунальных служб обнаруживают потенциальные проблемы в электросети, а также утечки в водопроводных или газовых линиях. Астрономы используют инфракрасные технологии для исследования глубин космоса. Ученые — для широкого спектра экспериментальных целей.

Для всех этих задач существуют разные типы тепловизионных устройств https://grand-pulsar.com.ua/teplovizory, но каждая камера работает по одному и тому же набору принципов.

Экскурс в историю изобретения

Открытие инфракрасного излучения — то, на чем основывается принцип работы тепловизора — произошло более двух веков тому назад британским астроном сэром Уильямом Гершелем. Он совершил это в 1800 году, когда проводил опыт с призмой, разделяющей луч солнечного света на разные длины волн. Он поднес термометр к каждому цвету света и увидел, что термометр обнаруживает тепло даже там, где нет видимого света — другими словами, на длинах волн, где существует инфракрасное излучение.

На протяжении 1800-х годов целый ряд ученых экспериментировали с материалами, которые меняли свою проводимость под воздействием тепла. Это привело к разработке чрезвычайно чувствительных термометров, называемых болометрами, которые могли обнаруживать мельчайшие различия в тепле на расстоянии.

Однако только после Второй мировой войны исследования в области инфракрасного излучения по-настоящему активизировались. Быстрый прогресс произошел во многом благодаря открытию транзисторов, которые во многих отношениях улучшили конструкцию электроники.

Как работает тепловидение

Тепловизоры работают подобно человеческому глазу. Только вместо того, чтобы улавливать видимый отраженный свет, такие устройства обнаруживают тепло, выделяемое объектом.

Тепло на самом деле излучают как горячие, так и холодные предметы. Когда это тепло уходит от объекта наружу, тепловизионное устройство может его увидеть. Подобно камере, эти устройства имеют оптическую линзу, которая фокусирует энергию на инфракрасном датчике. Этот детектор имеет тысячи точек данных, поэтому он может обнаруживать даже незначительные изменения температуры, примерно от -20°C до +2000°C.

Затем детектор строит термограмму, которая в основном представляет собой температурную картину. Именно этот принцип положен в основу работы приборов и прицелов ночного видения, а купить пнв в Киеве довольно просто. Далее данные термограммы преобразуются в электрические сигналы и передаются на чип обработки в камере. Этот чип преобразует необработанные данные термограммы в визуальные сигналы, которые появляются на экране дисплея. Весь этот процесс работает очень быстро, обновляясь примерно 30 раз в секунду.

Многие устройства визуализации отображают объекты в виде монохромных изображений, при этом более горячие области отображаются черными, а более холодные — серыми или белыми. На цветном сканере горячие объекты выпирают за пределы экрана белыми, желтыми, красными и оранжевыми цветами, а холодные области — синими или фиолетовыми. Их называют изображениями в искусственных цветах, потому что устройство искусственно назначает цвета каждой области изображения — в отличие от обычной камеры, которая создает изображения в истинном цвете, показывая объекты такими, какими они выглядят в реальной жизни.

Качество изображения меняется в зависимости от того, активен ли тепловизор или пассивен. Активные системы фактически нагревают поверхность целевого объекта с помощью лазера или другого источника энергии, чтобы сделать его более заметным для его детектора (а также для любого, кто находится рядом с целевой областью). Например, некоторые автопроизводители прогревают детали автомобилей, когда они проходят через конвейер, делая любые дефекты конструкции более заметными для тепловизионных камер.

Пассивные системы просто обнаруживают тепло, которое объект излучает естественным образом. Обе системы имеют свои плюсы и минусы, но простота пассивных систем делает их гораздо более распространенными.

Модели тепловизоров

На рынке существует большой выбор разных моделей тепловизоров. Для ознакомления давайте остановимся на двух, которые сейчас довольно популярны в Украине.

HikMicro LYNX Pro LH19

Ручная тепловизионная монокулярная камера Hikmicro Lynx Pro LH19 оснащена инфракрасным детектором 384×288 и дисплеем LCOS 1280×960. Она поддерживает функции наблюдения, измерения расстояния, Wi-Fi и т.д. Высокочувствительный встроенный термодетектор обеспечивает четкое изображение даже в полной темноте. Монокуляр в основном применяется для патрулирования, поиска и спасения людей, борьбы с контрабандой, а также пригодится в походах, путешествиях и охоте.

Ключевые характеристики:

  • Разрешение 384×288, 12 мкм, высокочувствительный детектор
  • Адаптивная AGC, DDE, 3D DNR, NETD менее 35 мк (при 25°C)
  • 0,4-дюймовый LCOS-дисплей с разрешением 1280×960
  • Встроенная перезаряжаемая литиевая батарея
  • До 7,5 часов непрерывной работы
  • Точка доступа Wi-Fi
  • Интерфейс Type-C

Pulsar Axion XM30F

Тепловизор Axion XM30F имеет довольно компактный дизайн и весит менее 250 граммов. Это классический вариант для охоты и туризма. Прибор удобен для захвата и использования как правшами, так и левшами благодаря симметричному расположению кнопок на верхней панели. Компактные размеры устройства сочетаются с высоким потенциалом обнаружения. Качественная оптика и тепловизионный 12-микронный датчик помогут наблюдать за объектом высотой 1,8 метра на дальних подступах — до 1300 метров.

Ключевые характеристики:

  • Приемник теплового излучения 320×240, 12 мкм
  • Тип матриц — FPA SiO2 (аморфный кремний)
  • Германиевый объектив F30/f1.2 с фокусировкой от 3 м
  • Оптическое увеличение 3-12, цифровой зум х4
  • Цветной AMOLED дисплей с разрешением 640х400
  • Модуль WiFi; интеграция с iOS и Android устройствами
  • Прочный корпус из сплавов магния, влагозащита (класс ІРХ7)
  • Время автономной работы — более 5 часов