
Тепловизионное изображение: что это?
В наше время современные электронные устройства более сложные и компактные. Они рассеивают большее количество тепла на 1кв. см, чем предыдущая электронная техника. Поэтому при традиционном способе измерения (точечном, контактном) могут возникнуть ошибки из-за небольших масс и теплоотвода. К тому же, контактный способ измерения будет не настолько практичен для перемещающихся материалов или сложных механических конструкций. Такую ситуацию можно встретить в металлургической и целлюлозно-бумажной промышленности.
В настоящее время измерение температуры в виде инфракрасного изотермического изображения выводится на дисплей тепловизора. Данный тип измерения (дистанционный бесконтактный) применяют при измерении температуры поверхности. Результат абсолютной температуры имеет точность более 3%, а относительной температуры точность более 1%.
Что представляет собой тепловизор?
Тепловизор, инфракрасная камера – это прибор, который создает изотермическое изображение. С помощью такого прибора измеряют ИК-энергию, которая преобразуется в изотермы. Тепловизор выводит показатели температуры каждого пикселя. Курсор располагают в определенной точке с показаниями температуры и выводят его на дисплей. Изображение имеет цифровой вид, который можно сохранить и преобразовать, обработать и распечатать. Используемый формат файла изображения, TIFF, обрабатывает данные всеми существующими пакетами программ.
Как появился тепловизор?
Разработку тепловизора инициировали военные. Во Второй Мировой войне с помощью ИК-детекторов наводили цель, отслеживали и направляли снаряды. Во Вьетнамской войне их стали применять более широко: наблюдение и вторжение, исследование недр в космосе и загрязнения окружающей среды, а также в астрономии. Теперь же область применения тепловизора стала еще шире. С его помощью измеряют температуру, составляют карты, обнаруживают и тушат лесные пожары, наблюдают и создают спектральное изображение поверхности земли и т.д.
Иногда производят измерения объекта, находящегося на достаточно большом расстоянии, через атмосферу. При таком измерении поглощение ИК-энергии является основным фактором в работе системы. Тепловизор, используемый в военном и космическом деле, обычно содержит матрицу, у которой длина волны 8-15 микрон. Это способствует минимальному поглощению энергии. Тепловизор, используемый в других областях, находится в диапазоне 9-300 микрон.
Так как разработку тепловизора инициировали военные, сенсоры были оптимально настроены на минимальное поглощение энергии в атмосфере. После повышения чувствительности, скорости распознавания шумов от помех цена прибора не стала основным фактором. Главное достижение заключается в том, что тепловизор теперь применяют и в коммерческой сфере. Сразу тепловизор попал в лаборатории, занимающиеся исследованиями, затем его применяли при превентивном контроле неисправностей, а также при наблюдении за воздушными судами.
Принцип измерений тепловизора
Основанием для принципа измерений стало то, что любой объект, имеющий температуру выше 0К, способен излучать инфракрасную энергию. На количество энергии влияет температура и теплоизлучающая способность объекта. Количество излучаемой энергии пропорционально температуре объекта. Например, излучательная способность черного тела 100% при температуре 30°С, плотность излучения 5,4мВт/см2. Плотность излучения этого же объекта при температуре 150°С – 139,2мВт/см2. Излученную энергию можно измерить. Для этого прибор настраивают на измерение температуры данного объекта. Приборы, способные сканировать объект и создавать изображение в изотермах, отнесены к классу тепловизоров. В современной тепловизионной технике используют разнообразные технологии сканирования и ИК-сенсоры. Если вас заинтересовали тепловизоры и вы задумались над их приобретением, вам будет полезен сайт www.testo.kiev.ua.
Разрешающая способность и высокая точность 0,1° C позволяет измерять температуру на малых площадях (до 15микрон). Обладая большой чувствительностью и большим диапазоном измерений, можно измерить разную температуру. Тепловизоры применяют в разных областях, от микроэлектроники до сканирования площадей на Земле. Тепловизоры, установленные на воздушных судах, определяют область пожаров в лесу сквозь дым. Портативные приборы применяют при превентивном контроле оборудования. Перед лизингом или покупкой тепловизора следует определить требования к измерениям. Любой тип системы имеет свои условия и требования к эксплуатации. В одних случаях температура изменяется резко, а в других – температура изменяется медленно или вообще не изменяется. При испытании надежности оборудования (испытание на нагрев) необходимо проводить измерения переходных процессов и стабилизацию. При определении параметров надежности используют анализ устойчивого процесса. Такой анализ предусматривает измерение температуры от 0° C до150° C, иногда же измеряют температуру от -40° C до 1500° C.
Сенсоры
В основном получили применение два типа сенсоров. Первый тип использует температурные эффекты. Это термопары и болометры, термобатареи и пироэлектрические сенсоры. Второй тип использует квантовые эффекты. Данные сенсоры имеют фотопроводники и фотоэлектрические диоды. На сегодняшний день большое количество коммерческих тепловизионных систем имеет квантовые сенсоры. В зависимости от области применения устройства имеют разную конфигурацию.