что такое тепловизор и для чего он фото
Что такое тепловизор и какие они бывают
Для человеческого глаза оно не заметно, так как орган зрения способен уловить длину электромагнитной волны в диапазоне от 0.38 до 0.76 мкм. Инфракрасные лучи имеют диапазон от 0.76 до 1000 мкм. Их распространение можно ощутить лишь с помощью тепловых рецепторов на коже с очень близкого расстояния. Тепловизор же способен уловить инфракрасное излучение, находясь вдалеке от источника тепла, и вывести показатель температуры и характеристику температурного поля в визуально понятной форме на дисплей или экран.
По-другому можно сказать, что тепловизор — это камера, снимающая в инфракрасном диапазоне. С его помощью можно мгновенно сделать десятки тысяч измерений температуры. Это касается не именно такого количества отдельных предметов, а точек распознавания, излучающих тепло. Из определения понятно, что тепловизор нужен для поиска мест и объектов, температура которых отличается от окружающей среды или превышает нормативные показатели.
Это может пригодиться для определения источника теплопотерь в жилых домах, при контроле за целостностью трубопроводов, перемещающих нагретые вещества, определении мест замыкания электропроводки и так далее. Широкое распространение получили тепловизоры у военных. Они позволяют обнаружить замаскированную живую силу и боевую технику противника по излучаемому ими теплу, независимо от времени суток и погодных условий. Огромную роль играют тепловизоры в предупреждении распространения инфекционных заболеваний, выявляя людей с повышенной температурой. Особенно это пригодилось с появлением новой коронавирусной инфекции.
Какие бывают тепловизоры
Тепловизоры могут быть нескольких видов и предназначений. Одни используются для поиска и наблюдения за объектами, в том числе людьми и животными. Такие приборы характеризуются большой дальностью, но показывают только тепловое пятно, без конкретных значений. Другие, наоборот, действуют в ограниченном пространстве, но могут выдавать точные показания. Эти относятся к классу измерительных устройств, задачей которых является предоставление информации о точной температуре объекта.
Учитывая это, а также другие особенности тепловизоров их можно разделить на:
Тепловизоры, предназначенные для применения в медицине, отличаются повышенной точностью измерений. Ведь даже отклонение в 1°С может дать ложное представление о болезни. Кроме того, что устройство помогает узнать о наличии в организме инфекции, оно может выявить и заболевание в отдельном органе. Рядом с проблемным местом температура повышается.
Строительные и промышленные тепловизоры помогают своевременно выявить возможные дефекты, допущенные при возведении зданий и сооружений, которые могут повлечь не только утечку тепла, но и привести к разрушению конструкции. С их помощью можно выявить опасные неисправности в высоковольтных линиях электропередач или утечку в газопроводах. Тепловизором можно найти даже скрытую трещину в опоре моста. Из-за трения температура, в месте разрушения, будет несколько выше. Кроме этого, тепловизоры могут применяться для:
Устройства, предназначенные для использования в научной сфере, тоже отличаются точностью. Кроме этого, им необходима повышенная защищенность и способность принудительного охлаждения. Так как эксперименты часто проходят в самых экстремальных условиях.
Мультисенсорные тепловизоры нашли свое основное применение в охранных системах. Их универсальность и многозадачность позволяет максимально обезопасить территорию и защищаемые объекты в любое время суток, даже при нулевой видимости.
Тепловизоры автоматизированных систем ведут мониторинг работающего оборудования и контролируют состояние температурного режима, предупреждая о приближении к критическим значениям. Кроме этого, будучи подключенными к автоматизированной системе, они обнаруживают в пассажиропотоке людей с повышенной температурой тела, сообщая об этом оператору.
Принцип работы тепловизора
Работа тепловизоров заключается в преобразовании излучения инфракрасных волн в электрический сигнал и его вывод на устройство индикации. Простыми словами можно так описать этот процесс:
Еще одним принципиальным моментов является зависимость чувствительности тепловизора от собственной температуры. Поэтому детектор ИК-излучения необходимо охлаждать. Сначала стали применять охлаждение с помощью жидкого азота. Но более удобным способом стало применение элементов Пельтье. Эти полупроводники, пропуская через себя ток, охлаждаются сами и принимают тепло от детектора.
Устройство тепловизора
Большинство тепловизоров состоит из стандартного набора узлов, деталей и электронной начинки:
Основными частями тепловизора являются объектив и датчик-приемник инфракрасного излучения (матрица). Их стоимость определяет 90% цены всего устройства. Причина в сложности изготовления и дорогих материалах. Объектив делают из германия, так как обычное стекло является непреодолимым препятствием для ИК-лучей. В комплекте с тепловизорами обычно идет чехол для хранения объектива.
Полупроводники для датчика изготавливают из дорогостоящего антимонида индия, ртуть-кадмий-теллура и других монокристаллов с похожими свойствами. Приемник преобразует прошедшее через объектив излучение в электрический сигнал и направляет его в электронный блок для дальнейшей обработки. Электронный блок, обработав полученный сигнал, передает его на дисплей.
Для четкого отображения теплограммы, дисплеи должны обладать хорошей яркостью, разрешением и достаточным размером. Чаще всего, они представляют собой жидкокристаллические экраны. Кроме инфракрасного изображения на мониторе могут отображаться:
Используемое программное обеспечение позволяет обработать цифровую информацию, превратив ее в качественное изображение и скопировать на любые носители. Для хранения полученных данных, в виде снимков, видео- и аудиозаписи, применяется как встроенная память, так и внешние устройства. Для освобождения места, всю информацию можно перенести в компьютер.
С помощью системы управления осуществляются настройка тепловизора. Это необходимо, чтобы оптимизировать изображение и лучше видеть точки с аномальной температурой. Настройки позволяют менять цветовую гамму, отрегулировать коэффициент излучения и видимость фоновой температуры, а также выполнить другие необходимые действия, помогающие проанализировать температурную ситуацию.
Как измерять температуру человека
Измерение температуры тела человека является, наверное, одной из самых важных функций тепловизора. Ведь от этого зависит жизнь и здоровье людей. Поэтому такой прибор должен обладать большой точностью. Их погрешность составляет не более 0.5 °С. А измерение производится с расстояния от 1 до 1.5 м, что является безопасным для медицинского работника, если человек инфицирован.
Медицинские тепловизоры имеют достаточно большой объем встроенной памяти и могут сохранить до 100 000 тепловизионных изображений с данными конкретных людей. А входящая в комплект тренога позволяет устанавливать их, например, на проходных предприятия.
Как работают тепловизоры в аэропортах и на вокзалах
Если для медицинских приборов важны конкретные показатели температуры, то для тех, которые установлены в аэропортах и железнодорожных вокзалах, особую важность имеет выявление факта ее превышения. А после этого уже врачи будут разбираться с диагнозом и лечением. Учитывая, что люди в таких местах находятся в одежде, и только лицо остается открытым, именно с него, вернее со лба, производятся замеры. Наиболее точно температуре тела соответствует кожа в углу глаз, но многие люди носят очки, что мешает снятию инфракрасного излучения с этого участка кожи. Оптимальным расстоянием для получения лучшего результата является дистанция от 3 до 6 м.
Для стационарных приборов, устанавливаемым в местах с большим количеством людей, предусмотрено специальное программное обеспечение, которое использует алгоритм распознавания конкретных лиц. При этом игнорируются другие, неживые объекты. Такие устройства работают в автоматическом режиме. Заложенные параметры позволяют настроить звуковую сигнализацию, которая срабатывает при выявлении человека с повышенной температурой. Оператору нет необходимости все время смотреть в монитор.
Применяемые в аэропортах тепловизоры, несмотря на всю важность своей работы, являются самыми примитивными представителями этих устройств. Зачастую они даже не оборудованы цветными дисплеями. Хотя это и необязательно, градусы они все же показывают.
Тепловизор для охоты
Еще одной сферой деятельности человека, где применяются тепловизоры, является охота. С их появлением добыть зверя стало гораздо более легкой задачей. Ведь теперь охотник видит животное не только ночью, но и в сильный снег и туман, с расстояния около 300 м. Такие приборы отличаются от других своими характеристиками. Особое значение имеют:
Значение разрешения матрицы в том, что от него зависит то, на какой дальности будет обнаружена цель. Высокое разрешение позволяет получить качественное изображение и идентифицировать животное. Это нужно и для безопасности, так как тепловое пятно зверя можно перепутать с излучением другого охотника. На большинстве охотничьих устройств установлены неохлаждаемые матрицы, называемых микроболометрами, с разрешением 640×480 или 384×288 пикселей.
От диаметра объектива зависят оптическое увеличение и поле угла зрения. Увеличение и угол взаимосвязаны между собой. Чем шире угол поля зрения, тем меньше оптическое увеличение, и наоборот. Чтобы вести прицельную стрельбу на дальней дистанции нужно выбирать приборы с меньшим углом и большим увеличением.
Частота обновления кадров характеризует скорость смены кадров в видоискателе устройства. Если для стационарных тепловизоров и медицинских устройств этот показатель не представляет важности, то для охоты он имеет критическое значение. Ведь, для попадания в быстро бегущую цель необходимо, чтобы кадры сменялись без зависаний. Это обеспечивает частота от 25 до 50 Гц.
От продолжительности непрерывной работы тоже зависит очень много. Ведь будет обидно, а иногда и опасно для жизни, если устройство перестанет работать в самый неподходящий момент. Чтобы этого не случилось, охотничьи тепловизоры оборудуются аккумуляторами с повышенной емкостью. Но опытные охотники берут еще и дополнительный запас батарей. Можно приобрести быстросменные блоки с аккумуляторами, чтобы увеличить время работы устройства. Помочь оптимизировать время действия тепловизора может и программное обеспечение, которое позволяет настроить спящий режим, яркость дисплея и отключение некоторых функций, требующих энергозатрат.
К дополнительному оборудованию и опциям, свидетельствующим о принадлежности устройства к охотничьим тепловизорам, относятся:
Казалось бы, что при таком наборе, охотничий тепловизор просто лишен недостатков. Но это не так. Среди его минусов:
Все сказанное об охотничьих тепловизорах в полной мере относится и к военным моделям.
Что лучше на охоте: тепловизор или прибор ночного видения
Таким вопрос иногда задаются не только далекие от охоты люди, но и бывалые охотники, раньше не пользовавшиеся этими устройствами. Сразу стоит сказать, что вопрос некорректен. Ведь это абсолютно разные устройства.
Прибор ночного видения предназначен для усиления яркости объектов в темноте. Это происходит с помощью электронно-оптического преобразователя. Хотя он и может преобразовывать инфракрасные лучи в видимые, но только определенного спектра, не имеющего отношения к излучаемому теплу. Принцип работы активных прицелов основан на излучении и улавливании, после отражения от цели, именно таких ИК-лучей.
Устройство для регистрации теплового излучения никакой активности не проявляет. Оно лишь пассивно фиксирует невидимые глазу ИК-лучи, попадающие в объектив. По этой причине говорить о том, что лучше, а что хуже, нельзя.
Опасность тепловизоров
Опасность тепловизионного устройства — это один из мифов. Неспециалисты думают, что раз прибор может на расстоянии зафиксировать электромагнитные волны, значит он использует какое-то излучение. Но выше мы уже разобрались, что никакого излучения не существует. Поэтому можно с уверенность сказать, что тепловизор никакой опасности для жизни и здоровья человека не несет.
Единственное, что может вызывать опасение, так это то, что неисправный прибор покажет нормальную температуру у инфицированного человека, который заразит окружающих. Но, поставив прививку, можно легко избежать этой угрозы легко.
Видео по теме
Тепловизоры: сохранят тепло и сэкономят деньги
Представьте ситуацию: вы утеплили дом, система отопления работает исправно, но в комнатах все равно холодно. Как узнать, почему так происходит? Другая история: вы собираетесь покупать готовый дом. Как узнать, хорошо ли он утеплен? Безопасна ли электропроводка? Исправно ли работают системы вентиляции и отопления? В каком состоянии пол и крыша? Чтобы ответить на все эти вопросы, достаточно одного тепловизора и нескольких минут вашего времени.
Современные тепловизоры — компактные и понятные в управлении приборы
Что такое тепловизор и как он работает
Тепловизор — это устройство, которое позволяет отследить распределение температуры исследуемой поверхности. Прибор состоит из оптики и сенсоров, которые работают в LWIR-диапазоне (инфракрасном). Обычные стеклянные линзы не пропускают LWIR-излучение, поэтому линзы для тепловизоров производят из германия (Ge) или халькогенидного стекла. Сенсор-микроболометр — это матрица миниатюрных тонкопленочных терморезисторов. Как работает тепловизор: объектив собирает и фокусирует на сенсоре инфракрасное излучение, которое нагревает элементы матрицы в соответствии с распределением температуры наблюдаемого объекта. В результате на экране видно распределение температур, где светлые пятна — теплые, а темные — более холодные.
Фото сверху — это то, как мы видим пейзаж. Фото внизу — тот же пейзаж на экране тепловизора
Мифы о сезонности инструмента
Есть мнение, что тепловизор – сезонный инструмент. Что использовать его можно только зимой, когда перепад температур воздуха в помещении и на улице не менее 15ºС. Летом обеспечить такую разницу, конечно, невозможно. Но по факту это и не нужно. Во-первых, тепловизор нужен не только для обнаружения источников потерь тепла. Во-вторых, существует технология проведения энергоаудита в любое время года. Дело в том, что при небольшом перепаде температур внутри и снаружи дома утечка более теплого воздуха в условиях естественной конвекции происходит слишком медленно. За это время его температура успевает сравняться с уличной. Но если скорость утечки увеличить, температура воздуха не успеет сравняться, и тепловизор обнаружит дефекты. Для создания таких условий используется приспособление под названием «Аэродверь». Это ширма с мощным встроенным вентилятором. Её устанавливают в дверной или оконный проём. Вентилятор создает необходимую разницу давлений внутри и снаружи помещения (порядка 50 Па) и, как следствие, сохраняет существующий перепад температур. Даже для бытовых тепловизоров достаточно разности температур от 0,5 до 2°С, чтобы провести полноценный тепловой аудит помещения.
Когда без тепловизора не обойтись
Найти строительные дефекты и провести энергоаудит
Если затраты на отопление подозрительно большие, если батареи горячие, а в доме холодно, вам необходимо провести энергоаудит, то есть понять, куда же уходит тепло. При сканировании строения тепловизором на экране четко видно зоны утечек тепла из дома или проникновения холодного воздуха с улицы. Полученные данные помогут найти и ликвидировать мостики холода. Таким нехитрым способом решается проблема лишних финансовых затрат и формируется комфортный климат в доме.
Тепловизионное обследование дома
Основные источники теплопотерь — это окна, двери, стыки стен и венцов, но бывают случаи, когда тепловые провалы обнаруживаются в самых неожиданных местах. Причины могут быть самыми разными, например, грызуны нарушили целостность теплоизоляции, или она намокла и потеряла свои рабочие качества. Случается, что при покупке каркасного дома новые хозяева обнаруживают приличные мостики холода из-за неправильно уложенной теплоизоляции или полного её отсутствия в некоторых местах. Вывод напрашивается сам собой: покупаете дом или квартиру – проведите тепловизионное обследование. Это займёт всего несколько минут, но поможет сэкономить массу времени, денег и, что немаловажно, нервов.
Места теплопотерь не всегда очевидны. Выявить их без тепловизора невозможно
Предотвратить протечку, гниение стропил и пола, образование плесени
Течь кровли или подтопление со стороны соседей сверху не всегда очевидны. Размытые пятна на потолке проявляются, когда вода уже прошла сквозь перекрытия. Но с момента образования течи до момента её обнаружения может пройти немало времени, которое важно использовать грамотно. Тепловизор выявляет влажные области, еще не видимые глазу.
Вот так на тепловизоре виден скат кровли, в котором уже образовались протечки
С тепловизором вы точно определите места протечки кровли или замокания перекрытий, тем самым предотвратите порчу имущества, гниение несущей конструкции и разрастание плесени.
«Холодные» цвета на теплограммах показывают влажные области потолка и стен
Влага может проникать в помещение снизу — через подвал или подпол. И если эта проблема не обнаружена вовремя, она обернется не просто плесенью на стенах и испорченным микроклиматом помещения. Деревянные перекрытия пола могут прогнить и провалится. Такие проблемы знакомы многим владельцам частных домов с низким фундаментом или с недостаточно вентилируемым подполом. Порча деревянных перекрытий происходит быстро и практически бессимптомно, поэтому особенно важно выявить проблему ещё на начальной стадии. Учитывая стоимость ремонта полов, тепловизор лучше всегда держать под рукой.
Черный цвет в углу показывает влажную область на стыке пола и стен
Точно определить место дефекта в работе систем отопления и водоснабжения
Холодные батареи и нарушение работы теплого пола для жителей некоторых регионов нашей страны — беда, недооценить масштаб которой невозможно. Если нет тепловизора, найти источник проблемы достаточно сложно. Если же инструмент имеется, выявить наличие и место образования воздушной пробки или течь водяного тёплого пола не составит труда.
Здесь отлично видна воздушная пробка в радиаторе отопления
А когда есть четкое понимание проблемы, устранить её – дело техники. Так же быстро и просто тепловизор обнаружит место течи горячей или холодной воды.
Результат тепловизионного обследования отопительной системы
Тепловизор можно использовать и для обнаружения скрытых коммуникаций, например, труб подачи воды. Достаточно отрегулировать температуру теплоносителя и просканировать поверхность.
Хорошо различимый дефект теплого пола
Выявить неисправности электропроводки
Определить «на глаз» работоспособность и безопасность электропроводки невозможно. Но при обследовании тепловизором картина проясняется, становятся видны все огрехи системы: можно выявить перетянутое, ослабшее или проржавевшее соединение с увеличенным сопротивлением. Cчитается, что о необходимости ремонта можно говорить при разнице температур аналогичных элементов в 15 ºС. Сканирование должно проводится при одинаковых нагрузках на всех исследуемых компонентах. Чтобы исследование электропроводки было адекватным, его должен проводить компетентный в данном вопросе мастер.
Тепловизор позволяет исследовать электропроводку и оперативно выявить дефекты в системе
Обнаружить проблемы с вентиляцией и кондиционированием
Нарушение работы вентиляции и кондиционирования сказываются на микроклимате помещения. Так, например, недостаточный воздухообмен приводит к распространению запахов в помещении, накоплению влажного воздуха и, как следствие, образованию и быстрому разрастанию плесени. Но чтобы устранить проблему, её необходимо выявить. Используйте для этого тепловизор: он точно укажет место течи хладогена из кондиционера или утечку воздуха в системе принудительной вентиляции.
При исследовании вентиляции принцип работы будет тот же, что и в случае с летним энергоаудитом. Встроенный в систему вентилятор сделает своё дело: нагнетаемый из помещения воздух под давлением будет сочиться через дефекты воздуховода, не успевая остыть до температуры наружного воздуха. Этого небольшого перепада температур достаточно, чтобы тепловизор зафиксировал места утечки.
Почему вам нужен именно Seek Thermal
Seek Thermal – линейка мобильных тепловизоров, которые доступны по цене, просты в управлении и дают точные результаты измерений. Они разработаны и произведены в США, поэтому обладают серьезными профессиональными характеристиками стационарных моделей. При этом мобильные тепловизоры Seek Thermal пригодятся не только строителям, но и каждому обладателю частного дома или дачи для бытового использования.
Seek Thermal Compact – это мобильные тепловизоры для смартфона или планшета. При очень компактных размерах они работают с удивительной точностью, поэтому используются как для бытовых, так и профессиональных нужд. Тепловизоры способны обнаруживать не только утечки тепла и холода, но и выявлять проблемы с электропроводкой. Эти модели можно использовать во время охоты: они позволяют «видеть» цель в любых погодных условиях даже в темноте. Seek Thermal Compactсовместимы с гаджетами под управлением на iOS и Android – устройств. Поддерживаемые порты: lightening, micro-usb и type-c. Перед их использованием необходимо установить специальное бесплатное приложение “Seek Thermal” из App Store или Google Play. Угол обзора моделей этой линейки от 20º до 36º, а дальность обнаружения от 300 до 550 м.
Тепловизор Seek Thermal Compact
Seek Thermal Shot – это линейка самостоятельных тепловизоров-моноблоков, которым не нужно подключение к смартфону или планшету. Небольшие, удобные в управлении инструменты незаменимы для энергоаудита дома, диагностики электропроводки, поиска мест локального нагрева и перегрева техники. Они бесперебойно работают при низких температурах и в жестких погодных условиях. Прочный корпус, сделанный по стандарту IP54, защищает приборы от ударов и падения с высоты. Тепловизоры линейки Seek Thermal Shot позволяют редактировать и анализировать тепловизионные фотографии на самом устройстве, передавать и транслировать изображения с монитора по Wi-Fi или через приложение Seek View. У этой линейки тепловизоров есть еще одна интересная функция — Seek Fusion. Она позволяет проводить анализ полученных изображений прямо на самом тепловизоре. Пользователь может изменить палитру, точку и (или) область изображения и при этом увидеть температуру новой области, то есть не нужно переснимать заново нужный фрагмент. Угол обзора моделей линейки Seek Thermal Shot от 36º до 57º, дальность обнаружения от 300 до 500 м.
Тепловизор Seek Thermal Shot Pro
Seek Thermal Reveal PRO – самостоятельный тепловизор, не требующий подключения к гаджетам. Его корпус настолько прочный, что защищает прибор при работе в жестких погодных условиях, например, в проливной дождь, и помогает выдержать падение со значительной высоты. Тепловизор Seek Thermal Reveal PRO подходит как для энергоаудита жилища и выявления дефектов в сети электропроводки, так и для охоты даже в плохих погодных условиях. При компактных размерах тепловизор оснащен экраном с высоким разрешением, что важно как для профессионального, так и для бытового использования.
Тепловизор Seek Thermal Reveal PRO
Как оценить выгоду от покупки тепловизора?
Всё просто: цена тепловизоров Seek Thermal составляет примерно от 5 до 10 процентов стоимости строительства дома за 1 млн рублей. Много это или мало? Просто представьте, сколько будет стоить ремонт, если вовремя не распознать протечку крыши, подмокший пол, неисправность в системе электрики — и выводы будут очевидны. А сколько денег вы спустите на воздух в прямом смысле слова, если будете отапливать улицу вместо комнат. И кто, кроме тепловизора, расскажет вам правду о качестве утепления, состоянии несущих конструкций и дефектах скрытых коммуникаций при покупке дома? Тут счет идет на десятки тысяч рублей!