Принцип работы тепловизора

Содержание статьи

Принцип действия тепловизора

Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот, в том числе и волны в инфракрасном спектре, так называемое «тепловое излучение». При этом интенсивность теплового излучения напрямую зависит от температуры объекта, и лишь в очень малой степени зависит от условий освещенности в видимом диапазоне. Таким образом, при помощи тепловизионного прибора о любом наблюдаемом объекте может быть собрана и визуализирована дополнительная информация, недоступная человеческому глазу и приборам, Тепловизор – устройство, позволяющее визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта. Это открывает ряд уникальных возможностей для разных сфер деятельности: точных измерений, контроля технологических процессов, и конечно – обеспечения безопасности.

Принцип действия современных тепловизоров основан на способности некоторых материалов фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне. Посредством оптического прибора, в состав которого входят линзы, изготовленные с применением редких материалов, прозрачных для инфракрасного излучения (таких как германий), тепловое излучение объектов проецируется на матрицу датчиков, чувствительных к инфракрасному излучению. Далее сложные микросхемы считывают информацию с этих датчиков, и генерируют видеосигнал, где разной температуре наблюдаемого объекта соответствует разный цвет изображения. Шкала соответствия цвета точки на изображении к абсолютной температуре наблюдаемого объекта может быть выведена поверх кадра. Также возможно указание температур наиболее горячей и наиболее холодной точки на изображении. В зависимости от модели тепловизоры различаются по величине шага измеряемой температуры. Современные технологии позволяют различать температуру объектов с точностью до 0,05-0,1 К.

Многие тепловизионные приборы также оснащены устройствами памяти для записи полученного видеоизображения картины теплового излучения, производительными микропроцессорами, позволяющими осуществлять в режиме реального времени минимальную аналитику полученного в результате сканирования изображения инфракрасного излучения. Довольно часто используется конфигурация совместного использования тепловизора и видеокамеры, что позволяет в общем случае получить изображение объекта в «расширенном» диапазоне объединенных инфракрасного и видимого спектров, а в неблагоприятных условиях (например – отсутствие освещения объекта) наблюдать объект хотя бы в одном из диапазонов. ИК или видимый диапазон могут как накладываться друг на друга, так и транслироваться отдельно. Специальное программное обеспечение позволяет настроить работу тепловизионного комплекса, максимально эффективно скоординировав работу всех входящих в него устройств.

Точность изображения и другие характеристики тепловизора обычно определяются сферой его использования. В научных лабораториях используются более сложные конструкции, имеющие за счет узкой специализации наименьший шаг измеряемой температуры. Для обеспечения безопасности на различных объектах используются модели, фиксирующие тепловое излучение с чуть меньшей точностью, однако работающие на более широком диапазоне частот и с более чем достаточной для эффективного выполнения своих функций точностью. В любом случае, принцип действия тепловизора – измерение и визуализация теплового излучения – востребован во всех сферах жизни современного общества.

Технические характеристики тепловизора

Основными техническими характеристиками тепловизора, на которые обращают внимание специалисты, являются такие параметры, как тип матрицы, фокусное расстояние, чувствительность матрицы, углы обзора и температурный диапазон работы. Конечно, это только основные параметры, существуют и другие.

Так как для каждой модели, исходя из ее назначения, характеристики являются индивидуальными, то подробнее о них вы можете узнать в нашем каталоге.

Тепловизоры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

Тепловизоры это устройства, с помощью которых можно контролировать распределение температуры измеряемой поверхности. Эта поверхность изображается на экране прибора в виде цветового поля. На этом поле определенный цвет соответствует некоторой температуре. На экране отображается интервал видимой температуры. Стандартное разрешение тепловизоров последних моделей составляет 0,1 градус.

В недорогих устройствах информация сохраняется в памяти прибора и при необходимости считывается через компьютер. Чаще всего такие приборы используют совместно с ноутбуком и специальной программой, принимающей информацию с тепловизора.

Впервые тепловизор появился еще в 30-х годах прошлого века. Современные системы тепловизоров стали развиваться только в 60-х годах. Приемники теплового излучения были с одним элементом. Изображение в приемниках осуществлялось с помощью точечного смещения оптики. Такие приборы имели низкую производительность и давали возможность для наблюдения за изменениями температуры с малым быстродействием.

С развитием технического прогресса появились фотодиодные ячейки, способные хранить сигнал света. Стало возможным проектирования новых тепловизоров на базе матриц датчиков. С этих матриц сигналы поступают на дешифратор, далее на обработку в главный процессор прибора.

В определенной последовательности сигналы проецируются на матрицу с распределением температур с разными обозначенными цветами. Такой принцип дал возможность получить портативные автономные устройства, способные оперативно обрабатывать данные, позволяющие контролировать изменение температуры в реальном времени.

Перспективной разработкой новых тепловизоров стало использование неохлаждаемых болометров. Этот принцип основан на повышенной точности вычисления изменения сопротивления тонких пластин под воздействием излучения тепла всего спектра. Эта технология популярна во многих странах при производстве новых тепловизоров, к которым предъявляются высокие требования безопасности и мобильности. В нашей стране изготовление автономных тепловизоров с неохлаждаемыми болометрами начато в 2007 году.

Классификация

Тепловизоры делятся на несколько видов по различным признакам.

Наблюдательные преобразуют инфракрасные лучи в видимый для глаза свет по специальной цветовой шкале.

Измерительные тепловизоры способны определять температуру исследуемого объекта путем присвоения величине цифрового сигнала пикселей определенную соответствующую температуру. В итоге образуется изображение распределения температур.

Стационарные тепловизоры служат для использования на предприятиях промышленности, где осуществляется контроль над соблюдением технологических процессов в интервале -40 +2000 градусов. Такие устройства оснащаются азотным охлаждением, чтобы создать нормальные условия для работы приемной аппаратуры. Такие системы состоят из тепловизоров 3-го поколения, выполненных на полупроводниковых матрицах фотоприемников.

Переносные устройства тепловидения разработаны на основе неохлаждаемых кремниевых микроболометров. Вследствие чего появилась возможность отказаться от применения громоздкой и дорогой аппаратуры охлаждения. Такие приборы имеют все преимущества стационарных моделей. При этом их можно использовать в труднодоступных местах. Многие переносные тепловизоры можно подключать к компьютеру для обработки информации.

Часто приборы ночного видения путают с тепловизорами. Однако между ними большая разница. Устройство ночного видения может работать при малой освещенности, так как усиливает свет. Часто попавший в объектив свет ослепляет человека. Для тепловизора не нужен свет, так как его принцип действия основан на тепловых инфракрасных лучах.

Работа и конструктивные особенности

Излучение инфракрасного цвета фокусируется оптической системой тепловизора на приемнике, который подает сигнал в форме изменения сопротивления или напряжения.
Электроника регистрирует полученный сигнал от системы тепловидения. В результате сигнал преобразуется в электронную термограмму. Она изображается на дисплее.

Термограммой называется изображение объекта, которое прошло обработку электронной системой для отображения ее на экране с различными цветовыми оттенками, соответствующими распределению инфракрасных лучей по площади объекта. В результате оператор видит термограмму, соответствующую излучению тепла, приходящего от исследуемого объекта.

Чувствительность детектора к излучению тепла зависит от его собственной температуры, и качества охлаждения. Поэтому детектор располагают в специальное охлаждающее устройство. Наиболее популярный вид охлаждения – это жидкий азот. Однако этот метод неудобный и довольно примитивный.

Другим видом охлаждения стали элементы Пельтье. Это полупроводники, способные обеспечить перепад температур при прохождении по ним электрического тока, и действующие по принципу теплового насоса. Чувствительность датчика тепловизора создается с помощью чувствительных полупроводников, выполненных из ртуть-кадмий-теллура, антимонида индия и других материалов.

Части и элементы тепловизора

Стоимость тепловизора довольно высока. Основными его элементами являются объектив и матрица (приемник излучения), которые составляют 90% стоимости всего прибора. Такие матрицы сложны в изготовлении. Объектив невозможно выполнить из стекла, так как стекло не пропускает инфракрасные лучи. Поэтом для объективов используют дорогие редкие материалы (германий). В настоящее время ведутся поиски других недорогих материалов.

Другими составными частями прибора являются:

1 — Крышка объектива
2 — Дисплей
3 — Управление
4 — Ручка с ремнем
5 — Тепловизор
6 — Пуск
7 — Объектив
8* — Электронная система
9* — Память для хранения информации
10* — Программное обеспечение

Объективы

В тепловизоре в обязательном порядке имеется хотя бы один объектив, который способен фокусировать излучение инфракрасных волн на приемнике излучения. Далее приемник подает электрический сигнал и образует тепловое (электронное) отображение, которое называется термограммой.

Чаще всего объективы изготавливают из германия. Чтобы оптимизировать пропускание света объективами, применяют просветляющие тонкопленочные покрытия. В комплект тепловизора обычно входит чехол для хранения и переноски устройства, другого дополнительного оборудования для применения прибора в полевых условиях.

Дисплеи

Отображение картины теплового излучения осуществляется на жидкокристаллическом экране (дисплее). Он должен иметь хорошую яркость и достаточный размер для легкого обзора изображения при различных условиях освещения, в полевых условиях. На экране обычно имеется вспомогательная информация. К ней относится цветовая шкала температур, время, дата, заряд батареи, температура объекта и другая полезная информация.

Схема обработки сигнала и приемник излучения применяются для модификации излучения инфракрасного света в необходимую полезную информацию. Фокусировка теплового излучения объекта осуществляется на специальный приемник. Он изготовлен из полупроводников. Тепловое излучение создает электрический сигнал на приемнике. Далее сигнал поступает на электронную схему, расположенную внутри прибора, после обработки сигнала электроникой, на экране возникает тепловое изображение.

Органы управления

С помощью этих элементов производятся различные настройки электронной системы для оптимизации изображения теплового излучения на дисплее. Такие настройки в электронном виде могут изменить цветовую гамму и слияние изображений, интервал теплового уровня. Также регулируется отраженная фоновая температура и коэффициент излучения.

Хранилище данных

Цифровые электронные данные, которые содержат изображения тепла и вспомогательные данные, могут сохраняться на электронных картах памяти различного типа, либо на устройствах передачи и хранения информации.

Большинство тепловизионных инфракрасных систем способны сохранять вспомогательные текстовые и голосовые данные, а также снимок изображения, которые получены при помощи внутренней встроенной камеры, работающей в спектре видимости человеком.

Создание отчета и программное обеспечение

Программное обеспечение, применяемое с многими современными системами тепловидение, является удобным и функциональным для оператора. Тепловые цифровые и видимые изображения копируются на компьютер или ноутбук. Там эту информацию можно проанализировать с применением разных цветовых палитр, осуществить другие регулировки радиометрических данных.

Читайте также:  Шеф монтажные работы определение

Также есть возможность применить встроенные опции проведения анализа. Обработанные картинки можно включить в образцы отчетов или отпечатать на принтере. Изображения также можно по интернету отправить заказчику, либо сохранить на компьютере в электронном виде.

Сфера применения тепловизоров

Тепловизоры используются в различных сферах нашей жизни. Так, например эти устройства используются в охране объектов и военной разведке. Ночью человека можно через этот прибор заметить в полной темноте на удалении до 300 метров, а военную технику видно до 3 км.

В настоящее время существуют видеокамеры микроволнового рабочего диапазона с выходом изображения на компьютер. Чувствительность такой камеры несколько сотых долей градуса. Следовательно, если вы взялись за ручку двери ночью, то тепловой отпечаток после этого будет видно около 30 минут.

Большую перспективу имеют тепловизоры в определении дефектов в разных установках. Это имеет место в случае повышения или понижения температуры определенного места механизма, или устройства. Иногда определенные дефекты выявляются только тепловизором. На опорных тяжелых конструкциях (мостах) при усталостном старении металла, возникающих деформациях в некоторых местах выделяется больше тепла, чем положено. Поэтому есть возможность диагностики дефектов без разборки объекта.

В результате можно сказать, что тепловизоры применяются в качестве оперативного контролера безопасности объектов.

Широкое применение тепловизоры нашли в медицине в качестве диагностики патологии различных заболеваний. У здорового пациента температура тела распределена симметрично от средней линии всего тела. Если эта симметрия нарушается, то это является критерием диагностики заболеваний тепловизором.

Термография является современным методом диагностики в медицине. Этот метод основан на обнаружении инфракрасного излучения тела человека в зависимости от его температуры. Интенсивность и распределение излучения тепла в норме определяется своеобразными физиологическими процессами, которые происходят в организме в глубоких и поверхностных органах.

Разные состояния патологии характеризуются несимметричностью распределения температуры тела. Это находит свое отражение на термографической картине. Такой факт имеет важное прогностическое и диагностическое значение. Об этом свидетельствуют многие клинические исследования.

Существуют два главных вида термографии:
  1. Телетермография.
  2. Контактная холестерическая термография.

Телетермография действует на модифицировании инфракрасных лучей от тела человека в сигнал электрического тока, изображающегося на дисплее тепловизора.

Контактная холестерическая термография работает по принципу оптических свойств жидких кристаллов, проявляющихся изменением цвета в радужные цвета при нанесении их на излучающие поверхности. Более холодным местам соответствует синий цвет, а горячим – красный.

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

У многих сложилось обманчивое впечатление, что тепловизор можно использовать только для определения теплопотерь. На самом же деле современные тепловизоры позволяют выявить:

  • строительные дефекты как в частном, так и в многоквартирном строительстве. С их помощью можно провести полноценный энергоаудит здания;
  • появление влаги, например, ещё не проявившуюся течь кровли;
  • причины нарушения в работе теплого пола, отопления и водоснабжения;
  • расположение скрытых коммуникаций;
  • неисправность электропроводки;
  • дефекты систем вентиляции и кондиционирования.
  • Кроме того, некоторые модели тепловизоров можно применять для обнаружения цели во время охоты при недостаточной видимости.

Рассмотрим бытовые ситуации, с которыми нам приходится сталкиваться. Итак, что же сможет тепловизор на практике?

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.

Читайте также:  Принцип работы мультиплексора


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!

Как работает тепловизор

Устройство, которое измеряет количество тепла, а также способно проанализировать циркуляцию воздуха называется тепловизор. При помощи этого прибора можно выявить различные дефекты в здании, такие как щели и трещины. Они становятся причиной утечки тепла и других мало приятных явлений в квартире. Но работа этого устройства не ограничивается обнаружением утечек, также при помощи его проводят обширные аналитические работы на промышленных объектах.

Термограмма — это функция тепловизора, которая визуально показывает всю тепловую карту объекта. Благодаря этому можно легко и быстро проанализировать общее состояние здания и найти причины утечек. Своевременное выявление дефектов и причин утечек тепла позволит заняться исправлением ситуации. Поэтому диагностика тепловизором может решить множество проблем и сэкономить ваши деньги. Различные дефекты не только могут приводить к потере тепла, но и к разрушениям здания и появлению плесени.

Идеальным сезоном для проведения проверки считаются холодные времена года. Поздней осенью и зимой можно наиболее полно оценить качество работы отопления и более явно заметить даже самые мелкие утечки. Также в этом случае удобно проводить аналитику на основе температуры снаружи и показателей температуры внутри помещения. Еще можно рассчитать, как тепло распределяется по различным поверхностям дома и в каком количестве.

Таким образом этот прибор имеет широкое применение в различных сферах исследований. Он может не только указать на причины потери тепла, но и на дефекты и неисправности, приводящие к разрушениям. Также можно выявить причину повышенной влажности и появления плесени.

Как устроен тепловизор?

Это устройство способно давать точные и быстрые результаты, которые можно увидеть уже непосредственно на экране. Так как устроен тепловизор и по какому принципу он работает?

Тепловизор работает по принципу бесконтактного замера. Он реагирует на инфракрасное излучение объектов. Такое ИК излучение есть у всех предметов, чья температура выше абсолютного нуля. И поэтому чем предмет теплее, тем больше будет его излучение. Прибор же регистрирует эти излучения и выводит их на дисплей. Так в общих словах можно описать как работает тепловизор.

Если же разбирать устройство тепловизора более подробно, то его можно сравнить со сканером, ориентирующимся на электромагнитные реакции объектов. Матричный приемник ИК излучения является основным элементом прибора. После фиксации сигнала он переводится в электронный и затем передается на дисплей в виде электронного изображения. Такое изображение называется термограмма. Это изображение содержит в себе обработанные данные об инфракрасном излучении всех предметов. Визуально оно представлено в виде изображения с различными градациями цвета. Этот цвет и обозначает интенсивность излучения. Эксперт уже может просто взглянув на дисплей определить приблизительно проблемы и дефекты здания.

В зависимости от области применения уже существуют различные виды тепловизоров со своими особенностями. Иногда от модели зависит и на какое расстояние работает тепловизор. В нашей независимой лаборатории мы используем профессиональные измерительные приборы, которые проходят все необходимые проверки и настройки для того, чтобы давать только точные результаты.

Что может стать поводом для проверки здания тепловизором?

Для того, чтобы понять зачем необходима тепловизионная проверка, нужно выяснить, с какими проблемами может столкнуться человек. Чаще всего эту проверку проводят при разнице в показаниях температур в помещениях. Если вы замечаете, что даже при исправной работе отопительных приборов у вас недостаточно тепло, то это может стать причиной для данной проверки. Различные дефекты в стенах, щели у окон или же зазоры в кровле. Все это может также в дальнейшем приводить к разрушению имущества или другим проблемам.

Современные приборы постоянно совершенствуются и модернизируются. Они уже способны не только наглядно показать тепловизионную карту на экране, но и подсчитать точную разницу температур. Такая функция незаменима при проверке прочности конструкции дома. Как было сказано раньше, такой прибор может использоваться для различных целей. Можно выявить как щели, так и неисправности в вентиляции или трубопроводе.

Условия для проведения тепловизионной проверки

Как и у любой другой проверки проверка дома тепловизором тоже имеет свои условия, которые следует соблюдать:

  • Для наиболее точных результатов все измерения следует проводить или до восхода солнца или с закатом. Все дело в том, что солнце нагревает воздух и тем самым разница температур уменьшается. В этом случае проверка тепловизором даст более искаженные результаты.
  • Существуют и предписания для разницы в температуре. Для проведения исследования необходимо, чтобы разница между температурой в помещении и вне его была не меньше 10 градусов Цельсия. Таким образом прибор наиболее точно сможет зафиксировать показания.
  • Внешние показатели также важны для результатов исследования. Влажность воздуха и сила ветра способны повлиять на итоги проверки. При проведении замеров приборов сила ветра не должна превышать 2 метра в секунду. Повышенная влажность негативно влияет на качество работы тепловизора, поэтому выбирайте время, когда воздух на улице максимально сухой.
  • Помещения, в которые будет проверка лучше всего оставлять закрытыми. Это стабилизирует температуру и предотвратит движения тепловых масс.
  • Перед тем, как проверить дом тепловизором также учитывайте качество функционирования отопительной системы. Перепады мощности могут повлиять на все показания.
  • Поздняя осень и зима идеальны для такой проверки. Разница температур дает обнаружить даже самые маленькие дефекты, вызывающие проблемы с теплом.

Если все условия были соблюдены, то вы можете не беспокоиться о точности результатов. Наши специалисты в кратчайшие сроки проведут все необходимые замеры и расчеты, а вы получите официальный отчет проверки со всеми результатами.

Какие преимущества дает использование тепловизора?

Сейчас использование тепловизоров для различных исследований очень распространено. Все потому, что этот прибор не только очень удобный, но и обладает рядом уникальных функций, необходимых для различных аналитических работ. Специалисты используют этот прибор при различных проверках как на производствах, так и в частных домах. Этот вид диагностики является очень эффективным и максимально точно дает представление о состоянии отопительной системы. Также позволяет выявить различные дефекты. Причинами утечки тепла могут быть не только трещины или неисправность систем отопления. При неправильно установленных оконных системах между рамой и стеной могут образоваться зазоры, через которое тепло и выветривается. Помимо этого, все этом может стать причиной повышенной влажности в доме или разрушений. Ведь даже маленькая трещинка со временем может увеличиться и стать уже большой проблемой. А этот прибор уже на первоначальном этапе поможет заметить дефект, и вы сможете с легкостью его ликвидировать.

Благодаря термограмме можно непосредственно наблюдать результаты в виде тепловой карты на дисплее. И поэтому тепловизор для проверки тепла можно использовать не только внутри помещения. Проведение исследования снаружи поможет наиболее полно и точно составить картину ситуации и обнаружить все утечки. Только в этом случае необходимо обратить внимание на возможность погрешностей.

Вот вы провели это исследование и обнаружили дефекты, что же дальше? По результатам проверки наши эксперты-экологи проведут консультацию для вас, и вы будете знать как устранить обнаруженные нарушения. Также может быть выявлено, что нарушения были допущены еще на этапе строительства. Тогда с нашими результатами проверки вы можете подать жалобу на застройщика или ЖКХ.

Как работает тепловизор: аналитика внутренней части здания

Для достижения наилучших точных результатов следует проверить тепловизором именно циркуляцию во внутренней части помещения. Из-за того, что при исследовании наружных поверхностей могут быть большие погрешности именно внутренние измерения дают точные результаты. В данном случае процесс тепловизионной проверки включает в себя проверку всей внутренней конструкции здания. Также при проверке балконов, крыш или фасадов рекомендуется выбрать именно внутренний способ проверки, так как он не дает таких погрешностей в измерениях. Погрешность при наружном сканировании связана больше всего с постоянной циркуляцией воздуха. Именно из-за этого показатели все время меняются и нельзя найти точное значение. Даже в безветренную погоду естественная циркуляция все равно происходит, чего мы не наблюдаем в закрытых помещениях.

Такая проверка протечки тепловизором может выявить различные причины перепадов температуры в здании. Существуют холодные мосты, то есть особые места в помещении, где не удерживается тепло из-за повышенной теплоотдачи. В помещениях с таким явлением часто можно заметить повышенную влажность и сырость. Все это становится причиной появления плесени, которая опасна для здоровья. Со временем все это приводит к более серьезным последствиям и порче имущества. Не стоит забывать, что плохие условия в доме влияют и на качество жизни человека. Так что необходимо заняться устранением не только потери тепла, но и повышенной влажности и различных дефектов.

Читайте также:  Какие документы нужны для работы охранником

Если вы почувствовали, что у вас дома холодно, но все системы работают исправно, то не откладывайте обращение к специалистам. В нашей лаборатории вы не только можете заказать исследование тепловизором, но и проконсультироваться со специалистами.

Тепловизор что это? Его назначение, характеристики и выбор

Для контроля распределения температуры поверхности различных объектов используют специальное устройство – тепловизор.

Эти приборы оборудованы экраном, на котором отображается исследуемая поверхность, раскрашенная в различные цвета.

Каждый из них соответствует определенной температуре.

Тепловизор используют для решения задач широкого спектра, в некоторых случаях этот измерительный инструмент является незаменимым.

Назначение тепловизора и принцип действия

Сферы применения тепловизоров очень обширны:

Прибор используется для диагностики различных заболеваний, в том числе при поиске злокачественных опухолей, в нейрохирургии.

• Машиностроение и металлургия – применяется для контроля протекания сложных термических процессов.

• ЖКХ – контроль состояния жилых помещений, при поиске повреждений водопровода, для оценки степени изношенности зданий.

• Строительство – для поиска утечек тепла в зданиях, оценки степени прогрева элементов систем отопления.

• МЧС – для поиска пострадавших.

Спасательные службы часто прибегают к помощи тепловизора, когда требуется найти людей или животных в местах крушения зданий и при возникновении подобных ситуаций.

Также прибор помогает пожарным при поиске очага возгорания, местонахождения открытого огня.

Используются для идентификации противника в условиях недостаточной видимости.

Усовершенствованные варианты тепловизоров встраиваются в системы наведения.

Принцип работы тепловизора основан на приеме инфракрасного спектра излучения, исходящего от любого нагретого объекта.

Излучение улавливается оптической системой прибора, после чего фокусируется на приемнике, конвертирующем визуальный аналоговый сигнал в электрический.

Как правило, он выражается в виде изменения напряжения или сопротивления в цепи приемника.

Далее сигнал преобразуется электроникой в изображение, которое выводится на дисплей в виде спектрозональной картинки.

Иными словами, человеческий глаз получает возможность увидеть инфракрасное излучение, которое он не способен воспринимать при нормальных условиях.

Сама же спектрозональная картинка – цветное изображение объекта, которое позволяет оценить распределение температуры по его частям.

В этом случае темные цвета, например, синий, свидетельствуют о низкой температуре, а яркие, вроде красного или желтого, соответствует высокой.

Устройство и характеристики

Конструкция большинства тепловизоров ограничивается наличием следующих элементов:

• Корпус с элементами управления, например, кнопками.

• Объектив с защитной крышкой и органом фокусировки изображения.

Последний, в большинстве случаев, имеет вид поворотного кольца, как на фотоаппаратах.

• Электронная система и программное обеспечение.

• Система охлаждения матрицы (для моделей с высокой чувствительностью).

Основные характеристики прибора:

• Угол и дальность обзора.

• Параметры матрицы: разрешение, порог температуры, погрешность, четкость изображения.

• Функциональность: наличие подсветки, лазерный указатель, возможность цифрового масштабирования, наличие и объем встроенной памяти для хранения результатов измерений, возможность переноса данных на ПК.

К тепловизионному оборудованию применяются следующие государственные стандарты:

• ГОСТ Р 8.619–2006 – методика проверки приборов.

• ГОСТ 53466-2009 – технические требования к медицинским тепловизорам.

Материал

Корпус большинства моделей тепловизоров изготавливается из ударопрочного пластика с резиновыми накладками для удобства удержания, является либо влагозащищенным, либо полностью водонепроницаемым.

Дешевые модели, как правило, вовсе не имеют серьезной защиты от негативного воздействия окружающей среды.

Объективы в большинстве случаев изготавливают из германия с тонкопленочным покрытием, оптимизирующим пропускание света.

Линзы из этого материала работаю в диапазонах длин волн 3 – 5 и 8 – 14 микрон.

Оптическое стекло не используется по причине его неспособности пропускать инфракрасное излучение в требуемом диапазоне.

Однако, при работе с прибором следует учитывать, что повышение температуры влияет на прозрачность германия.

Если повысить температуру до 100°, этот показатель упадет вдвое от изначального.

Размеры и вес

Габариты и вес тепловизоров зависят от их типа, количества дополнительного функционала и оборудования, а также размеров матрицы и наличия системы охлаждения.

Так размеры простеньких переносных моделей сравнимы с фотоаппаратом, их вес начинается от 500 – 600 г до 2 кг.

Класс защиты тепловизоров

Практически все тепловизоры имеют защищенный от воздействия негативных факторов корпус, степень защиты которого определяется международным стандартом с буквами IP и двумя цифрами.

Первая цифра (от 0 до 6) указывает на защиту от посторонних предметов, а вторая (от 0 до 9) – на устойчивость к воздействию воды.

Например , тепловизор с классом IP67 полностью защищен от проникновения пыли и сохраняет работоспособность даже после кратковременного погружения в воду на глубину до 1 метра.

Разрешающая способность

Важность разрешающей способности инфракрасного датчика кроется в степени детализации изображения:

• Базового уровня: до 160х120 пикселов.

• Профессиональные: 160х120 – 640х480 пикселов.

• Экспертного класса – более 640х480 пикселов.

Калибровка, поверка и погрешность

Измерительный тепловизор, согласно стандартам, принятым в метрологии, проверяется на работоспособность не реже, чем раз в год.

Поверка подразумевает под собой следующие действия:

• Осмотр корпуса прибора, его опробование и проверка во всех режимах работы.

• Замер углового разрешения.

• Проверка диапазона измеряемых температур.

• Определение максимальной температурной чувствительности и неравномерности чувствительности по полю.

• Определение сходимости результатов.

Измерительные тепловизоры должны подвергаться периодической калибровке.

Современные модели оснащаются специальной шторкой, которая надвигается на матрицу.

По ее известной температуре и производится калибровка.

Современные матрицы выполняются в виде терморезисторов, имеют высокое разрешение (вплоть до сотых градуса).

В технических характеристиках измерительных моделей обязательно указывается погрешность (точность), которая, как правило, находится в пределах 2% или 2°.

Виды тепловизоров и цена

Приборы классифицируются по функциям, которые они выполняют:

• Наблюдательный тепловизор – создает на экране картинку теплового излучения, преобразованного в видимый световой спектр.

• Измерительный тепловизор – работает, как и наблюдательный тип прибора, но дополнительно точкам светового сигнала присваивает температурные значения.

Иными словами, позволяет оценить температурное распределение на участке исследования.

• Визуальный пирометр – отдельная группа приборов, которые позволяют зрительно выявить зоны, где температура отклонена в какую-либо сторону от нормальной.

По типу исполнения прибор может быть:

• Переносной тепловизор– компактные модели, корпус которых оснащен ручкой для удобного удержания.

• Стационарный тепловизор – имеет несколько большие габариты, чем предыдущий вариант.

Либо оснащается креплениями для установки на различные конструкции, либо сам являются частью какого-либо оптического прибора.

По назначению тепловизор бывает:

• Строительный – используется для поиска тепловых потерь зданий.

Их измерительный диапазон – до 350°С.

Стоимость начинается от 50 тыс. рублей.

Популярен также среди охранных агентств.

Зачастую имеет встроенный дальномер.

Представляет собой ручной, либо нашлемный монокуляр для наблюдения.

Простейшая гляделка для охотника стоит в районе 40 тыс. рублей.

Среди разновидностей можно выбрать тепловизионные прицелы и бинокли, цена которых превышает 200 тыс. рублей.

Относится к самым точным тепловизионным приборам.

Используется преимущественно на масштабных предприятиях для контроля температурного режима технологического оборудования.

Оснащаются ИК-датчиками с высокой чувствительностью и полноцветными большими дисплеями.

Их температурный диапазон – более высокий.

Существуют высокотемпературные приборы, где этот показатель превышает 1000°С.

Стоимость качественных моделей более 1 млн. рублей.

• Военный – используется для обнаружения вражеских войск и техники в условиях недостаточной видимости.

Стоит армейский прибор от 150 тыс. рублей.

• Медицинский – применяется при поиске заболеваний и дефектов в человеческом теле, для которых характерно локальное изменение температуры, например, опухолей.

Как правило, выпускается в стационарном исполнении на различных подставках с возможностью прямой передачи изображения на ПК.

Стоимость – от 500 тыс. рублей.

Применяется для домашних нужд в несложных эксплуатационных условиях.

Стоимость – от 20 тыс. рублей.

К бытовому также можно отнести так называемый мини-тепловизор – очень компактный прибор, который подключается к смартфону.

Его еще называют мобильный тепловизор.

Он использует экран и источник питания телефона, а также специально разработанное ПО для вывода температурной картинки неплохого качества.

Лазерный тепловизор – ошибочное название пирометра с лазерным целеуказателем.

В отличие от тепловизионной аппаратуры, пирометр представляет собой прибор для дистанционного (бесконтактного) измерения температуры поверхности тел.

Иными словами, на его экране отображается лишь показатель температуры точки, на которую направлен встроенный лазер.

Как выбрать тепловизор?

При выборе тепловизора необходимо ориентироваться на следующие параметры:

• Диапазон измеряемых температур – для бытовых нужд подойдет вариант с параметром от 0°С до +350°С.

• Разрешение инфракрасного-детектора – чем оно выше, тем более детальной будет картинка.

• Термочувствительность – чем ниже этот показатель, тем выше точность результатов.

• Условия эксплуатации и класс защиты – для бытовых и строительных нужд подойдет прибор, способный работать при повышенной влажности до 95% и температуре -20°С — +50°С.

• Наличие дополнительных функций – подсветка, цифровая камера, лазерный целеуказатель, компас, модули GPS, Bluetooth, Wi-Fi.

• Наличие дополнительных объективов.

Широкоугольные применяются там, где требуется исследование протяженного объекта, а телескопические – для получения четких изображений на большом удалении.

• Эргономика и хранение данных.

Преимущество отдается приборам, способным не только сохранять картинку в формате JPEG, но и отражать информацию по температуре.

Еще один важный показатель, на который следует обратить внимание – способ отображения данных на экране, который выражается в следующих режимах:

• Full IR – полноэкранная инфракрасная картинка.

• Picture-in-Picture – картинка в картинке (обычная фотография окружает тепловое изображение).

• Alpha Blending – наложение слоев тепловой картины и обыкновенной фотографии.

• IR/Visible Alarm – изображение, как на обыкновенном фотоаппарате, но места, где температура превышает пределы заданного диапазона, подсвечены определенным цветом.

• Full Visible Light – обычные фотоснимки.

Что нужно знать о тепловизорах?

Следует отметить, что хороший прибор, который соответствует даже самым минимальным требованиям, не может быть дешевым.

При этом все же можно сэкономить и купить для своих нужд недорогой китайский тепловизор, стоимость которого часто не превышает 10 – 13 тыс. рублей.

Но надо понимать, что их качество исполнения и картинки могут быть весьма сомнительны.

Причина в том, что ИК – датчик дешевой тепловизионной аппаратуры нередко имеет настолько низкое разрешение, что на выходе может получиться размытая разноцветная картинка.

Все остальные характеристики, как правило, также не соответствуют действующим стандартам.

Поэтому в таких случаях остается опираться лишь на отзывы тех, кто уже приобрел аналогичный прибор.

Производители тепловизоров

Среди производителей тепловизионных приборов заслуженное внимание уделяется следующим:

Оцените статью
Добавить комментарий