Как работает тепловизор

Содержание статьи

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.

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.

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.

Читайте также:  Как человек узнает о начале землетрясения


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.


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!

Читайте также:  Как установить датчик движения для включения света

Как нужно правильно использовать тепловизор?

Тепловизионная диагностика – передовая технология, которая позволяет дистанционно определить потери тепла в здании, утечки в скрытых коммуникациях, а также чрезмерно нагревающиеся участки агрегатов и электропроводки. С помощью прибора можно самостоятельно оценить герметичность окон или состояние других конструкций, но при этом нужно точно знать, как правильно пользоваться тепловизором, чтобы получить достоверный результат.

Тепловизор – это оптический прибор, который фиксирует инфракрасное излучение и преобразует его в термограмму. На картинке разным цветом демонстрируется распределение температуры на поверхности объекта. Профессиональные модели способны различать отклонение температуры в 0,01 градуса.

Как правильно использовать тепловизор?

Работать с тепловизором следует при соблюдении таких условий:

  • в утреннее или вечернее время, когда отсутствует яркий солнечный свет;
  • разница температуры воздуха в помещении и на улице должна быть не меньше 10 градусов;
  • влажность воздуха должна быть минимальной, скорость ветра – не более 2 метров в секунду;
  • все двери должны быть закрытыми, чтобы исключить перемещение теплых масс.

Тепловизионная съемка проводится в такой последовательности:

  • Подготовка объекта к обследованию. Здание не должны закрывать автомобили или другие большие предметы. При обследовании частного дома он должен хорошо отапливаться в течение трех дней перед проверкой.
  • Предварительно замеряется температура воздуха снаружи и внутри строения, а также его влажность.
  • Настройка прибора. Устанавливается верхний и нижний температурный предел, диапазон термозахвата и уровень теплозащиты.
  • Сканирование наружных поверхностей строительной конструкции – фасада, окон, кровли, фундамента.
  • Все комнаты обследуются по направлению движения часовой стрелки. Исходной точкой является входная дверь. Если в доме несколько уровней, то съемку проводят, начиная с первого этажа.
  • В результате съемки получают термограммы – картинки, на которых высокая температура показана ярким оранжево-красным цветом, а холодные участки – голубым и синим цветом.
  • Расшифровка результатов, составление списка дефектов и подготовка рекомендаций по устранению выявленных недостатков и повышению энергетической эффективности здания.

Как нужно оценивать теплопотери и проверить свой дом оборудованием?

Тепловидение позволяет абсолютно точно выявить отток тепловой энергии и приток холодного воздуха на всех элементах строительной конструкции:

  • в фундаменте и стенах;
  • в кровле и полу;
  • через дымоходы и вентиляцию.

Чтобы получить максимально точный результат и правильно оценить теплопотери, специалисты рекомендуют проводить проверку не только снаружи здания, а внутри помещения.

Самым правильным решением является привлечение к работе опытных профессионалов – компания «Тепловизов» выполнит тепловизионное обследование дома любой этажности и масштаба в сжатые сроки и с предоставлением подробного заключения.

Тепловизионные прицелы и приборы: как это работает

Тепловизор – это устройство, которое способно получить изображение в инфракрасном диапазоне, причем в так называемом дальнем инфракрасном диапазоне с длиной волн от 7,5 до 14 мкм. Это принципиальная разница тепловизоров от других инфракрасных приборов, таких как приборы ночного видения. Дело в том, что инфракрасный диапазон волн электромагнитного спектра имеет более высокую длину, чем диапазон, видимый человеческому глазу.

Особенностью инфракрасного диапазона является то, что в воздухе инфракрасные волны распространяются неравномерно: волны с одной длиной поглощаются, другие же могут не поглощаться вовсе. Те участки инфракрасного диапазона, где волны не поглощаются атмосферой, называются окнами прозрачности атмосферы. В этих диапазонах и работают инфракрасные приборы, в основном их подразделяют на два типа:

– дальний инфракрасный диапазон от 8 до 14 мкм;

– ближний инфракрасный диапазон 3–5 мкм, он расположен ближе к видимому спектру.

В ближнем инфракрасном диапазоне распространяется в основном отраженное излучение, причем солнце, звезды и другие источники электромагнитного излучения светятся не только в видимом диапазоне, но и в инфракрасном, иногда даже более ярко. Поэтому приборы ночного видения позволяют фиксировать изображение ночью так же хорошо, как днем. Однако приборы, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, не являются тепловизионными. Как уже говорилось выше, они фиксируют лишь отраженные инфракрасные волны, поэтому могут подвергаться засветке при интенсивном отраженном излучении или не показывать ничего при полной темноте, когда нет ни одного источника излучения данного диапазона.

С тепловизорами дело обстоит иначе. Тепло – это форма энергии, которая может накапливаться, передаваться и излучаться. Таким образом, любое нагретое тело обладает электромагнитным излучением, называемым тепловым. Диапазон этих волн наиболее близок именно к дальнему инфракрасному диапазону, причем распределение энергии излучения тела по спектру зависит от температуры. При повышении температуры спектральная область излучения смещается в фиолетовую сторону, а при 100 °С тело начинает раскаляться, и появляется излучение, которое становится видимым даже человеческому глазу.

В связи с этим тепловизионные приборы преобразуют тепловое излучение от объектов и местности в видимое изображение и способны давать результат даже в полной темноте. Регистрируемое тепловое излучение является двухмерным, поэтому на дисплее тепловизора изображение визуализируется как черно-белое или “псевдоцветное”, где тот или иной цвет будет соответствовать той или иной фиксируемой температуре объекта.

Устройство и принцип действия тепловизора

Техническое устройство и принцип действия тепловизора очень похожи на устройство обычного фотоаппарата. Инфракрасное излучение от нагретых предметов проходит через фокусирующую оптику и фиксируется инфракрасным сенсором (матрицей), далее полученное изображение поступает в цифровой электронный блок, где оно обрабатывается и выводится на экран дисплея.

Электромагнитные волны инфракрасного диапазона распространяются в соответствии с законами оптики, поэтому фокусирующая система тепловизора собирает эти волны и фокусирует их на инфракрасный сенсор, так же как и обычная оптическая линза. Фокусирующая оптика имеет важную характеристику – угол обзора. Чем больше этот угол, тем большая часть наблюдаемой сцены попадает на экран дисплея, но вместе с тем снижается детализация изображения.

Инфракрасный сенсор или чип по своему устройству напоминает матрицу фотоаппарата, поскольку характеризуется разрешающей способностью, которая указывается в количестве пикселей. Чем выше разрешение, тем более детализированное изображение получается. Разрешающая способность подобных датчиков ниже, чем у оптических, примерно 160х120 или 320х240 пкс. У наиболее современных моделей разрешение может составлять до 1024х768 пкс.

Очень важной характеристикой инфракрасного сенсора является динамический диапазон. Это диапазон температур, в пределах которого все объекты с такими температурами будут отображаться на дисплее.

Цифровой электронный блок обрабатывает полученное от инфракрасного сенсора изображение, убирает помехи и шумы, например вызванные собственным излучением воздуха, накладывает на изображение полезную информацию и различные данные, а также может выполнять ряд дополнительных функций (фото-, и видеозахват, выделение особо нагретых областей и т.д.)

Дисплей тепловизора тоже имеет ряд важных характеристик: диагональ, яркость и разрешение. Разрешение дисплея может не совпадать с разрешением инфракрасного сенсора, тогда итоговое изображение будет искажено. Например, если разрешение дисплея будет ниже инфракрасного сенсора – может пострадать детализация, если разрешение дисплея будет выше инфракрасного сенсора – станет заметным некорректное расстояние до объектов.

Необходимо заметить, что в работе тепловизионного оборудования есть своя специфика, например оно не дает изображения через стекло, воду или блестящие объекты, так как эти поверхности действуют как зеркала в системе.

Тепловизоры делятся на две категории: стационарные и переносные. Стационарные – это, как правило, тепловизоры третьего поколения, на основе матриц полупроводниковых приемников, для нормального функционирования которых часто используется азотное охлаждение.

Переносные – это наиболее современные тепловизоры, на базе неохлаждаемых микроболометров. Они более эффективны и во многом превосходят по функциональности стационарных собратьев.

Болометр – это тепловой приемник оптического излучения, который был изобретен в 1878 г. американским астрономом, физиком, пионером авиации Сэмюэлем Припонтом Лэнгли (1834–1936 гг.) Принцип действия прибора основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания его под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии.

Проще говоря, главным компонентом болометра является очень тонкая, затемненная для лучшего эффекта поглощения пластинка, проводящая электрический ток. Эта пластинка из-за своей малой толщины довольно быстро нагревается под воздействием электромагнитного излучения, и ее сопротивление повышается. На основе болометра базируется большинство современных тепловизоров.

Неохлаждаемые инфракрасные детекторы делятся на классы: микроболометры, ферроэлектрики и другие типы. В свою очередь, микроболометры делятся на два подкласса – это микроболометры на оксиде ванадия (VOx), используемые в основном в США, и микроболометры на аморфном кремнии (a-Si). Ферроэлектрики также подразделяются на два подкласса – использующие толстопленочную технологию (Thick Film BST) и тонкопленочную технологию (Thin Film PLZT). К другим типам неохлаждаемых инфракрасных детекторов можно отнести Poly-SiGe и приемники на солях свинца.

Микроболометры на оксиде ванадия более чувствительные и работают при более низких температурах, их используют, как правило, для измерительных приборов. Пожарным и спасательным подразделениям высокая точность получаемой температуры не так важна, как высокая частота снимаемой информации, и для этой роли идеально подходят микроболометры с аморфным кремнием. Ферроэлектрики же значительно проигрывают микроболометрам.

Тепловизор является довольно дорогостоящим оборудованием, около 90% стоимости прибора приходятся на объектив и инфракрасный сенсор. Производство неохлаждаемых инфракрасных чувствительных элементов – очень наукоемкий и высокотехнологичный процесс. А в объективах используются редкие и дорогие материалы, такие как германий (Ge). В отличие от стекла германий обладает прозрачностью в инфракрасной области спектра, поэтому металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики. Именно поэтому в мире существует немного производителей, которые могут себе позволить содержать такое производство.

Читайте также:  Оборудование для трансформаторных подстанций

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