Как устроен тепловизор

Тепловизор – устройство для наблюдения за распределением температуры наблюдаемой поверхности. Из этого определения вытекает, что тепловизор должен иметь температурный датчик (способный измерять распределение температуры по поверхности) и экран, на котором это распределение можно будет наблюдать.

История

Первые тепловизоры были разработаны и созданы в 30-х годах прошлого столетия и были оснащены электронно-вакуумными датчиками, работавшими на принципе изменения фотоэффекта материала мишени под действием инфракрасного излучения. Это очень похоже, на принцип действия электронно-лучевой трубки, только мощность луча электронов, «рисующего» изображение на экране, изменялась в зависимости от распределения тепловой «картинки», спроецированной с помощью специальной инфракрасной оптики внутри прибора.

Затем придумали твердотельные датчики, но они были точечными и для «сканирования» наблюдаемой поверхности применялась хитроумная система вращающихся зеркал, направляющих в каждый момент времени тепловой луч от определенной части изучаемого объекта на датчик. Эта система отличалась очень маленькой скоростью смены изображений на экране и ни о каком «режиме реального времени» даже и не мечтали.

Конечно всё это занимало не мало места и имело большой вес, поэтому о мобильности не могло быть и речи.

С развитием полупроводниковых технологий точечные датчики стали объединять с начала в линейки, а затем и в двумерные массивы. Современные версии таких массивов очень похожи на матрицы в цифровых фотоаппаратах, только составленные из теплочувствительных элементов. Само-собой размеры современных тепловизоров позволяют носить их с собой и пользоваться где угодно.

Подробнее «Как работает тепловизор»: http://ecotestexpress.ru/articles/kak_rabotaet_teplovizor/

Проблемы

Одной из основных проблем при создании тепловизора является подбор материалов для оптики. Ведь обычное оптическое стекло непрозрачно в среднем инфракрасном диапазоне. Для этого используют германий, который обладает хорошими характеристиками, но довольно дорог. Также используют различные композитные материалы, такие как халькогенидное стекло и даже полиэтилен. А в лабораториях для не очень длительного использования оптику изготавливают даже из обычной поваренной соли!

Другая проблема – это тепловые шумы, мешающие наблюдениям в инфракрасном диапазоне. И если для приборов ночного видения (а многие из них построены именно по принципу тепловизора) это может являться помехой только в редких случаях, то для более точных систем, требующих не только наблюдать распределение температуры по объекту, но и измерять ее с определенной точностью – это очень большая сложность.

Подробнее «Поиск утечек тепла в доме»: http://ecotestexpress.ru/articles/poisk_utechek_tepla/

Для уменьшения влияния шумов и повышения точности и диапазона измерения температуры применяют охлаждаемые матрицы, что конечно же существенно влияет на размер и цену прибора. Но если тепловизор устанавливают на летательный аппарат, например для наблюдения за пожарами или на автомобиль, то это вполне оправдано. А когда прибор индивидуальный – тогда на помощь приходят различные алгоритмы компьютерной обработки для уменьшения шумов. Что, как вы понимаете, тоже влияет на цену.

Применение

Сейчас тепловизоры применяются во многих областях нашей жизни – от интуитивно понятных до почти фантастических. Например, часто используются для определения некачественного монтажа электропроводки – ведь плохой контакт нагревается. Так же можно безошибочно определить области теплопотерь в доме и тем самым, избавившись от таких областей путем смены материала теплоизоляции, уменьшить затраты на отопление.

В военной промышленности тепловизоры применяются в приборах ночного видения, прицельных комплексах ударой авиации и бронетехники, системах наведения ракет и даже в тепловизионных прицелах для ручного стрелкового оружия.

При спасательных работах очень хорошие результаты тепловизоры показывают при поиске пострадавших среди завалов и обломков. Пожарные используют их для выявления очагов горения, анализа и поиска путей эвакуации.

А знаменитые инфракрасные телескопы, с помощью которых сделана масса открытий в астрономии, это ни что иное как тепловизор с оптической системой в виде телескопа. Также тепловизоры широко применяются в медицине и промышленности.В последнее время их стали применять в автомобилях для помощи водителю в контроле дорожной обстановки при ночном вождении и даже встраивать в смартфоны.

Итак, современный тепловизор – это очень высокотехнологичный и незаменимый прибор, который будет полезен как обычному человеку, так и промышленным предприятиям.

Источник: Независимая испытательная лаборатория «ЭкоТестЭкспресс» http://ecotestexpress.ru

Дата размещения: 18-03-2017, 20:11