Как работает тепловизор?

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.

Тепловизор. Инфракрасная термография. Принцип работы и устройство тепловизора.

Инфракрасная Термография

Инфракрасная термография – это наука использования электронно – оптических устройств для регистрации и измерения излучения и сопоставления его с температурой поверхностей. Излучение – это передача тепла в виде лучистой энергии (электромагнитных волн) без промежуточной среды, используемой для передачи. Современная инфракрасная термография использует электронно-оптические устройства для измерения потока излучения и вычисления температуры поверхности обследуемых конструкций или оборудования.

Люди всегда могли чувствовать инфракрасное излучение. Нервные окончания человеческой кожи могут регистрировать изменения температуры величиной ±0,009°C (0,005°F). Несмотря на свою высокую чувствительность, нервные окончания человека совершенно не подходят для неразрушающего теплового контроля.

Даже если бы люди обладали такой же способностью чувствовать тепло, как животные, которые могут находить теплокровную добычу в темноте, все равно потребовался бы более совершенный инструмент для обнаружения тепла. Поскольку люди имеют физиологические ограничения способности чувствовать тепло, были разработаны сверхчувствительные к тепловому излучению механические и электронные устройства. Эти устройства стали обычными для проведения теплового контроля при решении бесчисленного количества задач.

История развития инфракрасной технологии

Слово «инфракрасный» означает «за красным», что указывает на место, которое занимают эти длины волн в спектре электромагнитного излучения. Термин «термография» происходит от двух корней, которые означают «температурное изображение». Корни термографии уходят к немецкому астроному, сэру Вильяму Гершелю, который в 1800 г. проводил эксперименты с солнечным светом.

Тепловое изображение остаточного тепла, переданного рукой при прикосновении к поверхности окрашенной стены, легко обнаружить с помощью тепловизора.

Гершель открыл инфракрасное излучение, когда пропускал солнечный свет через призму, и располагал чувствительный ртутный термометр на различных цветах для измерения температуры. Гершель обнаружил, что при переходе за красный цвет в область, известную как «невидимое тепловое излучение», температура повышалась. «Невидимое тепловое излучение» лежало в области электромагнитного спектра, которая сейчас называется инфракрасным излучением. оно так же является электромагнитным излучением.

Через двадцать лет, немецкий физик Томас Зеебек открыл термоэлектрический эффект. Это привело к открытию итальянским физиком Леопольдо Нобили термобатареи на основе ранних версий термопар, в 1829 г. Это простое контактное устройство основано на следующем явлении. При изменении температуры между двумя разнородными металлами появлялась разность потенциалов. Партнер Нобили, Македонио Меллони, вскоре превратил термобатарею в термостолбик (последовательное расположение термобатарей) и сфокусировал на нем тепловое излучение таким образом, что смог обнаруживать тепло тела с расстояния 9,1 м (30 футов).

В 1880 г., американский астроном Сэмюел Лэнгли использовал болометр для обнаружения тепла тела коровы с расстояния более 300 м (1000 футов). В болометре измеряется не разность потенциалов, а изменение электрического сопротивления, связанное с изменением температуры. Сын сэра Вильяма Гершеля, сэр Джон Гершель, используя устройство, называемое эвапорографом, получил первое инфракрасное изображение в 1840 г. формирование теплового изображения происходило за счет различной скорости испарения тонкой пленки масла, и его можно было увидеть в отраженном свете.

Тепловизор – это устройство, которое получает тепловое изображение в инфракрасной области спектра без прямого контакта с оборудованием. См. рис. 1-1.

Рис. 1-1. Тепловизор – это прибор, который получает тепловое изображение в инфракрасной области спектра без непосредственного контакта с оборудованием.

Первые модели тепловизоров были построены на фоторезистивных приемниках излучения. С 1916 по 1918 гг. американский изобретатель Теодор Кейс экспериментировал с фотосопротивлениями для получения сигнала не за счет нагрева, а благодаря прямому взаимодействию с фотонами. В результате был получен более быстрый, более чувствительный приемник излучения на основе эффекта фотопроводимости. В течение 1940-1950-х гг. развитие тепловизионной технологии было связано с возрастающим применением для военных целей. Немецкие ученые обнаружили, что при охлаждении фоторезистивного приемника излучения, его характеристики улучшаются.

Тепловизоры для невоенных целей применялись не только до 1960-х гг. Хотя ранние тепловизионные системы были громоздкими, медленными, имели низкую разрешающую способность, их использовали в промышленности для обследования систем передачи и распределения электроэнергии. В 1970-х гг. достижения в области военных применений привели к появлению первых переносных систем, которые можно было использовать для диагностики зданий и неразрушающего контроля.

В 1970-х гг. тепловизионные системы были прочными и надежными, однако качество изображений было низким по сравнению с современными тепловизорами. К началу 1980-х гг., тепловидение широко применялось в медицине, в основных отраслях промышленности, а так же для обследования зданий. Тепловизионные системы калибровались таким образом, чтобы можно было получать полностью радиометрические изображения, чтобы радиометрические температуры можно было измерить по всему изображению. Радиометрическое изображение – это тепловое изображение, содержащее рассчитанные значения температур для всех точек на изображении.

Первые тепловизоры отображали тепловизионное изображение с помощью черно-белой электронно-лучевой трубки. Запись изображения можно было осуществлять только с помощью фотографии или магнитной ленты.

На замену сжатому или сжиженному газу, который использовался для охлаждения тепловизоров, пришли более надежные улучшенные устройства охлаждения. Так же были разработаны и широко применялись менее дорогие тепловизионные системы на основе пировидиконов (пироэлектрических видиконных трубок). Хотя они не были радиометрическими, тепловизионные системы на основе пировидиконов имели небольшой вес, были переносными и работали без охлаждения.

В конце 1980-х гг. военные сделали доступными для широкого применения матричные приемники излучения (матрицы в фокальной плоскости, FPA). Матрицы в фокальной плоскости состоят из массива (обычно прямоугольного) инфракрасных приемников излучения, расположенных в фокальной плоскости объектива. См. Рис. 1-2.

Рис. 1-2. Матричный приемник излучения (матрица в фокальной плоскости, FPA) – это устройство получения изображения, состоящее из массива (обычно прямоугольного) чувствительных к излучению пикселей, расположенных в фокальной плоскости объектива.

Это был значительный прогресс по сравнению со сканирующими приемниками излучения, которые использовались с самого начала. Это привело к повышению качества изображения и пространственного разрешения. Типичные матричные приемники излучения современных тепловизоров имеют размер от 16х16 до 640х480 пикселей. Таким образом, пиксель является самым маленьким отдельным элементом матричного приемника излучения, который может улавливать инфракрасное излучение. Для специальных задач существуют приемники излучения, размер которых превышает 1000х1000 элементов. Первое число представляет собой количество вертикальных колонок, а второе – количество горизонтальных линий, отображаемых на дисплее. Например, матрица размером 160х120 элементов в сумме имеет 19200 пикселей (160 пикселей х 120 пикселей = 19200 пикселей всего).

Развитие технологии матриц в фокальной плоскости, использующих различные типы приемников излучения, далеко шагнуло, начиная с 2000 г. Длинноволновые тепловизоры – это тепловизоры, которые чувствительны к инфракрасному излучению в диапазоне длин волн от 8 до 15 мкм. Микрон (мкм) – это единица измерения длины, равная одной тысячной миллиметра (0,001 м). Средневолновые тепловизоры – это тепловизоры, чувствительные к инфракрасному излучению в диапазоне длин волн от 2,5 мкм до 6 мкм. В настоящее время существуют как длинноволновые, так и средневолновые полностью радиометрические тепловизионные системы, часто с функцией наложения изображений и температурной чувствительностью 0,05 °С (0,09°F) и менее.

За прошедшее десятилетие стоимость таких систем снизилась больше чем в десять раз, а качество значительно повысилось. Кроме того, значительно возросло использование программного обеспечения для обработки изображений. Практически все современные инфракрасные системы используют программное обеспечение для облегчения анализа и подготовки отчетов. отчеты можно быстро создать и отправить в электронном виде через интернет, либо сохранить в одном из широко используемых форматов, таких, как PDF, а так же записать на одном из цифровых устройств хранения данных различных типов.

Принципы работы тепловизоров

Полезно иметь общее представление о том, как работают тепловизионные системы, поскольку для термографистов чрезвычайно важно учитывать пределы возможностей оборудования.

Это позволяет более точно выявлять и анализировать возможные проблемы. Тепловизоры предназначены для регистрации инфракрасного излучения, которое испускается объектами. См. Рис. 1-3. Объект обследуется с помощью тепловизора.

Инфракрасное излучение фокусируется с помощью оптики тепловизора на приемнике излучения, который выдает сигнал, обычно в виде изменения напряжения или электрического сопротивления. Полученный сигнал регистрируется электроникой тепловизионной системы. Сигнал, который дает тепловизор, превращается в электронное изображение (термограмму), которое отображается на экране дисплея. Термограмма – это изображение объекта, обработанное электроникой для отображения на дисплее таким образом, что различные градации цвета соответствуют распределению инфракрасного излучения по поверхности объекта. Таким образом, термографист может просто увидеть термограмму, которая соответствует тепловому излучению, приходящему с поверхности объекта.

Рис. 1-3. Объект обследуется с помощью тепловизора. Назначение тепловизора – регистрация инфракрасного излучения, испускаемого объектом

Термограммаэто обработанное электроникой изображение на дисплее, где различные градации цвета соответствуют распределению инфракрасного излучения по поверхности объекта.

Компоненты тепловизора

Читайте также:  Как делается печать на пластиковых ручках

Обычный тепловизор имеет несколько общих для всех подобных приборов компонентов, включающих объектив, крышку объектива, дисплей, приемник излучения и обрабатывающую электронику, органы управления, устройства хранения данных, а так же программное обеспечение для обработки данных и создания отчетов. Эти компоненты могут изменяться в зависимости от типа и модели тепловизионной системы. См. Рис. 1-4.

Объективы. Тепловизоры имеют как минимум один объектив. Объектив тепловизора собирает инфракрасное излучение и фокусирует его на приемнике излучения. Приемник излучения выдает сигнал и создает электронное (тепловое) изображение или термограмму. Объектив тепловизора используется для того, чтобы собрать и сфокусировать приходящее инфракрасное излучение на приемнике излучения. объективы большинства длинноволновых тепловизоров изготовлены из германия. Пропускание объективов улучшается за счет тонкопленочных просветляющих покрытий.

Из-за постоянной необходимости экономить энергоресурсы, муниципалитеты и правительственные агентства производят авиационную инфракрасную съемку с помощью военных авиационных тепловизионных систем. Такая съемка необходима для того, чтобы общины, жители и коммерческие организации могли получить информацию о тепловых потерях в зданиях.

Рис. 1-4. Обычные тепловизоры имеют несколько общих компонентов, к которым относятся объектив, крышка объектива, дисплей, органы управления и ручка с ремешком.

Так же тепловизоры обычно имеют футляр для переноски и хранения прибора, программного обеспечения и другого вспомогательного оборудования для использования в полевых условиях.

Дисплеи. Тепловое изображение отображается на жидкокристаллическом дисплее (ЖКД), расположенном на тепловизоре. Дисплей должен иметь большой размер и высокую яркость, чтобы изображение на нем можно было легко увидеть в различных условиях освещенности в различных местах работы. На дисплее часто отображается дополнительная информация, такая как уровень заряда аккумулятора, дата, время, температура объекта (в °F, °C, или K), видимое изображение и цветовая шкала температур. См. Рис. 1-5.

Рис. 1-5. Тепловое изображение отображается на жидкокристаллическом дисплее (ЖКД) тепловизора.

Приемник излучения и схемы обработки сигнала. Приемник излучения и схемы обработки сигнала используются для превращения инфракрасного излучения в полезную информацию. Тепловое излучение от объекта фокусируется на приемнике излучение, который обычно изготовлен из полупроводниковых материалов. Тепловое излучение генерирует измеряемый сигнал на выходе приемника излучения. Сигнал обрабатывается электронными схемами внутри тепловизора, чтобы на дисплее прибора появилось тепловое изображение.

Органы управления. С помощью органов управления можно выполнить разнообразные электронные настройки для улучшения теплового изображения на дисплее. В электронном виде изменяются такие настройки, как диапазон температур, тепловой уровень и диапазон, цветовая палитра и настройки слияния изображения. Так же можно установить значение коэффициента излучения и отраженной фоновой температуры. См. Рис. 1-6.

Рис. 1-6. С помощью органов управления можно изменить значение необходимых переменных, таких как диапазон температур, уровень и ширина диапазона, а так же другие настройки.

Устройства хранения данных. Электронные цифровые файлы, содержащие тепловые изображения и дополнительные данные, сохраняются на различных типах электронных карт памяти или устройств хранения и передачи данных. Многие инфракрасные тепловизионные системы так же позволяют сохранять дополнительные голосовые и текстовые данные, а так же соответствующее видимое изображение, полученное с помощью встроенной камеры, работающей в видимом спектре.

Программное обеспечение для обработки данных и создания отчетов. Программное обеспечение, которое используется с большинством современных тепловизионных систем, является функциональным и удобным для пользователя. Цифровые тепловые и видимые изображения импортируются на персональный компьютер, где их можно просмотреть с использованием различных цветовых палитр, произвести другие настройки всех радиометрических параметров, а так же воспользоваться функциями анализа. Обработанные изображения можно вставить в шаблоны отчетов и либо отправить на принтер, либо сохранить в электронном виде, или отправить заказчику через интернет.

Применение тепловизора

Применение тепловизора – это быстро расширяющаяся область с почти не ограниченным потенциалом. Любой объект во вселенной излучает энергию, причём большая часть энергии приходится на невидимое человеческому глазу инфракрасное излучение. Принцип работы тепловизора основан на этом явлении: по интенсивности инфракрасного излучения можно не только разделять объекты разной природы или даже участки однородной на вид поверхности, но и определить многие их скрытые свойства.

Зачем нужен тепловизор военным?

В наше время применение тепловизор нашёл во многих сферах, важнейшей из которых, естественно, стало военное дело. Какое основное применение тепловизор находит в армии?

Одним из важнейших препятствий для военных операций всегда была ночь. Не лучше обстоят дела в условиях плохой видимости: в тумане, дыму, при снегопаде и других подобных явлениях, когда привычным образом наблюдение невозможно. Ранее для обнаружения противника в темноте в армии использовали так называемые приборы ночного видения, с которыми часто путают тепловизор. Однако, принцип работы тепловизора даёт ему значительные преимущства. Дело в том, что ПНВ улавливает видимый свет и усиливает сигнал и, таким образом, позволяет видеть при плохом освещении. Но, в отличие от тепловизора, такой прибор абсолютно бесполезен при плохой видимости – он просто сделает туман ярче – да и в полной темноте, например, в помещении ПНВ не покажет абсолютно ничего.

Как работает тепловизор? Принцип работы тепловизора основан на регистрации теплового излучения. Прибор не требует никакой, даже минимальной подсветки для работы. А поскольку все объекты, так или иначе, излучают тепло, применение тепловизоров в военном деле трудно переоценить. Для нужд армии выпускаются тепловизоры в виде биноклей, монокуляров, прицелов для оружия, ими оснащают различное оборудование, системы наведения и многое другое, ведь формат прибора и применение тепловизора при решении специфических задач критически важно для такого тепловизора. Как правило, приборы, используемые военными, имеют самые современные матрицы с высоким разрешением, обеспечивающие наилучшее качество изображения и высокую частоту смены кадров. Другой важной особенностью таких тепловизоров является возможность работы на больших дистанциях, для чего они всегда оснащаются мощной оптикой.

И если раньше приборы этого класса были доступны только военным, сейчас всё большую популярность набирают так называемые тепловизоры для охоты, устройства, которые используют профессиональные охотники, а также сотрудники охранных служб, детективные агентства и пр. По своим характеристикам, возможностям и принципу работы тепловизор для гражданского использования немногим уступает аналогу из арсенала военных и помогает значительно сократить время поиска дичи, особенно если речь идёт о ночном выслеживании. Применение тепловизора для охоты не ограничивается собственно охотой – так, например, его возможности позволяют обнаружить движущийся автомобиль на дистанции больше километра. Как правило, гражданские тепловизоры этого класса выпускаются в форме монокуляров, биноклей и прицелов для охотничьего оружия.

Медицинские тепловизоры

Другим важным аспектом человеческой деятельности всегда была медицина. Применяются тепловизоры и здесь. Температура нашего тела – отличный показатель общего здоровья. Изменение температуры, как известно, сигнализирует о неполадках в работе организма, именно поэтому при первичном обследовании пациенту всегда ставят градусник. Но следует понимать, что обычный контактный термометр всегда измеряет температуру в одном и том же месте. Но на самом деле температура тела неоднородна, и для каждого органа характерна своя. Устройство тепловизора даёт возможность значительно углубить температурный анализ здоровья

Обследование тепловизором человека помогает найти область воспаления с точностью до мм и определить, например, патогенный процесс в одном из органов без внедрения различных зондов или оперативного вмешательства. Таким образом, применение тепловизора для диагностики не только даёт возможность определить, болен пациент или здоров, но и с высокой точностью указать источник проблемы и поставить диагноз. Основной областью применения таких приборов является диагностика опухолей и различных проблем с кровеносной системой.

Современный медицинский тепловизор – это, как правило, диагностическая система, состоящая из собственно детектора излучения и компьютера для быстрой обработки полученного сигнала. Одно из важнейших достоинств медицинского тепловизора является его полная безопасность для пациента в виду отсутствия постороннего излучения, оперативного вмешательства и – принцип работы тепловизора медицинского полностью аналогичен работе других приборов этого типа

Использование тепловизоров в промышленности и строительстве

Широкое применение тепловизоры нашли в химической промышленности и металлургии – области производства, в которых нередко используются высокотемпературные процессы, сложные системы охлаждения и агрегаты. На каждом крупном объекте регулярно проводится обследование тепловизором зданий, инфраструктуры и оборудования. Устройство помогает в решении множества задач и позволяет, например:

  • провести диагностику доменных печей;
  • теплоизоляции агрегатов;
  • проверить герметичность;
  • динамически контролировать температурные изменения в химическом реакторе.

Промышленный тепловизор – это всегда переносной прибор, как правило, выполненный в формате “пистолетной ручки”. Устройство тепловизора этого типа рассчитано на сравнительно небольшую рабочую дистанцию, но оснащён матрицей с большим разрешением и работает в широком температурном диапазоне. Приборы этого класса рассчитаны на регулярное использование и позволяют на месте выявить неполадки в оборудовании при анализе теплового изображения на экране прибора.

Тепловизионные приборы широко применяются в энергетике, причём как на больших предприятиях, так и в работе электрика в ЖЭК. При их помощи проводится диагностика высоковольтных линий и вышек, как с земли, так и с воздуха, а обследование тепловизором трансформатора или электрощитка позволяет выявить и оперативно устранить многие неисправности.

В строительстве зданий применение тепловизоров, в основном, сводится к поиску слабых мест в теплоизоляции через обнаружение точек с перепадами температур.

На первый взгляд удивительно, но принцип работы тепловизора не редко бывает полезен и при строительстве дорог. Как и во многих других случаях, при укладке асфальтового покрытия необходим температурный контроль: каждый элемент – асфальт, смола, щебень – должен прогреваться до определённой температуры. Только контролируя температурный режим можно обеспечить надлежащее качество дорожного покрытия. К сожалению, в виду относительной новизны метода и стоимости оборудования, в России к тепловизионной диагностике прибегают только при строительстве крупных магистралей. Однако, такая диагностика вносит неоспоримый вклад в их качество.

Тепловизионная съёмка с воздуха

Особняком стоит тепловизионная аэрофотосъёмка, на больших площадях позволяющая выявлять очаги пожаров, в том числе и тлеющие без дыма. Это значительно упрощает работу службе МЧС. Кроме того, тепловизионная аэрофотосъёмка помогает выявить утечки на трубопроводах, экономя массу средств и времени транспортникам. Основное требование к приборам, применяемым для съёмки с воздуха, аналогично таковому и для других камер – это высокая разрешающая способность. Так же важен небольшой размер и вес камеры, если речь идёт о съёмке с беспилотного аппарата.

Как работает тепловизор в быту

Ещё совсем недавно тепловизоры как сложные и дорогостоящие приборы были доступны только военным и специалистам, но прогресс не стоит на месте, и совершенствование технологии производства сделало этот класс устройств весьма распространённым явлением в самых различных сферах, не исключая и бытовое применение.

Например, в последние годы набирает популярность обследование тепловизором помещения при покупке жилья или приёме недавно построенной дачи. Перед собой мы видим красивое помещение и мысленно представляем, как будем в нем жить. Но позже может оказаться, что квартира или дом совершенно не пригодна для комфортного проживания, поскольку в ней холодно зимой и очень жарко летом. Не лучше ли заблаговременно заказать и провести проверку помещения тепловизором? Таким образом, вы сможете понять насколько выгодную сделку вам предложили, тем более что с каждым годом применение тепловизора стоит всё меньше, а сами приборы становятся доступнее.

Впрочем, использование тепловизоров в быту не ограничивается недвижимостью. Так, многие автолюбители заказывают обследование тепловизором своего транспортного средства. С помощью устройства осуществляется поиск нарушения тепло- и гидроизоляции, контроль работы подшипников, сцеплений, валов, муфт, цепных приводов и воздушных компрессоров. Тепловизор помогает найти неполадку в работе автомобиля на ранней стадии, что позволяет избежать серьезной поломки и траты большой суммы денег на ремонт. Особенно это актуально, когда и сам автомобиль, и его ремонт стоят на порядок больше тепловизора.

Как правило, тепловизор для бытового применения оснащён матрицей с небольшим разрешением и имеет ограниченный набор функций, но внешне и по принципу работы напоминает промышленные приборы. Принцип работы тепловизора предельно прост в управлении и не требует никакой подготовки для использования. Однако, несмотря на относительно невысокую цену, такой прибор по-прежнему обладает большей частью достоинств, а применение тепловизора этого класса позволяет эффективно решать задачи теплового контроля в ЖКХ, авторемонтном деле, бытовом строительстве и пр.

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.

Читайте также:  Как выбрать фильтр для воды?

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.

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.

Читайте также:  Как подключить двигатель постоянного тока?

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:

Как пользоваться тепловизором — настройка, калибровка, краткая инструкция

Основные принципы работы с тепловизором

Тепловизор иначе называется инфракрасной камерой. Это устройство, улавливающее тепловое ИК-излучение для преобразования его в видимое изображение. Такая картинка выводится на экран прибора. Она окрашивается теми оттенками, которые соответствуют температуре исследуемого объекта. Другое название изображения — термограмма.

Перед тем как начать работать тепловизором, нужно правильно подготовиться:

соблюсти условия проведения проверки — подобрать подходящее время, погоду;

убедиться, что двери с окнами здания закрыты;

освободить территорию от мешающих объектов — машин, больших предметов, посторонних людей, т.д.;

отапливать дом в течение двух-трех дней.

Для точности интерпретации результатов понадобится измерение температуры и влажности воздуха снаружи и внутри здания. Перед работой прибор настраивается: устанавливается верхняя, нижняя температурная отметка, диапазон термозахвата, уровень тепловой защиты.

Снаружи сканируются все основные поверхности сооружения, его главные составные части. Кроме фасада к ним относятся окна, двери, крыша, фундамент. Если постройка имеет несколько этажей, проверка начинается с нижнего. Внутри помещения обследуются по часовой стрелке. Отправная точка — входная дверь.

Полученные снимки — термограммы — сохраняются на внутреннюю память для дальнейшего исследования. Области с высокой температурой окрашиваются в оранжево-красные, желтые оттенки, вплоть до белого. Места с холодными участками обозначаются голубым, синим, фиолетовым цветами, до черного. На основе полученных измерений делается вывод о наличии или отсутствии серьезных дефектов теплоизоляции, о том, как работают защитные меры, нет ли протечек. При необходимости даются рекомендации о повышении энергоэффективности здания.

Важно правильно подобрать измеритель. Для строительных целей (проверка теплоизоляции) достаточно приборов, верхняя граница которых — +350 градусов Цельсия. Для проверки электросетей, промышленных установок верхний предел должен быть выше +350 градусов. На металлургических производствах, литейных заводах, в стекольной, энергетической промышленности целесообразнее высокотемпературные тепловизоры, способные улавливать температуру свыше +1000 градусов Цельсия. Рекомендую выбирать аппарат, имеющий 25% запаса температурного диапазона.

Хотите узнать больше о работе с тепловизором? Обратитесь к специалисту в этой области

Краткая инструкция для начала работы с тепловизором

Коротко о том, как пользоваться тепловизором, говорится в инструкции, которой сопровождается прибор. Указания для каждой модели могут несколько различаться. Порядок работы зависит от исследуемого объекта.

Для обследования частного дома на предмет тепловых утечек необходимо:

отойти от здания на расстояние не более чем 25 метров;

найти ракурс, при котором объект не закрывается растениями, автомобилями, камнями, другими препятствиями;

включить устройство, направить объектив или локатор на изучаемый объект;

после наведения фокуса прибор нужно зафиксировать на несколько секунд;

сохранить полученную термограмму в памяти устройства.

Передвигаясь в другое место для дальнейшей съемки, не нужно менять настройки. Частотность, диапазон, другие параметры должны оставаться прежними. Рекомендую убедиться, что после каждой смены ракурса снятые данные сохранены.

Инструкции изучения электроустановок несколько шире. Перед тем как использовать тепловизор, нужно надеть средства индивидуальной защиты — резиновые перчатки, каску, т.д. Это особенно важно, если требуется определить, нет ли повреждений в электрической сети, поскольку поможет уберечься в случае их наличия.

нужно отойти на расстояние не больше 70 сантиметров от изучаемого объекта;

после включения аппарата настраивается максимальная чувствительность;

для тестирования прибор направляется сначала на обесточенный кабель, затем — на питаемый, результаты должны отличаться;

убедившись, что тепловизор работает правильно, можно приступать к детальному обследованию.

Главное — не прикасаться к проверяемому оборудованию или установке даже при наличии средств защиты. Не стоит трогать в том числе закрытые узлы и коробы. Напоминаю, что полученные термограммы нужно сохранять. Все изображения, на которых обнаружены неисправности объекта, должны сохраняться с аннотациями (текстовыми или голосовыми), в которых указывается точное местоположение дефекта, например, номер опоры, расстояние от точки подключения на кабеле, т.д.

Получить подробную инструкцию для начала работы с тепловизором, обратившись к специалисту

Требования к специалисту, который проводит диагностику тепловизором

Если проверить частный коттедж, дачный домик или пристройку можно самостоятельно — зачастую достаточно убедиться, что нет явных изъянов в теплоизоляции — то полноценный энергоаудит с точным выявлением каждого дефекта должен проводить специалист. Он точно знает, как правильно пользоваться тепловизором, каким нормативным документам (СНиПы, ГОСТы) должны соответствовать результаты, как их интерпретировать.

Человек, проводящий обследование тепловизором, соответствует следующим требованиям:

он точно знает, как функционирует устройство, как и для чего меняются настройки;

у него есть все требуемые допуски и лицензии;

прибор, которым специалист обследует здание или сооружение, должен быть проверен, о чем свидетельствует соответствующая отметка в техпаспорте;

специалист знает, что не стоит проводить проверку во время дождя или снега — сильные осадки способны исказить результат;

аудитор в точности соблюдает требования к условиям наружной, внутренней температуры;

если проверка проводится повторно, расстояние от объектива до объекта сохраняется прежним.

Важное свидетельство профессионализма аудитора — его допуск к платным проверкам обязательно должен содержать цену предоставляемой услуги.

Условие для проведения проверки тепловизором

Чтобы полноценный энергоаудит дал достоверную информацию с грамотными рекомендациями, перед тем как пользоваться тепловизором для обследования зданий, нужно соблюсти ряд условий.

Они включают не только предварительную подготовку, но и выбор подходящей погоды:

Обследование не проводится при сильном ветре. Желательно проверять здание в полном безветрии, однако по разным источникам допустим ветер скоростью 2-7 м/с. Более сильные порывы приведут к смещению тепловых утечек, что сделает невозможным определение их положения в точности до миллиметра.

Не должно быть осадков. Легкий туман зачастую не приводит к искажению результатов, однако дождь, снег, плотная туманная завеса задерживает инфракрасное излучение, поэтому измерение получается неточным.

Перед обследованием здание не должно освещаться солнечными лучами в течение нескольких часов. В идеале следует выждать не менее 12 часов после заката — обычно проверка проводится ранним утром, но можно изучить дом и вечером, если день был пасмурным. Главное — исключить вероятность влияния на результат нагрева стен солнечными лучами.

Инфракрасное излучение не проходит через стекло и воду, в том числе распыленную. Тем не менее нагретое стекло отразится на термограмме как более светлая область. Зеркало же почти полностью отразит тепло, как и видимое изображение.

Можно ли телефон использовать как тепловизор

С развитием тепловизионной техники появились миниатюрные приборы, подключаемые к мобильным устройствам. Благодаря этому для выявления тепловых утечек дома достаточно смартфона или планшета. Правда, пока такие измерители уступают в качестве и точности «полноценным» тепловизорам, даже самым дешевым, но чтобы выявить некачественный монтаж окон, дверей, теплоизоляционных материалов, их возможностей хватит.

Чтобы превратить смартфон в тепловизионное измерительное средство, нужно купить такой мобильный гаджет и скачать соответствующее ему приложение. Однако можно ли телефон использовать как тепловизор, только лишь установив программку? Увы, нет. Линзы телефонной камеры сделаны из стекла, а оно ИК-лучи не пропускает. Для их улавливания и преобразования в термограмму требуется специальная матрица, которой в смартфоне нет. Поэтому все приложения, обещающие показать термографическую картинку без мобильного тепловизора — всего лишь имитации, розыгрыши. Рекомендую внимательно читать описание каждой программки, обычно разработчики это уточняют.

Калибровка тепловизоров

Чтобы проводить полноценный энергоаудит, требуется не только обучение с получением лицензии, но и калибровка тепловизора. Она проводится специализированными лабораториями с применением эталонных средств. Процедура особенно важна для приборов, не внесенных в государственный реестр. Калибровка гарантирует точность исследований — после нее результатам можно доверять.

Откалибровать можно тепловизионные средства любых типов. Проверка может быть внеплановой или периодической.

Действующие метрологические стандарты предписывают проверять и при необходимости калибровать тепловизор не реже раза в год:

устройство осматривается внешне;

при первичном осмотре проверяется электрическая плотность изоляции;

также при первой проверке исследуется сопротивление изоляции;

проверяется работа всех доступных режимов;

определяется угол поля зрения;

выявляется угловое или пространственное разрешение;

уточняется температурный диапазон;

определяется порог температурной чувствительности;

измеряется неравномерность чувствительности устройства по полю;

проверяется сходимость показаний.

После проверок, калибровок, настроек специализированные центры выдают свидетельство, соответствующее установленным правилам. Результаты обследования протоколируются. Свидетельство содержит название тепловизора, серийный номер, информацию о пользователе. Документ дает право использовать прибор в профессиональных целях в течение года, затем тепловизор снова понадобится проверить.

Настройка тепловизора

По умолчанию большинство приборов работают в автоматическом режиме, которого достаточно для получения общего представления о ситуации. Авторежим дает черновую термограмму. Для более точного изучения деталей, выявления нюансов необходима ручная настройка тепловизора. Используемый режим зачастую отображается в верхнем правом углу экрана.

Ручной выбор параметров не представляет большой сложности, главное — разобраться в предназначении кнопок, пунктов меню. Подробности того, как настроить тепловизор, содержатся в инструкции, идущей с конкретной моделью. Для примера рассмотрим измерители производства Fluke.

Авторежим включается по умолчанию, он отображается сверху справа как AUTO. Для перехода в ручной режим нужно нажать кнопку F2 и выбрать MANUAL. Другой способ переключения — нажать и удерживать несколько секунд кнопку F1.

В ручном режиме MANUAL можно снова нажать F2 для выбора уровня LEVEL и диапазона SPAN. Выбрав настройку, снова нажимаем эту же кнопку, чтобы выбрать увеличение INCREASE или уменьшение DECREASE параметра.

Ручной режим помогает:

определить место нагрева электрооборудования — для этого диапазон SPAN ставится на минимум, а уровень LEVEL увеличивается до тех пор, пока на картинке не останется лишь необходимая видимая область;

повысить контрастность термограммы, когда известна разница температур между изолированным и неизолированным местом — для этого в SPAN задается эта температурная разница, а в LEVEL — температура изолированной стены;

определить, когда температура в постоянно изменяющейся системе достигает определенного уровня, например, в паровой ловушке;

получить четкое изображение, несмотря на мешающие посторонние объекты, которые можно обойти ручными настройками.

Для более полного охвата ситуации рекомендую сохранять термограммы как ручного, так и автоматического режима. Автонастройки показывают общий контекст ситуации, а ручные — более конкретное содержание проблемы.

Топ 10 вопросов от пользователей тепловизоров

Какую температуру регистрирует тепловизор

То, какую температуру регистрирует тепловизор, зависит от приобретенного устройства. Они бывают стационарными и переносными, а также наблюдательными и измерительными.

Стационарные модели зачастую обладают наибольшим температурным диапазоном. Они используются в промышленности, где нужно следить за горячими технологическими процессами. Такие приборы «видят» до +2000 градусов Цельсия. Они охлаждаются жидким азотом.

Переносные модели более компактные. То, при какой температуре работают тепловизоры такого типа, зависит от класса. Они могут быть бытовыми, имеющими предел до +150°C, строительными, верхняя отметка которых +350°C, промышленными и высокотемпературными с пределом выше +1000°С. Нижняя граница в разных аппаратах составляет -20…-50 градусов.

Все описанные устройства относятся к измерительным, поскольку они определяют точную температуру.

В отличие от измерительных наблюдательные модели отличаются небольшим диапазоном, но высокой чувствительностью. Зачастую они формируют монохромное изображение, поскольку главная их цель — дать четкую картинку, на которой отображаются люди, животные или их температурные следы. Это оборудование применяется в охране, охоте, спецподразделениях для обнаружения посторонних, злоумышленников или добычи.

Где лучше проверять дом, внутри или снаружи

Тепловизионное обследование здания проводится с обеих сторон. Идеальный вариант — аудит, включающий 30% наружных снимков и 70% внутренних термограмм. Наиболее важны внутренние картинки, сделанные с максимально близкого расстояния от обследуемого объекта.

В каких помещениях можно использовать тепловизор

На каком расстоянии работает тепловизор

Тип устройства влияет и на то, на каком расстоянии работает тепловизор. Наблюдательные приборы определяют животное или человека за сотни метров. Измерительные устройства требуют более близкого расположения к объекту измерения. Расстояние зависит от характеристик конкретной модели и используемых объективов. Обычно фокусный диапазон составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров (в среднем не более 25).

Чтобы повысить дальность действия, применяется телеобъектив. Если же нужно обследовать длинное здание, но отойти так, чтобы оно целиком вошло в кадр, невозможно, используется широкоугольный объектив.

Что можно проверить

ИК-камера проверяет изменения температуры поверхности материала. Устройство подходит для обследования:

оконные рамы, их уплотнители;

Как расположить камеру

Желательно перед тем, как использовать тепловизор, убедиться, что он расположен перпендикулярно по отношению к изучаемому объекту. Чтобы получить наиболее точный результат, объектив должен располагаться максимально близко к исследуемой точке, насколько позволяет фокус.

Можно ли обнаружить влажные места

Да. Теплопроводность влажных материалов выше, чем у сухих. Это отображается на термограмме. Так определяются места протечек в коммуникациях, прорехи изоляции, области образования плесени без снятия отделки или покрытия.

Как расшифровать результаты и что их искажает

Внутри помещений наиболее внимательно проверяются углы. Они всегда холоднее, чем середина потолка или стен. Приемлемой считается разница температур в углах и середине поверхности в 2-3 градуса. Если же на улице 0°C, внутри в центре стены 20°C, а в углах 8-12°C, то это говорит об отсутствующей или недействующей теплоизоляции.

При наружной проверке результаты искажаются во время плотного тумана или осадков. Капли воды поглощают инфракрасное излучение. Также информация будет некорректной, если здание нагрето солнцем.

В какое время суток применять ИК-камеру

Частый вопрос — работает ли тепловизор днем. Да, работает, однако лучше избегать дневных проверок, особенно в солнечные дни. Солнце сильно нагревает поверхности, поэтому результат будет искаженным. Лучше диагностировать дома перед рассветом или поздним вечером, через несколько часов после заката.

Что лучше — купить тепловизор или заказать обследование

Зависит от цели. Если нужно проверить дом или квартиру перед покупкой либо ремонтом, то выгоднее заказать выезд профессионала на объект с тепловизором. Заказывая обследования у меня, услуга вам обойдется от 8 тысяч рублей — при том, что его покупка обошлась бы в 15-20 тысяч. Если же планируется профессиональная деятельность по энергоаудиту, то придется купить тепловизор соответствующего класса по цене от 60 тысяч рублей.

Выводы

Инструкция по эксплуатации инфракрасной камеры индивидуальна для конкретной модели. Иначе говоря, описание того, как пользоваться тепловизором для обследования частного дома, отличается от того, как применять устройство для охоты или наблюдения за охраняемым объектом. При этом каждый прибор поддерживает настройку и калибровку, что помогает задействовать все встроенные функции для достижения наилучших результатов.

Не стоит пугаться ручной настройки — она повышает точность исследования. Главное — разобраться в параметрах. Если инструкции кажутся непонятными, советую не стесняться обращаться к знающим людям, которые объяснят все нюансы. Например, ко мне.

” data-title=”Как пользоваться тепловизором — настройка, калибровка, краткая инструкция” data-background=”none;” data-options=”small,square,line,horizontal,nocounter,sepcounter=1,theme=14″ data-services=”vkontakte,odnoklassniki,facebook,twitter,google,moimir”>

Ссылка на основную публикацию