Тепловізор: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
[перевірена версія][перевірена версія]
Немає опису редагування
Немає опису редагування
Рядок 6: Рядок 6:
== Історія ==
== Історія ==


=== Відкриття та дослідження інфрачервоного випромінювання ===
=== Відкриття та дослідження ===
Інфрачервоний апарат відкрив [[1800]] року британський астроном [[Фрідріх Вільям Гершель|Вільям Гершель]] як форму випромінювання поза червоним світлом. Ці «інфрачервоні промені» (інфра — це латинський префікс «нижче») використовувались переважно для термального вимірювання. 
Інфрачервоний апарат відкрив у 1800 році сер Вільям Гершель, як форму випромінювання поза червоним світлом.  Ці «інфрачервоні промені» (інфра це латинський префікс «нижче») використовувались переважно для термального вимірювання. Існує чотири основні закони ІЧ-випромінювання: [[Закон Кірхгофа для теплового випромінювання|закон Кірхгофа про теплове випромінювання]], [[закон Стефана-Больцмана]], [[закон Планка]] та [[Закон зміщення Віна|закон переміщення Віна]].  Розробка детекторів була зосереджена в основному на використанні термометрів і болометрів до Першої світової війни. Значний крок у розвитку детекторів стався в 1829 році, коли Леопольдо Нобілі, використовуючи ефект Зеебека, створив першу відому термопару, виготовивши вдосконалений термометр, сирий термопілець. Він описав цей інструмент Македоніо Меллоні. Спочатку вони спільно розробили значно вдосконалений інструмент.  Згодом Меллоні працював самотужки, розробляючи в 1833 році прилад (багатоелементний термопілець), який міг виявити людину в 10 метрах. Наступним значущим кроком у вдосконаленні детекторів став болометр, винайдений у 1880 році Семюелем Пірпонтом Ленглі. Ленглі та його помічник Чарльз Грілі Еббот продовжували вдосконалювати цей інструмент.  До 1901 року він мав можливість виявляти випромінювання від корови на відстані 400 метрів і був чутливий до перепадів температури в сто тисячних градусів Цельсія. Перша комерційна тепловізійна камера була продана в 1965 році для перевірок ліній електропередач високої напруги.


Існує чотири основні закони ІЧ-випромінювання:
Першим вдосконаленим застосуванням ІЧ-технології в цивільному розділі, можливо, був пристрій для виявлення наявності айсбергів та пароплавів за допомогою дзеркала та термопілера, запатентованого в 1913 році. Невдовзі це перевершило перший справжній ІЧ-детектор айсберга, який не використовував термопіли, запатентований у 1914 р. Р. Д. Паркером. Після цього була пропозиція Г. А. Баркера використовувати систему ІЧ для виявлення лісових пожеж у 1934 році. Ця методика не була по-справжньому індустріалізованою, поки не була використана при аналізі рівномірності нагріву в гарячих сталевих смугах в 1935 році.

# [[Закон Кірхгофа для теплового випромінювання|закон Кірхгофа про теплове випромінювання]],
# [[Закон Стефана — Больцмана|закон Стефана-Больцмана]],
# [[Закон випромінювання Планка|закон Планка]],
# [[Закон зміщення Віна|закон переміщення Віна]]. 

Розробка детекторів була зосереджена в основному на використанні термометрів і болометрів до [[Перша світова війна|Першої світової війни]]. Значний крок у розвитку детекторів стався [[1829]] року, коли [[Леопольдо Нобілі]], використовуючи [[ефект Зеєбека]], створив першу відому термопару, виготовивши вдосконалений термометр, сирий термопілець. Він описав цей інструмент Македоніо Меллоні. Спочатку вони спільно розробили вдосконалений інструмент.

Згодом Меллоні працював самотужки, розробляючи [[1833]] року прилад (багатоелементний термопілець), який міг виявити людину на відстані 10 м. Наступним значущим кроком у вдосконаленні детекторів став [[болометр]], винайдений 1880 року [[Семюел Пірпонт Ленглі|Семюелем Пірпонтом Ленглі]]. Ленглі та його помічник астрофізик [[Чарлз Грілі Аббот|Чарльз Грілі Аббот]] продовжували вдосконалювати цей інструмент.
[[Файл:Infrared dog.jpg|міні|Зображення [[Померанський шпіц|померанського шпіца]], знятого в середньому інфрачервоному ("тепловому") світлі]]
До [[1901]] року він мав можливість виявляти випромінювання від корови на відстані 400 м і був чутливий до перепадів температури в сто тисячних градусів Цельсія. Перша комерційна тепловізійна камера була продана [[1965]] року для перевірок ліній електропередач високої напруги.

Першим вдосконаленим застосуванням ІЧ-технології в цивільному розділі, можливо, був пристрій для виявлення наявності айсбергів та пароплавів за допомогою дзеркала та термопілера, запатентованого 1913 року. Невдовзі це перевершило перший справжній [[Інфрачервоний давач|ІЧ-детектор]] айсберга, який не використовував термопіли, запатентований у 1914 р. Р. Д. Паркером. Після цього була пропозиція Г. А. Баркера використовувати систему ІЧ для виявлення лісових пожеж у 1934 році. Ця методика не була по-справжньому індустріалізованою, поки не була використана при аналізі рівномірності нагріву в гарячих сталевих смугах в 1935 році.


== Принцип дії ==
== Принцип дії ==
Принцип дії тепловізора базується на перетворенні випромінення інфрачервоного спектру в видимий діапазон світлового випромінення. Спектральний діапазон, в якому працюють тепловізори, визначається інтервалами довжин хвиль в області максимуму енергії випромінення об'єктів спостереження в відповідних параметрах прозорості атмосфери. Зазвичай це інтервали довжин хвиль від 3,5 до 5,5 мкм або від 8 до 13,5 мкм. Сучасні тепловізори дозволяють виявити об'єкти, які мають температурні контрасти до десятих і навіть до сотих долей градусів, і формують зображення високої якості.
Принцип дії тепловізора базується на перетворенні випромінення інфрачервоного спектру в видимий діапазон світлового випромінення. Спектральний діапазон, в якому працюють тепловізори, визначається інтервалами довжин хвиль в області максимуму енергії випромінення об'єктів спостереження в відповідних параметрах прозорості атмосфери. Зазвичай це інтервали довжин хвиль від 3,5 до 5,5 мкм або від 8 до 13,5 мкм. Сучасні тепловізори дозволяють виявити об'єкти, які мають температурні контрасти до десятих і навіть до сотих долей градусів, і формують зображення високої якості. Вигнута [[лінза Френеля]] фокусує [[інфрачервоне випромінювання]] на піросенсор датчика, після чого сигнал оброблюється мікропроцесором, перетворюючись на цифрові дані для подальшої обробки<ref>{{Cite web|title=Чому датчики руху реагують на тварин та як цього уникнути {{!}} Блог Ajax Systems|url=https://ajax.systems/ua/blog/what-is-pet-immunity-in-motion-detectors-and-how-to-use-it-correctly/|website=Ajax Systems|accessdate=2020-02-19|language=ua}}</ref>.


== Застосування ==
== Застосування ==
[[Файл:Ungedaemmte Aussenwand.jpg|thumb|280px|Зображення будівлі у тепловізорі]]
[[Файл:Ungedaemmte Aussenwand.jpg|thumb|280px|Зображення будівлі у тепловізорі]]
На початку тепловізори переважно застосовувались для військових потреб, особливо на літальних апаратах. Такі системи мають назву ''{{Не перекладено|інфрачервона камера для спостереження у передній півсфері|||Forward looking infrared}}'' ({{lang-en|Forward looking infrared camera, FLIR}}). Можливості тепловізорів знайшли застосування в багатьох областях&nbsp;— від промислової індустрії до [[медицина|медицини]]. Останнім часом їх активно використовують в [[будівництво|будівництві]], [[житлово-комунальне господарство|житлово-комунальному господарстві]] та як прилад нічного спостереження. Також тепловізійну камеру вбудовують у [[Мультиметр|цифрові мультиметри]] для виявлення місць перегріву електронних пристроїв<ref>{{cite web |title=Thermal-imaging DMM, in distribution
На початку тепловізори переважно застосовувались для військових потреб, особливо на літальних апаратах. Такі системи мають назву ''{{Не перекладено|інфрачервона камера для спостереження у передній півсфері|||Forward looking infrared}}'' ({{lang-en|Forward looking infrared camera, FLIR}}).

Можливості тепловізорів знайшли застосування в багатьох областях&nbsp;— від промислової індустрії до [[медицина|медицини]]. Останнім часом їх активно використовують в будівництві, [[житлово-комунальне господарство|житлово-комунальному господарстві]] та як прилад нічного спостереження. Також тепловізійну камеру вбудовують у [[Мультиметр|цифрові мультиметри]] для виявлення місць перегріву електронних пристроїв<ref>{{cite web |title=Thermal-imaging DMM, in distribution
|language=англ |trans_title=Цифровий мультиметр з тепловізором, у продажу
|language=англ |trans_title=Цифровий мультиметр з тепловізором, у продажу
|url=http://www.edn-europe.com/news/thermal-imaging-dmm-distribution?nid=84699
|url=http://www.edn-europe.com/news/thermal-imaging-dmm-distribution?nid=84699
Рядок 28: Рядок 43:


* діапазон вимірюваних температур
* діапазон вимірюваних температур
* [[роздільна здатність]] по температурі (різниця температур, еквівалентна шуму)
* роздільна здатність по температурі (різниця температур, еквівалентна шуму)
* [[поле зору]]
* [[поле зору]]
* миттєве поле зору (просторова роздільна здатність)
* миттєве поле зору (просторова роздільна здатність)
* робочий спектральний діапазон
* робочий спектральний діапазон
* кількість елементів у приймачі [[випромінювання]].
* кількість елементів у приймачі [[Випромінення|випромінювання]].


== Зображення ==
== Зображення ==
Рядок 63: Рядок 78:
{{commonscat|Thermal imaging cameras}}
{{commonscat|Thermal imaging cameras}}
* [https://web.archive.org/web/20140605053246/http://vidpo.net/jakij-princip-dii-u-teplovizora.html Який принцип дії у тепловізора?]
* [https://web.archive.org/web/20140605053246/http://vidpo.net/jakij-princip-dii-u-teplovizora.html Який принцип дії у тепловізора?]
* [http://teplovizo.ru/klassifikaciya-teplovizorov.htm Класифікації тепловізорів і отримання ними зображень]
* [http://geo-index.ru/teplovisionnoe_obsledovanie_statii Статi]


[[Категорія:Оптичні прилади]]
[[Категорія:Оптичні прилади]]

Версія за 16:17, 19 лютого 2020

Тепловізор Pulsar Quantum HD38S

Тепловізор (інфрачервона камера) — оптико-електронний прилад для візуалізації температурного поля та вимірювання температури. Переважно працює в інфрачервоній частині електромагнітного спектру — теплові зображення утворюються завдяки зміщенню максимумів спектрів власного випромінювання тіл під час їх нагрівання у короткохвильову область.

Тепловізори поділяють за принципом дії на сканувальні та з багатоелементним приймачем випромінювання. Приймач випромінювання може бути неохолоджуваним або охолоджуваним, наприклад, за допомогою елемента Пельтьє.

Історія

Відкриття та дослідження

Інфрачервоний апарат відкрив 1800 року британський астроном Вільям Гершель як форму випромінювання поза червоним світлом. Ці «інфрачервоні промені» (інфра — це латинський префікс «нижче») використовувались переважно для термального вимірювання. 

Існує чотири основні закони ІЧ-випромінювання:

  1. закон Кірхгофа про теплове випромінювання,
  2. закон Стефана-Больцмана,
  3. закон Планка,
  4. закон переміщення Віна

Розробка детекторів була зосереджена в основному на використанні термометрів і болометрів до Першої світової війни. Значний крок у розвитку детекторів стався 1829 року, коли Леопольдо Нобілі, використовуючи ефект Зеєбека, створив першу відому термопару, виготовивши вдосконалений термометр, сирий термопілець. Він описав цей інструмент Македоніо Меллоні. Спочатку вони спільно розробили вдосконалений інструмент.

Згодом Меллоні працював самотужки, розробляючи 1833 року прилад (багатоелементний термопілець), який міг виявити людину на відстані 10 м. Наступним значущим кроком у вдосконаленні детекторів став болометр, винайдений 1880 року Семюелем Пірпонтом Ленглі. Ленглі та його помічник астрофізик Чарльз Грілі Аббот продовжували вдосконалювати цей інструмент.

Зображення померанського шпіца, знятого в середньому інфрачервоному ("тепловому") світлі

До 1901 року він мав можливість виявляти випромінювання від корови на відстані 400 м і був чутливий до перепадів температури в сто тисячних градусів Цельсія. Перша комерційна тепловізійна камера була продана 1965 року для перевірок ліній електропередач високої напруги.

Першим вдосконаленим застосуванням ІЧ-технології в цивільному розділі, можливо, був пристрій для виявлення наявності айсбергів та пароплавів за допомогою дзеркала та термопілера, запатентованого 1913 року. Невдовзі це перевершило перший справжній ІЧ-детектор айсберга, який не використовував термопіли, запатентований у 1914 р. Р. Д. Паркером. Після цього була пропозиція Г. А. Баркера використовувати систему ІЧ для виявлення лісових пожеж у 1934 році. Ця методика не була по-справжньому індустріалізованою, поки не була використана при аналізі рівномірності нагріву в гарячих сталевих смугах в 1935 році.

Принцип дії

Принцип дії тепловізора базується на перетворенні випромінення інфрачервоного спектру в видимий діапазон світлового випромінення. Спектральний діапазон, в якому працюють тепловізори, визначається інтервалами довжин хвиль в області максимуму енергії випромінення об'єктів спостереження в відповідних параметрах прозорості атмосфери. Зазвичай це інтервали довжин хвиль від 3,5 до 5,5 мкм або від 8 до 13,5 мкм. Сучасні тепловізори дозволяють виявити об'єкти, які мають температурні контрасти до десятих і навіть до сотих долей градусів, і формують зображення високої якості. Вигнута лінза Френеля фокусує інфрачервоне випромінювання на піросенсор датчика, після чого сигнал оброблюється мікропроцесором, перетворюючись на цифрові дані для подальшої обробки[1].

Застосування

Зображення будівлі у тепловізорі

На початку тепловізори переважно застосовувались для військових потреб, особливо на літальних апаратах. Такі системи мають назву інфрачервона камера для спостереження у передній півсфері[en] (англ. Forward looking infrared camera, FLIR).

Можливості тепловізорів знайшли застосування в багатьох областях — від промислової індустрії до медицини. Останнім часом їх активно використовують в будівництві, житлово-комунальному господарстві та як прилад нічного спостереження. Також тепловізійну камеру вбудовують у цифрові мультиметри для виявлення місць перегріву електронних пристроїв[2].

Основні технічні параметри

Сучасні промислові тепловізори дозволяють вимірювати температури в діапазоні від 50 до 2 000 °C.

Основними технічними параметрами тепловізорів є:

  • діапазон вимірюваних температур
  • роздільна здатність по температурі (різниця температур, еквівалентна шуму)
  • поле зору
  • миттєве поле зору (просторова роздільна здатність)
  • робочий спектральний діапазон
  • кількість елементів у приймачі випромінювання.

Зображення

Див. також

Примітки

Джерела

Посилання