Тепловізор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
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[ред. | ред. код]

Відкриття та дослідження інфрачервоного випромінювання[ред. | ред. код]

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 про теплове випромінювання, закон Стефана-Больцмана, закон Планка та 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.

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.

Принцип дії[ред. | ред. код]

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.

Застосування[ред. | ред. код]

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[1].

Основні технічні параметри[ред. | ред. код]

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[ред. | ред. код]

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]