Назначение тепловизора – Что такое тепловизор, или Как используют тепловое излучение для наблюдения за объектами

Сферы применения и использования тепловизоров

Тепловизор — это сложный и точный прибор, предназначенный для определения картины распределения тепла на исследуемой поверхности. При этом используется бесконтактный метод обследования, который обеспечивает бесперебойную работу оборудования. Это особенно важно для диагностики движущихся систем и механизмов.

Диагностика температуры контактов

Отличным примером может служить необходимость измерения температуры на контактах. Выше Вы видите результат такого измерения. Как Вы можете заметить, самым горячим элементом системы является контакт HS1.

Сферы применения тепловизоров

Все тепловизоры могут различать изменения тепла на расстоянии, практически не завися от погодных условий и абсолютно при любом освещении. Это обуславливает множество различных направлений, в которых используется тепловизионное оборудование.

Мы предлагаем рассмотреть каждое из направлений применения подробно, чтобы осознать, насколько широко распространена эта техника.

Электроэнергетика

Для того, чтобы измерить температуру контакта или проводника стандартными способами, нужно его обесточить. Это приведет к остыванию и, как следствие, к низкой точности измерения. Таким образом, необходимо использование технологий для бесконтактного определения температуры. С этим отлично справляются тепловизоры промышленного и частного назначения.

Диагностика температуры проводов

Оценка теплоизоляции при строительстве

Часто можно услышать, что строители что-то не доделали, а что-то сделали из рук вон плохо. При этом в квартире или офисе постоянно гуляют сквозняки, а зимой становится по-настоящему холодно. Для того, чтобы аргументированно доказать качество теплоизоляционных свойств стен и утеплителя, имеет смысл воспользоваться тепловизионным прибором. С помощью тепловизора можно быстро и точно определить место утечки тепла и обеспечить дополнительное утепление этого участка.

Утечка тепла из квартиры в углу

В результате Вы сможете избавиться от конденсата на окнах, изменив расположение расчетной «точки росы» с помощью утепления дома. Коммунальные службы с применением тепловизора смогут оценить общее состояние теплоизоляции здания.

Чрезвычайные ситуации

В условиях сильной задымленности всегда сложно сориентироваться и спасти человека. Тепловизоры широко распространены в отрядах МЧС и пожарных службах. Это позволяет спасателям увидеть человека, в каком бы состоянии он не находился, в темноте и дыму. Также с помощью тепловизора пожарный может определить наиболее безопасный путь отступления, минуя самые опасные и жаркие места.

Использование тепловизоров при пожарах широко распространено на Западе

Военные действия

В настоящее время новая техника, поступающая на вооружение войск, зачастую снабжается тепловизионными камерами по-умолчанию. Это позволяет вести боевые действия в условиях ограниченной видимости (туман, дым, темнота) с большим успехом. Тепловизоры без труда обнаруживают живые силы противника и его технику. Также такие приборы используются на беспилотниках и другой техники, предполагающей дистанционное управление.

Использование тепловизоров в военных операциях

Охота и туризм

Охотничьи тепловизоры сейчас стали скорее нормой, чем исключением. Конечно, многие охотники против такого оборудования, объясняя это тем, что зверю тоже нужно дать шанс и не усложнять и так неважные условия его жизни. Однако все больше и больше молодых охотников прибегают к использованию тепловизионных приборов на охоте. Это упрощает пристрелку прицела, обеспечивает наблюдение за целью независимо от мешающих веток и тумана.

Тепловизионный прицел упрощает охоту

Помимо этого, сейчас замечается частое применение этих приборов в туризме. Ведь гиду очень просто найти отставшего туриста в лесу или избежать встречи с хищником, используя тепловизор. В результате, как бы не общественность не была против, использование тепловизоров в охоте и туризме уже сейчас очень распространено. Через 10 или 15 лет все может измениться еще больше.

Медицинское обследование

Использование тепловизора в медицинском обследовании — это не слишком новый способ его применения. Разработки медицинских тепловизоров велись еще во времена СССР на территории Советского Союза. На западе также проводились такие исследования. В результате сейчас обследование организма таким способом не является редкостью.

Медицинские тепловизоры выглядят так

Тепловизионные камеры позволяют произвести диагностику не только местного воспаления, но и раковых опухолей и других болезней. Помимо этого приборы используются для определения в толпе зараженного человека по его температуре. Это позволяет поместить опасного для общества человека в карантин и лечить его без угрозы распространения вируса.

В каких отраслях можно применять тепловизор

Помимо перечисленных направлений, тепловизоры используются во многих других отраслях промышленности, медицины и повседневной жизни. Вы можете самостоятельно проанализировать ту или иную задачу и увидеть, что использование тепловизионных приборов здесь необходимо.

Именно поэтому сейчас выпускается множество тепловизоров, не разработанных специально для какой то отрасли. Ведь сфера применения прибора ограничивается лишь фантазией и навыками его владельца.

Тепловизор — Википедия

Теплови́зор (тепло + лат. vīsio «зрение; видение») — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета. Изучение тепловых изображений называется термографией.

Все тела, температура которых превышает температуру абсолютного нуля излучают электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Спектральная плотность мощности излучения (функция Планка) имеет максимум, длина волны которого на шкале длин волн зависит от температуры. Положение максимума в спектре излучения сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Тела, нагретые до температур окружающего нас мира (-50..+50 градусов Цельсия) имеют максимум излучения в среднем инфракрасном диапазоне (длина волны 7..14 мкм). Для технических целей интересен также диапазон температур до сотен градусов, излучающий в диапазоне 3..7 мкм. Температуры около тысячи градусов и выше не требуют тепловизоров для наблюдения, их тепловое свечение видно невооружённым глазом.

Датчик[править | править код]

Исторически первые тепловизионные датчики для получения изображений были электронно-вакуумными. Наибольшее развитие получила разновидность на основе видиконов с пироэлектрической мишенью. В этих устройствах электронный луч сканировал поверхность мишени. Ток луча зависел от внутреннего фотоэффекта материала мишени под действием инфракрасного излучения. Такие приборы назывались пирикон или пировидикон

[1]. Существовали также другие типы сканирующих электронно-вакуумных трубок, чувствительных к тепловому спектру инфракрасного излучения, например термикон и фильтерскан.^[1]

На смену электронновакуумным приборам пришли твердотельные. Первые твердотельные датчики были одноэлементными, поэтому для получения двумерного изображения их оснащали электромеханической оптической развёрткой. Такие тепловизоры называются сканирующими

[1]. В них система из движущихся зеркал последовательно проецирует на датчик излучение от каждой точки наблюдаемого пространства. Датчик может быть одноэлементным, линейкой чувствительных элементов или небольшой матрицей. Для увеличения чувствительности и снижения инерционности датчики сканирующих тепловизоров охлаждают до криогенных температур. Лучшие охлаждаемые датчики способны реагировать на единичные фотоны и имеют время реакции менее микросекунды.

Современные тепловизоры, как правило, строятся на основе специальных матричных датчиков температуры — болометров. Они представляют собой матрицу миниатюрных тонкопленочных терморезисторов. Инфракрасное излучение, собранное и сфокусированное на матрице объективом тепловизора, нагревает элементы матрицы в соответствии с распределением температуры наблюдаемого объекта. Пространственное разрешение коммерчески доступных болометрических матриц достигает 1280*720 точек

[2]. Коммерческие болометры обычно делают неохлаждаемыми для уменьшения цены и размеров оборудования.

Температурное разрешение современных тепловизоров достигает сотых долей градуса Цельсия.

Различают наблюдательные и измерительные тепловизоры. Наблюдательные тепловизоры показывают только градиенты температур объекта. Измерительные тепловизоры позволяют измерить значение температуры заданной точки объекта с точностью до коэффициента излучения (англ.)русск. материала объекта. Измерительные тепловизоры требуют периодической калибровки, для чего зачастую снабжены встроенным устройством для калибровки матрицы, обычно в виде шторки, температура которой точно измеряется. Шторка периодически надвигается на матрицу, давая возможность откалибровать матрицу по температуре шторки.

Оптика[править | править код]

Поскольку обычное оптическое стекло непрозрачно в среднем ИК диапазоне^[3], оптику тепловизоров делают из специальных материалов. Чаще всего это германий^[4][5][6], но он дорог, поэтому иногда используют халькогенидное стекло (англ.)русск., селенид цинка^[7]. В лабораторных целях оптику также можно делать из некоторых солей, например поваренной соли

[8], также прозрачной в требуемом диапазоне длин волн.

Первые тепловизоры созданы в 30-х гг. XX в. Современные тепловизионные системы начали своё развитие в 60-е годы XX столетия. Первые тепловизионные датчики для получения изображений были электронно-вакуумными. Наибольшее развитие получили пириконы (пировидиконы)^[1]. Существовали также другие типы сканирующих электронно-вакуумных трубок, чувствительных к тепловому спектру инфракрасного излучения, например термикон и фильтерскан^[1]. Затем появились тепловизоры на твердотельных сенсорах с оптико-механическим сканированием поля зрения, формируемого объективом и одноэлементным приёмником излучения. Такие устройства были крайне непроизводительны и позволяли наблюдать за происходящими в объекте температурными изменениями с очень низкой скоростью.

С развитием полупроводниковой техники и появлением фотодиодных ячеек ПЗС, позволяющих хранить принятый световой сигнал, стало возможным создание современных тепловизоров на основе матрицы ПЗС датчиков. Данный принцип построения изображений позволил создать портативные устройства, с высокой скоростью обработки информации, которые позволяют вести контроль за изменением температур в режиме реального времени.

Наиболее перспективным направлением развития современных тепловизоров является применение технологии неохлаждаемых болометров^[9], основанной на сверхточном определении изменения сопротивления тонких пластинок, под действием теплового излучения всего спектрального диапазона. Данная технология активно применяется во всём мире для создания тепловизоров нового поколения, отвечающих самым высоким требованиям по мобильности и безопасности использования^{[источник не указан 3677 дней]}.

В СССР и России[править | править код]

Первые тепловизоры гражданского назначения разрабатывались в СССР для медицинского применения в НПП «Исток» в 1970-х годах. С конца 1970-х началось серийное производство сканирующего тепловизора на охлаждаемом твердотельном датчике ТВ-03^[10]. К моменту распада СССР выпускалась широкая гамма тепловизоров гражданского и промышленного назначения^[1].

Тепловизоры военного назначения получили развитие с 1970-х годов первоначально в виде авиационных оптико-локационных станций (ОЛС)^[11][12]. К концу 1980-х годов первые серийные тепловизионные прицелы «Агава-2» начали устанавливать и на танках^[13].

Развал постсоветской промышленности 1990-х годов и разработка на западе эффективных неохлаждаемых болометрических матриц вызвал значительное отставание России в этой области. Тепловизионные датчики и системы для гражданских и военных целей закупались за границей. Тем не менее начали появляться сообщения о преодолении технологического отставания и развертывании производства национальных датчиков^[14][15][16].

Контроль утечки энергоресурсов[править | править код]

Современные тепловизоры нашли широкое применение как на крупных промышленных предприятиях, где необходим тщательный контроль за тепловым состоянием объектов, так и в небольших организациях, занимающихся поиском неисправностей сетей различного назначения. Так, сканирование тепловизором может безошибочно показать место отхода контактов в системах электропроводки.

Особенно широкое применение тепловизоры получили в строительстве при оценке теплоизоляционных свойств конструкций. Так, к примеру, с помощью тепловизора можно определить области наибольших теплопотерь в строящемся доме и сделать вывод о качестве применяемых строительных материалов и утеплителей.

Прибор ночного видения[править | править код]

Тепловизионный прицел для стрелкового оружия. Хорошо видна характерная^[чем?] германиевая линза

Тепловизоры применяются вооружёнными силами в качестве приборов ночного видения для обнаружения теплоконтрастных целей (живой силы и техники) в любое время суток, несмотря на применяемые противником обычные средства оптической маскировки в видимом диапазоне (камуфляж). Тепловизор стал важным элементом прицельных комплексов ударной армейской авиации и бронетехники. Применяются и тепловизионные прицелы для ручного стрелкового оружия, хотя в силу высокой цены широкого распространения они пока не получили.

Спасательные службы[править | править код]

Пожарный с тепловизором

Тепловизоры применяют пожарные и спасательные службы для поиска пострадавших, выявления очагов горения, анализа обстановки и поиска путей эвакуации.

Медицина[править | править код]

Разработки тепловизоров для медицины были начаты в СССР в НПП «Исток» (г. Фрязино Московской обл.) в 1968 году. В 1980-е годы были разработаны методы применения тепловизоров для диагностики различных заболеваний. Выпускаемый в те годы отечественной промышленностью тепловизор ТВ-03 имел широкое применение в различных лечебно-профилактических учреждениях. ТВ-03 был первым тепловизором, нашедшим применение в нейрохирургии^[10]. В современной медицине тепловизор используется для выявления патологий, плохо поддающихся диагностике другими способами, в том числе для обнаружения злокачественных опухолей.

С 2008—2009 гг. тепловизоры начали также активно использовать для выделения из толпы лиц инфицированных вирусом гриппа^[17][18].

Металлургия и машиностроение[править | править код]

При контроле температуры сложных процессов, характеризующихся неравномерным нагревом, нестационарностью и неоднородностью коэффициента теплового излучения, тепловизоры эффективнее пирометров, поскольку анализ получаемой термограммы или температурного поля осуществляется мощной зрительной системой человека.

Для улучшения достоверности измерения температуры нагреваемых металлов необходимо правильно выбирать спектральный диапазон регистрации теплового излучения^[19]. Коэффициент теплового излучения ε металлов, нагреваемых свыше 400 °C, сильно изменяется за счёт окисления их поверхности атмосферным кислородом^[20]. Поэтому для регистрации их теплового излучения нужно выбирать участок спектра, в котором влияние неопределённости ε на получаемые показания температуры минимальное^[19].

В тепловизионной технике используют разные участки спектра. При измерении невысоких температур регистрируют тепловое излучение в спектральном участке 8-14 мкм и иногда в области 3-5 мкм^[21]. Для измерения температур, превышающих 700 °C, применяют высокотемпературные тепловизоры, использующие матрицы на основе Si^[22] или InGaAs, которые чувствительны в ближней инфракрасной области спектра, где коэффициент теплового излучения металлов ε гораздо больше, чем в области 8-14 мкм^[19][20]. При необходимости измерения истинной температуры используют тепловизоры, регистрирующие тепловое излучение в трёх участках спектра.

Другие применения[править | править код]

Поиск перегрева электроцепей

В 2014 году компания FLIR выпустила кожух для смартфонов Apple, в который вмонтирован тепловизор^[23]. В том же году компания Seek Thermal выпустила отдельную тепловизионную камеру для iOS и Android устройств^[24]. В феврале 2016 года анонсирован первый смартфон Caterpillar S60 со встроенным тепловизором, разработанным компанией FLIR^[25].

• 

  Тепловизионная насадка для дневных прицелов

• 

  Универсальный наблюдательный прибор охраны

• 

  Двухканальный тепловизионно-телевизионный прибор круглосуточного применения

• 

  Мультиспектральная многоцелевая система наблюдения и целеуказания

• 
• 
• 

  Монокуляр тепловизионный

• 

  Тепловизионный прибор круглосуточного наблюдения

• Ллойд Дж. Системы тепловидения./Пер. с англ. под ред. А. И. Горячева. — М.: Мир, 1978, с. 416.
• Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники, Издательство: Советское радио, год: 1978, страниц: 400.
• Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы. Техника. Применение. М.: Мир, 1988.
• В. А. Дроздов, В. И. Сухарев. Термография в строительстве — М.: Стройиздат, 1987. — 237 с.
• Инфракрасная термография в энергетике. Т 1. Основы инфракрасной термографии / Под ред. Р. К. Ньюпорта, А. И. Таджибаева, авт.: А. В. Афонин, Р. К. Ньюпорт, В. С. Поляков и др. — СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000. — 240 с.
• Огирко И. В. Рациональное распределение температуры по поверхности термочувствительного тела … стр. 332 // Инженерно-физический журнал Том 47, Номер 2 (Август, 1984)

применение и использование в различных условиях

Тепловизор – прибор, предназначенный для определения теплового излучения на исследуемой поверхности. Метод исследования – бесконтактный, он обеспечивает бесперебойную работу при изучении движущихся объектов. Устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности.

Принцип действия тепловизора основан на преобразовании энергии инфракрасного излучения в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране индикатора. Распределение температуры отображается на дисплее тепловизора как цветовое поле, где определенной температуре соответствует определенный цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности.

Тепловизор

Виды тепловизоров

В зависимости от функций, которые выполняет инструмент, различают несколько его видов:

1. Измерительные – выдают радиометрическое изображение, в результате чего можно определить температурные показатели всех объектов в зоне наблюдения. Данный вид аппаратуры применяется в медицине, строительстве, промышленности, при тестировании электрооборудования, механических коммуникаций.
2. Наблюдательные – обеспечивают только визуализацию объектов, находят применение в военном деле, охранных и силовых структурах, в спасательных операциях и т. п.
3. Пирометры визуальные – разновидность инструментов для наблюдения, которые способны выявить зоны с аномальным температурным режимом.

Несколько лет назад применение тепловизоров было доступно только военным ведомствам. Сегодня эти устройства используют во многих областях производственной деятельности, так как это позволяет решить многие технические вопросы.

Производство развернулось не только в виде отдельно взятых приборов, но и как составная часть гражданских биноклей, прицелов для охотничьего оружия, других оптических механизмов.

Измерительный диапазон – один из факторов, который определяет температурные возможности и условно разделяет модели на 3 типа:

• Строительные: реагируют на температуру до +350⁰, применяются для аудита строительных сооружений, определяют качество изоляции, находят места утечек тепла из зданий.
• Промышленные: температурные границы – более +350⁰, применяются для диагностики электросетей, промышленных систем.
• Высокотемпературные: определяют тепловые параметры более +1000⁰, диагностируют технологические процессы с высоким уровнем нагрева.

 Их использование получило широкое распространение в современной жизни как в производственных целях, так и в гражданских нуждах.

Сферы применения

Применение тепловизоров в военном деле

Область применения связана со способностью преобразовывать тепловое излучение в спектр, который воспринимает человеческий глаз, обнаруживать самые незначительные объекты, излучающие электромагнитные волны. Если определить интенсивность излучения, то можно рассчитать температуру исследуемого объекта и предположить, что это. При помощи аппарата определяется разница температур, при отсутствии контакта с объектами, они не реагируют на помехи, не могут быть обнаружены системами слежения, имеют большую дальность действия: от 100 м до 3 км. Эти принципы работы позволяют применять их в самых различных областях.

В военной технике

Новая современная техника поступает сегодня на вооружение, имея в своем арсенале встроенные тепловизорные камеры. Их использование позволяет вести боевые действия в условиях плохой видимости, обнаруживать противника и технику. Помимо этого, устройства устанавливаются на беспилотных самолетах и на технике, управляемой дистанционно.

Возможность «видеть» объекты в ночное время – основной показатель, имеющий значение приборов в военной сфере. Принцип успешной работы аппаратуры заключается в четком обнаружении теплового излучения. Для армии производятся специальные аппараты в виде биноклей, прицелов для оружия, ими оснащаются системы наведения. Они оснащены мощными оптическими механизмами, что увеличивает возможности военных тепловизоров многократно.

В морских приборах

Морской или речной порт является сложным транспортным узлом, и его безопасность может обеспечить только самая совершенная охранная аппаратура. Морские тепловизоры предназначены для обеспечения безопасности водных и прибрежных объектов: портов, причалов, складов, речных вокзалов.

Охота

Тепловизор для охоты – хорошее подспорье для тех, кто увлечен выслеживанием добычи. Использование прибора позволяет отслеживать самого осторожного зверя в любое время суток независимо от погоды и видимости.

Обследование зданий

С помощью тепловизорных датчиков есть возможность обследовать любое сооружение, чтобы определить место утечки тепла. Результаты исследования станут весомым аргументом для того чтобы доказать плохое качество теплоизоляции стен. Для коммунальщиков применение тепловизора для обследования зданий – хорошее средство правильно определить проблемные зоны и направить силы на утепление конкретных мест.

Применение тепловизора в медицине

Медицина

Использование тепловизора в медицине производилось еще во времена СССР. Приборы позволяют распознать характер заболевания, а также увидеть инфицированного человека среди здоровых по температуре тела, характерной для той или иной болезни.

Обследование с помощью специальной аппаратуры, реагирующей на электромагнитные волны, помогает обнаружить воспалительный процесс с точностью до микрона и найти область патологии. Использование аппарата позволит определить, болен пациент или здоров, увидеть источник заболевания, поставить диагноз.

Чрезвычайные ситуации и АСР

Пожарные, вооруженные прибором, могут увидеть наиболее безопасный путь выхода из огня, минуя самые горячие участки. Спасатели, вооруженные аппаратом, в самых трудных ситуациях имеют возможность найти человека в зоне плохой видимости.

Помимо перечисленных сфер, где применение измерительной тепловой техники – необходимое условие успешной деятельности, данные приборы используются и в других областях промышленности и в повседневной жизни людей. Поэтому сегодня производится много их разновидностей, и выбор тепловизора зависит только от цели его использования.

Технические характеристики устройства свидетельствуют о том, можно ли использовать его как универсальный или его специализация более узкая. Границы температур, на которые ориентирован прибор – главный критерий при выборе. Чтобы не допустить ошибку при покупке, необходимо учитывать, что температурный диапазон устройства должен быть больше температуры исследуемого объекта как минимум на 25%.

Классификация

Существует масса критериев классификации тепловизорной аппаратуры. По типу исполнения они бывают стационарные и переносные. Стационарный тепловизор предназначается для наблюдения за одной зоной, поэтому устанавливается фиксировано на определенном месте. Например, на производстве может быть установлена такая модель для слежения за температурой объектов на конвейере.

Портативные тепловизоры используются в строительстве, энергетике, некоторых отраслях промышленности. Они устроены таким образом, что их можно перемещать к различным объектам наблюдения. Их вес колеблется от 300 г до 2 кг. Разные модели оснащаются необходимыми системами: экраном, оптикой, встроенными фотоаппаратами, подсветкой и прочей гарнитурой. Переносные приборы имеют автономный аккумулятор, который обеспечивает питание техники до 8 часов.

 Одной из важных функций является то, что все зафиксированные данные сохраняются в приборе, и затем их можно перенести на компьютер для дальнейшей обработки. Файлы сохраняются в виде фотографий и видео.

Еще больше информации Вы всегда сможете найти в Учебно-методическом пособии

Применение пожарных тепловизоров для решения пожарно-спасательных задач.

Особенности применения

Использование при ликвидации пожаров и проведении аварийно спасательных работ

Сравнение тепловизора и прибора ночного видения

 Сравнение прибора ночного видения с тепловизором

Видим людей через дым

Тепловизор позволяет увидеть людей через дым

Остаток теплового следа

Поиск человека по тепловому следу оставленному по месту его касания на мебели, полу (в зависимости от условий следы сохраняются около 5 минут)

Применение тепловизора в промышленности

Использование тепловизора при поиске горючих, ядовитых жидкостей (сжиженных газов) в емкостях

Тепловизор не способен видеть через стекло автомобиля Применение в энергетике проверка проводки под напряжением

Тепловизор способен видеть скрытую электропроводку под напряжением и различать неравномерность распределения температуры в электропроводах

Возможности в различных условиях

Стекло

ИК излучение не проходит через стекло, однако нагретое стекло будет отображаться, как более светлая область.

Нагретое стекло светлее

Зеркало

ИК излучение отражается через зеркало

Вода

ИК излучение не проходит через воду, в некоторых случаях проникает через туман или изморось.

Инфракрасное излучение не проходит через воду

Пар и Распыленная вода

ИК излучение может проникать или не проникать через пар, в зависимости от его плотности.

Например, туман не является преградой для тепловизора.

Распыленная струя воды и работа тепловизора Выявление горячих пятен тепловизором

Выявление «горячих пятен»

Функция температурного датчика

Некоторые модели тепловизоров имеют функцию TT-датчика. ТТ функция окрашивает наиболее нагретые участки цветом. Чем горячее участок, тем темнее тона (на рисунке – синим цветом)

Пример использования тепловизора с датчиком при пожаре

Пример использования тепловизора с ТТ-датчиком на пожаре

Вариант использования тепловизора на пожаре

Использование тепловизора на пожаре

Видео с пожаров при работе

Материал подготовлен совместно с кафедрой ПС, ФП и ГДЗС (ИПСА ГПС МЧС России)

Применение тепловизоров

Тепловизор становится все популярнее! Прибор находит применение во многих отраслях, начиная от строительства и обследования автомобилей до медицины, где тепловизор прекрасно зарекомендовал себя как диагностический прибор способный выявлять злокачественные опухоли и воспалительные процессы. В обзоре мы познакомим вас со многими возможными областями применения этого удивительного прибора! Список отраслей применения тепловизора будет пополняться, следите за обновлениями.

Содержание статьи

Тепловизор на службе строителей, медиков, энергетиков, охотников и военных

Использование тепловизоров стремительно набирает обороты! До недавнего времени мы с вами даже не знали, что такое тепловизор. А сегодня обследование тепловизором квартиры или загородного коттеджа обычное дело. Рассмотрим возможные применения этого уникального прибора с инфракрасным зрением!

По внешнему виду тепловизор почти не отличается от видеокамеры, да и по принципу действия они очень близки. Для тепловой оптики справедливы те же законы, что и для обычной. Вот только стёкла здесь разные – линзы в тепловизоре сделаны из редкоземельного металла «германий», они свободно пропускают инфракрасные волны, в то время как обычные кремниевые стёкла их задерживают.

Применение тепловизоров в строительстве к содержанию

В строительстве тепловизор позволяет определить скрытые дефекты ограждающих конструкций, неполадки в системах кондиционирования и вентиляции, теплоснабжения и электроснабжения. Тепловидение это бесконтактный метод измерения температур, использующий видимую и инфракрасную области спектра светового излучения.

Энергоаудит в строительстве подразумевает применение таких приборов для определения и выявления проблем ограждающих конструкций, выявления теплопотерь, в частности это – оконные и дверные проёмы, подвальные и чердачные помещения крыши.

Тепловизор позволяет в реальном времени проводить бесконтактные температурные измерения поверхности объекта. Получающаяся картинка распределения тепловых полей называется термограммой — она представляет собой тепловую карту, где наиболее тёплые точки отмечены красным цветом, а наиболее холодные – синим и черным. Благодаря этим пятнам можно наглядно увидеть места утечек тепла и предпринять необходимые меры по их устранению. Обследования фасадов зданий обычно проводится в отопительный период, когда температурная разница внутри помещения и снаружи составляет не менее 15 градусов.

Тепловизоры в электроэнергетике к содержанию

С помощью тепловизора можно обнаружить неполадки в системах электроснабжения, в электрооборудовании — проверить качество контакта в узловых соединениях, состояние термоизоляции и защитных покрытий электрической проводки.

В системах теплоснабжения можно производить диагностику — дымовых труб, теплообменников, радиаторов и их теплоизоляции.

Помимо тепловизоров в энергетическом обследовании используются и другие виды измерительных приборов. Например — анализаторы качества электроэнергии, токоизмерительные клещи, мультиметры, мегаметры, измерители сопротивления и заземления, измерители параметров окружающей среды, лазерные дальномеры и другие приборы.

Тепловизионные камеры успели зарекомендовать себя с положительной стороны – это надежное, практичное и удобное в использовании оборудование. Эти промышленные приборы обладают широкими возможностями без каких-либо компромиссов. Благодаря прочным корпусам и защищенным дисплеям, эти приборы смогут работать даже в суровых природных условиях, некоторые модели влагонепроницаемы и в ударопрочном исполнении (пожарные и охотничьи). Тепловизоры могут показывать в реальном времени картину распределения тепловых полей по поверхности исследуемого объекта с точностью до сотых долей градуса Цельсия.

Некоторые модели тепловизоров применяются для контроля объектов электроэнергетики. Перегрев электродвигателей, трансформаторов, силовых линий, утечки газа, различные испарения – всё это будет видно на экране прибора как на ладони. Контроль при полной нагрузке рабочих параметров даёт возможность заблаговременно выявить дефекты, пока они не привели к более тяжким последствиям.

Первоначально технология видения тепла разрабатывалась далеко не для мирных целей. Как и большинство остальных современных технологий, первыми её заполучили именно военные, в настоящем они стали использоваться и для охоты, тепловизор это прекрасная замена камерам ночного видения.

Рекомендуем: Тепловизионный монокуляр FLIR Scout незаменим для охотников и путешественников — любителей наблюдать за дикой природой. Благодаря тепловизору туристический лагерь может быть вовремя осведомлен о приближении непрошеного гостя из леса. При передвижении в темное время суток, особенно в горах, прибор послужит вам «нитью Ариадны».

Первые тепловизоры были дорогостоящими и громоздкими, а устанавливались они только на тяжёлую бронированную технику или винтокрылые летательные аппараты. Затем, в ходе научных экспериментов, эти приборы удалось значительно облегчить и уменьшить в размерах. Так появились прицелы для снайперских винтовок, позволяющие видеть врага даже в полной темноте.

И лишь относительно недавно, в свободной продаже появились удешевлённые аналоги военных тепловых прицелов, которые можно купить и использовать, скажем, для ночной охоты. Более продвинутые приборы для охоты в ночное время разработала компания FLIR Systems (FLIR Scout PS-Series и FLIR Scout TS-Series ), их вы можете приобрести в компании Пергам.

По большому счету, разница между военным и охотничьим тепловым прицелом заключается во времени автономной работы и матрицей. Военные применяют для электропитания своих тепловизоров микрореакторы, работающие на необогащенном атомном топливе, которые позволяют видеть тепло целыми месяцами без подзарядок. А если вы охотник, то уж извините, но микро-реактор вам никто не даст. На охоте придется использовать обычные аккумуляторы, заряда которых вам хватит часов на шесть. Чего вполне хватит, если вы идете охотиться на кабана, лося, медведя или для поиска подранков. Собаку он конечно не заменит, но значительно облегчит и разнообразит процесс охоты.

Назначение тепловизора и принцип работы устройства

Тепловизионные технологии обследования приобретают все большую популярность и уже практически вытеснили традиционные способы поиска утечки тепла и воды, выявления дефектов в электрооборудовании, оценки состояния зданий и сооружений. Это объясняется высокой точностью результата, минимальными затратами времени и безопасностью процедуры. В этой статье мы рассмотрим, как работает тепловизор, в каких случаях чаще всего применяется обследование и какими преимуществами обладает тепловизионная проверка.

Эта технология появилась в конце 20 века и была основана на использовании электронно-вакуумных датчиков. Около двадцати лет стали выпускать приборы, предназначенные для гражданского и промышленного использования. Ассортимент современных тепловизоров достаточно широкий и включает модели для дома и профессионального использования, которые отличаются конструкцией, назначением и функциональными возможностями.

Основные принципы работы тепловизора

Любой предмет является источником электромагнитных волн, которые излучаются в широком частотном диапазоне, включая ИК-спектр, который также называют тепловым излучением. Интенсивность ИК-излучения непосредственно зависит от температуры предмета, при этом влияние степени освещенности является незначительным.

Тепловизионный прибор позволяет визуализировать предметы и показать характеристики, которые являются недоступными для человеческого зрения и других технических средств. Это предоставляет новые возможности для проведения высокоточных измерений, мониторинга производственных процессов и обеспечения безопасных условий.

Принцип действия современных моделей основан на том, что некоторые материалы могут распознавать и фиксировать ИК излучение. С помощью оптического устройства, в конструкцию которого входят линзы, тепловое излучение предмета проецируется на матрицу, чувствительную к ИК-лучам.

С помощью микросхем данные считываются и преобразуются в видеосигнал, на котором участки с разной температурой показываются разными оттенками. Холодные места отображаются синим цветом, горячие – оранжево-красным.

Современные модели оборудования оснащаются функцией записи изображения, а также позволяют анализировать результаты сканирования в реальном времени.

Технические характеристики тепловизора определяются его назначением. Для лабораторных исследований используют сложные модели с минимальным шагом температурных значений. Для обследования квартиры, оборудования применяют устройства, которые работают в широком частотном диапазоне. Основной принцип функционирования прибора – измерение и визуализация ИК-излучения, успешно применяется в самых разных сферах.

Как правильно пользоваться устройством?

Мы выяснили, как работает тепловизор. Далее рассмотрим, как правильно использовать устройство. Любое технической средство сопровождается инструкцией и руководством по эксплуатации. С этими материалами необходимо внимательно ознакомиться до начала работ.

При обследовании коттеджа или дома необходимо расположиться на расстоянии 25 метров от объекта так, чтобы его не закрывали другие постройки, транспорт, животные. Локатор устройства направляется на исследуемую зону, удерживается в таком положении и производится сохранение изображения. Далее следует направить прибор на следующий участок и провести аналогичную съемку.

При пользовании тепловизором для проверки электрооборудования необходимо надеть диэлектрические перчатки и защитную каску. Прибор держать на расстоянии 70 см от объекта, настроить на максимальную чувствительность, провести тестирование на обесточенном кабеле и под напряжением. При получении корректных данных провести полную проверку с фиксацией данных.

Область применения тепловизоров

Благодаря таким преимуществам как информативность, высокая точность результата, минимальные затраты времени и безопасность, тепловизоры широко используются в самых разных сферах:

• Для обследования зданий и сооружений. Проверка позволяет точно обнаружить места утечки тепла, повреждение тепло- и гидроизоляции, протечку воды в скрытых коммуникациях, неисправности электрооборудования.
• В медицине. Путем современной диагностики выявляют очаги воспаления, патологии, а также выделяют среди здоровых людей заболевшего человека по повышенной температуре тела.
• В военной сфере. Тепловизионные камеры устанавливают на военной технике, они позволяют рассмотреть любой предмет в условиях ограниченной видимости или в ночное время.
• В морских портах. Приборы используются в охранных системах для обеспечения безопасных условий.

Это только некоторые направления использования современной тепловизионной техники. Приборы также применяются на охоте, при ликвидации последствий пожаров и катастроф, в промышленных отраслях и в быту.

Тепловизоры: что это за устройства и зачем они нужны?

Сейчас во многих сферах – от строительства до медицины, применяются тепловизионные технологии, которые пришли на смену традиционным способам обследования. В этой статье мы рассмотрим более подробно, для чего нужен тепловизор, как устроен прибор и какие виды современных устройств предлагают производители.

Сразу следует отметить, что ассортимент тепловизионной техники разнообразный и включает как простые модели для стандартных измерений, поиска утечки тепла, обнаружении влаги, так и сложные устройства, предназначенные для проведения экспертиз.

Что такое тепловизоры и зачем они нужны?

Тепловизор – это техническое средство, включающее оптико-электронные элементы, предназначенное для получения видимого изображения предметов, излучающих инфракрасные волны. Прибор способен видеть в ИК-спектре здания, технику, людей, животных и любые другие объекты.

Тепловизионное обследование может проводиться на значительном расстоянии от объекта и в труднодоступных местах, во время проверки не нужно отключать электрооборудование, вскрывать отделку, при этом сама процедура проходит абсолютно безопасно, а ее результаты являются точными и достоверными.

Все это определило широкую сферу применения тепловизионных приборов, с помощью которых:

• проводится оценка состояния зданий и сооружений, устанавливаются места разрушения стройматериала, гидро- и теплоизоляции, утечки тепла и локализации влаги;
• выявляются скрытые протечки в системе отопления, водопроводе, воздух в трубах;
• проверяется герметичность соединений, фитингов оборудования до ввода его в эксплуатацию;
• устанавливаются дефекты в изоляционной оболочке, участки перегрева электрооборудования;
• в медицине – проводится диагностика пациентов с целью обнаружения патологий и участков с воспалительными процессами;
• в военной сфере – обеспечивается мониторинг обстановки.

Устройство тепловизора

Далее приведем описание устройства и принцип его действия. Конструкция прибора включает следующие компоненты:

• Объектив, предназначенный для фокусировки ИК-лучей на приемном устройстве, которое преобразует электрический сигнал в наглядную термограмму.
• Дисплей. Визуализированная картинка демонстрируется на ЖК-экране. Кроме того, на дисплее показывается шкала температур, время и дата, температура исследуемого объекта.
• Управление. С помощью элементов управления производится настройка электроники.
• Хранилище информации. Полученные данные хранятся на картах или специальных устройствах. Большинство моделей тепловизоров оснащены памятью для хранения текстов, фото- и видеоматериалов.

Также устройство имеет специальное программное обеспечение, электронную систему для обработки данных и формирования отчета.

Классификация современных приборов

На практике используются различные типы тепловизоров, которые классифицируются по следующим параметрам:

• По способу получения изображения

1. сканирующие – с оптико-механическим сканером;
2. матричные – с матрицей FPA.

• По диапазону инфракрасного излучения

1. коротковолновые – с рабочим диапазоном в пределах 3,0 – 5,0 мкм
2. длинноволновые – с диапазоном 8,0 – 14,0 мкм.

• По типу конструкции

1. стационарные – приборы для наблюдения за неподвижным объектом;
2. мобильные – компактные устройства с небольшим весом и возможностью продолжительной работы в автономном режиме.

• По способу измерения температуры

1. наблюдательные – визуализируют тепловое излучение предмета;
2. измерительные – дистанционно измеряют температуру и демонстрируют картинку тепловых полей.

назначение, устройство, принцип работы на пожаре

Назначение

Тепловизор – это прибор, предназначенный для определения теплового излучения на исследуемой поверхности. Метод исследования – бесконтактный, он обеспечивает бесперебойную работу при изучении движущихся объектов.

Устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности.

Принцип действия основан на преобразовании энергии инфракрасного излучения в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране индикатора.

Распределение температуры отображается на дисплее как цветовое поле, где определенной температуре соответствует определенный цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности.

 Еще больше информации Вы всегда сможете найти в Учебно-методическом пособии 

Применение пожарных тепловизоров для решения пожарно-спасательных задач. Смагин М.С.

Устройство

Техническое устройство очень похоже на устройство привычного нам фотоаппарата. Инфракрасные волны, излученные нагретыми предметами, попадают через фокусирующую оптику на тепловизионную матрицу. Изображение с тепловизионной матрицы передаётся на электронную аппаратуру цифровой обработки, а затем подаётся на дисплей.

Электромагнитные волны инфракрасного диапазона, как и привычный нам свет, распространяются в соответствии с законами оптики. Задача фокусирующей оптики — собрать световые волны, отражённые от предметов наблюдаемой сцены и сфокусировать их на матрицу. С практической точки зрения, самой важной характеристикой оптической системы является угол обзора.

Он характеризует, какая часть 360-градусной панорамы вокруг наблюдателя будет отображаться на экране тепловизора. Чем он больше, тем большая часть наблюдаемой сцены будет на экране устройства, но тем сложнее будет разглядеть отдельные детали. Обычно в технической документации на тепловизоры указывают два значения угла обзора – по вертикали и по горизонтали.

Инфракрасные волны, излученные нагретыми предметами, попадают через фокусирующую оптику на тепловизионную матрицу. Изображение с тепловизионной матрицы передается на электронную аппаратуру цифровой обработки, а затем, после обработки подается на систему отображения, выполненную в виде дисплея или окуляра.

Техническое устройство тепловизора

Тепловизионная матрица по своему устройству и характеристикам очень похожа на матрицу фотоаппарата. Как и матрица фотоаппарата, она характеризуется разрешающей способностью, которую обычно указывают не в мегапикселях, а в количестве пикселей по горизонтали и вертикали. Здесь всё точно так же, как в фотоаппаратах: чем выше разрешение матрицы, тем чётче получается фотография.

Ещё одной характеристикой матрицы является динамический диапазон – диапазон температур, в пределах которого предметы разной температуры будут иметь разную яркость на экране устройства.

Аппаратура цифровой обработки очищает тепловизионное изображение от шумов и помех, а также накладывает на него служебную информацию – перекрестие и различные цифровые данные. Именно возможности аппаратуры электронной обработки обеспечивают выполнение большей части функций тепловизора: фотографирование, измерение температуры, раскрашивание и т.д.

Система отображения используется для представления тепловизионной картины оператору. Конструктивно она может выполняться в виде дисплея или в виде окуляра. Каждое решение имеет свои достоинства и недостатки.

Дисплей более уязвим для внешних воздействий. В первую очередь, даже не столько ударов, сколько неизбежных на пожаре грязи и мусора, которые могут существенно усложнить восприятие информации. Дисплейная система имеет более высокую массу, чем окулярная, что также немаловажно. Дисплей потребляет больше энергии батарей, поэтому время работы аппаратуры с окуляром на одной батарее гораздо выше, чем  с дисплеем.

С другой стороны, тепловизор с окуляром практически нельзя использовать в задымлённой зоне, поскольку маска дыхательного аппарата не позволит поднести его непосредственно к глазу.

Дисплей, как техническое устройство, также имеет ряд важных эксплуатационных характеристик. Во-первых, это диагональ (чем больше дисплей, тем проще различить на нём различные объекты). Во-вторых, это яркость (чем ярче дисплей, тем легче с ним работать в дыму). Диагональ, как и всякий линейный размер, измеряется в сантиметрах. Комментарии здесь излишни.

А вот яркость дисплея измеряется физическими единицами – канделами на квадратный метр. Слово кандела, по-итальянски, означает «свеча». Поэтому можно условно говорить, что если дисплей имеет яркость 100 канделл на квадратный метр, то это значит, что если бы такой дисплей имел площадь 1 квадратный метр, то он бы светил так же ярко, как 100 свечей.

Ну и самый главный элемент, дающий энергию для работы всей системы, – это батарея. С технической точки зрения ёмкость батарей измеряется в миллиампер-часах, однако для нас гораздо большую важность имеют практические показатели – время непрерывной работы и время зарядки батареи до полной ёмкости.

Принцип работы на пожаре

Видео про тепловизоры марки FLIR