Тепловизоры: характеристики и инструкции, дальность и чувствительность расчета

Тепловизор – это прибор, предназначенный для теплового мониторинга исследуемой зоны или поверхности. Распределение температуры выводится на дисплей в виде цветового поля, где каждому оттенку соответствует свой температурный уровень. Как устроен тепловизор, каковы его основные параметры, на что обратить внимание при подборе – об этом пойдет речь ниже.

Устройство

Все тепловизоры, независимо от их сферы применения, имеют общие компоненты. В приборах разного типа и моделей они могут несколько отличаться, но принцип действия и основной перечень остается тем же:

• объектив (оптическая система). Германиевая линза собирает инфракрасное излучение и фокусирует его на сенсоре. Тепловизор может иметь один или более объективов;
• приемник излучения и обработки сигнала. Основное назначение данного компонента – преобразование полученного теплового сигнала в электрический с последующим выводом на экран в виде термограммы;
• ЖК-дисплей. Предназначен для выведения и демонстрации теплового изображения. Дисплей тепловизора может также транслировать дополнительные параметры – дату и время, уровень заряда батареи, цветовую шкалу температур;
• органы управления. Они позволяют настраивать работу тепловизора, устанавливать температурный диапазон, цветовую палитру, единицу измерения (Цельсий, Фаренгейт, Кельвин), коэффициент излучения и другие;
• устройства хранения данных. Это электронные карты памяти, позволяющие хранить полученную информацию в цифровом формате. Многие профессиональные тепловизоры могут дополнительно сохранять текстовые и аудиофайлы;
• программное обеспечение. Оно позволяет просматривать и обрабатывать термограммы, импортировать их на ПК, строить изотермы, тренд температуры во времени, анализировать полученную информацию.

Основные характеристики

Сфера применения конкретной модели зависит от набора его характеристик. Все тепловизоры можно условно разделить на две группы:

• наблюдательные. Выводят на дисплей инфракрасное изображение, преобразуя его в видимый спектр;
• измерительные. Дополнительно присваивают цифровому сигналу каждого пиксела соответствующую температуру.

Однако при подборе модели под свои задачи следует учитывать не только это, но и ряд других параметров. Наиболее значимые характеристики тепловизора таковы:

Разрешение сенсора. Чем оно выше, тем более детальным будет изображение на дисплее. Стандартные разрешения тепловизионных сенсоров таковы:

В некоторых моделях может быть иное ИК-разрешение. Например, у тепловизора Flir i3 (бюджетный вариант) оно составляет 60 х 60. Чем выше разрешение, тем дороже прибор.

Важно не путать этот параметр с характеристиками встроенной камеры и дисплея. Модели с одинаковым размером экрана, но с разным разрешением ИК-матрицы могут демонстрировать схожие изображения во время съемки. Однако при анализе полученной термограммы на ПК разница будет очень заметна. Разрешение ИК-матрицы тепловизора определяет сферы его применения:

• с низким разрешением – для быстрой диагностики электрооборудования;
• 120 х 120, 160 х 120 – для энергоаудита малоэтажных зданий (до 5 этажей);
• 320 х 240 и 640 х 480 – для тепловизионного обследования крупных объектов.

Тепловизоры с бóльшим разрешением ИК-матрицы применяются исключительно в профессиональной сфере. Например, для обследования и расчета опор ЛЭП.

Дальность наблюдения. Так называют расстояние, на котором можно видеть определенный объект. Дальность тепловизора зависит от комбинации его характеристик и внешних условий наблюдения, в том числе погодных. Согласно так называемому критерию Джонсона ее разделяют на три категории:

• обнаружения. За нее принимают дальность, при которой размер наблюдаемого объекта укладывается в 2 и более пикселя ИК-сенсора. На этом расстоянии тепловизор обнаруживает какой-то объект;
• распознавания. Это дальность, при которой объект укладывается по меньшей мере в 6 пикселей. На этом расстоянии можно определить, что именно обнаружено тепловизором – человек, автомобиль или животное;
• идентификации. Подразумевается, что наблюдатель может определить характерные признаки, например марку автомобиля. Для идентификации необходимо, чтобы размер объекта укладывался по крайней мере в 12 пикселей.

Чувствительность. Так называется минимальный перепад температуры, которую способен определить тепловизор. От этого параметра зависит четкость и контрастность теплового изображения, которое выводится на дисплей. Для обычного энергоаудита зданий достаточно чувствительности 0,1 °С. Для поиска участков со скрытыми дефектами, повышенной влажностью, протечками понадобится более чувствительный тепловизор. Например, линейка Testo 865-872 имеет чувствительность меньше 0,05 °С, поэтому широко используется в обследовании теплых полов.

Температурный диапазон. Он показывает, какие температуры можно тепловизором контролировать, определяет сферу его применения:

• до +100 °С – энергоаудит (термографирование) зданий;
• до +350 °С – диагностика электроустановок и агрегатов;
• до +650 °С – проверка отопительных котлов, теплогенераторов.

В литейном и стекольном производстве используются модели, которые могут контролировать температуры до +1200 °С и выше. При покупке тепловизора необходимо учитывать, где он будет использоваться, и выбирать модель с небольшим температурным запасом.

Поле зрения. Так называется размер пространства, которое можно контролировать через дисплей, не поворачивая прибор. Характеристика указывается в угловых градусах (2ω) или в метрах (L), измеренных до наблюдаемого объекта (А).

Большее поле зрения обеспечивает лучшую комфортность наблюдения: не требуется постоянно перемещать объектив, чтобы охватить больше пространства. Чем больше увеличение (кратность) тепловизора, тем меньше поле зрения. Поэтому инфракрасные системы с большим увеличением не выпускаются.

Как пользоваться тепловизионным устройством

Вся информация по эксплуатации прибора содержится в инструкции на тепловизор. Она входит в комплект поставки, как и технический паспорт. Каждая модель имеет свои особенности работы, которые обязательно указываются в прилагающейся документации. Например, тепловизоры «Гайд» (Guide) имеют несколько цветовых режимов, оснащены лазерным целеуказателем и стадиометрическим дальномером. Приборы предусматривают ручную фокусировку, управление как физически (кнопками), так и удаленно – через планшет или смартфон с помощью мобильного приложения.

Однако функциональность, которую имеет Guide, относится не ко всем маркам тепловизоров. Поэтому каждый новый прибор и инструкцию к нему следует изучать очень внимательно.

Как спрятаться от тепловизора

Тепловизионное устройство реагирует на тепловое излучение. Поэтому лучшая защита от тепловизора заключается в том, чтобы уменьшить тепло, идущее от объекта – автомобиля, человека, техники. Для этого можно:

• укрыться за препятствием, не пропускающим инфракрасные лучи. Например, за бетонной или кирпичной стеной;
• выбрать такое место, чтобы разница между температурой защищаемого объекта и окружающего фона была минимальной;
• использовать защитные покрытия, не пропускающие инфракрасное излучение. Это может быть покрывало из отражающей фольги или плотный шерстяной плед.

Разные типы защиты имеют различную эффективность, это следует принимать во внимание.