Тепловизор: назначение, устройство, принцип работы на пожаре

Виды тепловизоров, принцип работы и применение

Тепловизорами называют приборы, которые исследуют поверхность или объект путем теплового излучения.

Устройства преобразуют инфракрасные излучения, поступающие от объекта наблюдения, последовательно преобразуя из электрической формы в видимую картинку.

Аппарат способен определить показатель температуры и характеристики температурного поля объекта, вступив с ним в непосредственный контакт.

Обратите внимание

Основу прибора составляет приемник инфракрасных излучений. Именно он отвечает за трансформацию сигнала в графическое изображение и определение температурного показателя путем вывода картинки на дисплей устройства.

Форма, в которой подается результат измерений, является легко считываемой.

Она понятна не только квалифицированным специалистам, но и пользователям, не обладающим узкоспециализированными и профессиональными знаниями в данной области.

Многообразие тепловизоров

Виды тепловизоров классифицируют в зависимости от выполняемых функций и их конструктивного исполнения. Оборудование позволяет решать задачи наблюдения за объектами и снятия измерений.

Наблюдательные виды тепловизоров способны создавать картинку в пределах инфракрасного излучения, являющимся видимым на цветовой шкале. Аппараты измерительного типа выполняют аналогичную функцию, но присваивают каждой точке светового сигнала значение температуры. Это позволяет пользователю визуально анализировать распределение температур на исследуемом участке.

В отдельную группу выделяют оборудование визуального типа. Такие пирометры дают возможность зрительно определить зоны с отклонениями от нормальной температуры.

Относительно недавно применение тепловизоров ограничивалось оборонной сферой.

Сегодня, помимо военных ведомств, аппаратура востребована в строительной области и производственном направлении, где позволяет разрешить множество хозяйственных проблем.

Производители выпускают типы тепловизоров, представленные в качестве самостоятельной единицы оборудования или составной части биноклей гражданского назначения и прочих оптических механизмов.

Наиболее часто тепловизоры классифицируют на 3 группы по их измерительному диапазону. Это позволяет выделить пирометры строительного, высокотемпературного и промышленного типов. Соответственно, данное деление определяет и применение тепловизоров.

Строительное оборудование способно взаимодействовать с объектами, температура которых достигает 350 градусов Цельсия.

Важно

Подобная аппаратура позволяет осуществлять бесконтактную диагностику строительных конструкций, оценивать качество теплоизоляции, выявлять слабые места изоляции и участки, через которые происходит утечка тепла.

У промышленных аппаратов верхняя температурная граница превосходит 350 градусов по шкале Цельсия. Уникальные способности приборов открывают возможности по диагностике электросетей и промышленных систем различного назначения.

Высокотемпературное оборудование способно фиксировать температуры, превышающие 1000 градусов по шкале Цельсия. Их применяют в процессе диагностики технологических процессов с крайне высокой степенью нагрева.

Сфера применения

Сегодня применение тепловизоров становится максимально обширным. Это вызвано способностью оборудования чутко реагировать на мельчайшие изменения температурных параметров, не различимых человеческому глазу. Главное условие работы техники заключается в излучении электромагнитных волн, которые исходят от исследуемого предмета.

По интенсивности излучения оператор может определить, что за предмет он видит перед собой. Пирометр не восприимчив к посторонним помехам и не нуждается в непосредственном контакте с объектом исследования. При значительной дальности действия, оборудование не может быть обнаружено современными системами слежения.

Это делает применение тепловизоров весьма востребованным.

В зависимости от назначения, типы тепловизоров подразделяют на:

  • диагностические;
  • военные;
  • морские;
  • медицинские;
  • научные;
  • мультисенсорные;
  • строительные;
  • для систем автоматики.

Диагностические пирометры позволяют выявлять проблемные участки путем анализа температурных показателей систем. Медицинская техника с интегрированными тепловизорами востребована при выявлении у пациентов различного рода заболеваний путем изучения показателей инфракрасного излучения. Морские пирометры способны анализировать инфракрасное изображение при критических погодных условиях.

Основное преимущество мультисенсорных приборов — возможность значительно повысить безопасность охраняемых объектов. Это позволяет включать их в состав современных систем обеспечения безопасности.

Пирометры научного типа позволяют решить обширный спектр задач. Модели могут принадлежать к числу охлаждаемых и не охлаждаемых.

Выбор того или иного аппарата зависит от условий предстоящего эксперимента и результата, который необходимо получить пользователю. Строительная аппаратура востребована при обследовании конструкций зданий.

Она позволяет моментально и с высокой точностью выявлять дефекты и неисправности.

В системах автоматизации принцип работы тепловизора позволяет вести мониторинг оборудования и контролировать состояние исследуемого объекта путем анализа разницы температурных показателей.

Все чаще подобные приборы включают в состав систем контроля транспортных потоков, поскольку они показывают высокую эффективность при ведении круглосуточного наблюдения за перемещением автотранспорта и людей вне зависимости от условий видимости и уровня освещенности.

При охоте пирометры позволяют достоверно определить положение цели в условиях незначительной видимости. Все чаще подобное оборудование используют в аварийных службах с целью поиска утечек газа.

Модели пирометров

Учитывая, что принцип работы тепловизора един для всех видов оборудования, конструктивное исполнение аппаратуры может быть различным, в зависимости от поставленных задач и мощности оборудования. Помимо стационарных приборов, широкое распространение получают мобильные тепловизоры. Они характеризуются компактными размерами и простотой транспортировки.

Все приборы обладают памятью для хранения зафиксированных данных. Эту информацию можно перенести на персональный компьютер с целью последующей обработки. Возможности пирометров позволяют хранить данные в виде фото- и видеофайлов.

Источник: https://pro-spec.ru/poleznaya-informaciya/140-vidy-teplovizorov-printsip-raboty-i-primenenie

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.

Совет

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

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).

Совет

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.

Читайте также:  Противопожарные ворота: виды, требования, плюсы и минусы

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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

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

Компоненты тепловизора

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.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

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.

Совет

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

Источник: http://www.eti.su/articles/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya-tehnika_726.html

Тепловизоры как средство профилактики пожаров

С. Никитин

ООО «СКН»

Тепловизоры отлично зарекомендовали себя как средство обнаружения нарушителя на больших расстояниях. Это не единственная сфера применения -тепловизоры используются для решения самых разнообразных задач, вплоть до обнаружения больных людей на контрольно-пропускных пунктах. В этой статье речь пойдет о применении тепловизоров для обнаружения возгораний и участков с опасно высокой температурой.

Тепловизионные камеры обладают рядом преимуществ: способность различать разницу температур в десятые и сотые доли градусов, работа в условиях плохой видимости, вызванной запыленностью и иными атмосферными явлениями, способность работать при загрязнении объектива (площадь загрязнения не более 10-15%).

Эти особенности позволяют использовать тепловизоры для задач температурной диагностики оборудования. Специалистам по безопасности хорошо известны тепловизоры, с помощью которых можно отследить опасные изменения в температуре того или иного устройства. Однако большинство таких тепловизоров являются приборами с низким разрешением (160х120 пикселей).

Обратите внимание

В статье рассматривается возможность применения тепловизоров с более высокой разрешающей способностью для решения схожих задач: обнаружения лесных пожаров, обнаружения возгораний в помещении и обнаружения перегревающихся участков оборудования.

Более высокое разрешение позволит увеличить дальность обнаружения пожара, а в случае профилактики перегрева оборудования — одновременно контролировать большую площадь и различать мелкие перегревающиеся детали.

У читателя может возникнуть справедливый вопрос: а чем хуже температурные извещатели и извещатели открытого пламени? При обнаружении возгораний тепловизор сможет предоставить оператору более качественную информацию о месте возгорания и о ситуации вокруг, чем стандартный из-вещатель; сможет обнаружить огонь на расстоянии в несколько километров; наконец, крайне затруднительно установить температурные извещатели на работающий механизм, например, станок. Разумеется, нельзя считать тепловизоры полноценной системой пожарной сигнализации, но их можно считать вспомогательной системой, дополняющей ее функционал. Рассмотрим три варианта применения тепловизоров такого рода и укажем примерный состав оборудования для каждой из систем.

Задача 1. обнаружение лесных пожаров

Для обнаружения лесных пожаров предлагается использовать комплекс из одной или нескольких поворотных платформ с установленными на них длиннофокусными тепловизорами и видеосервером для регистрации.

Платформы выполняют патрулирование по препозициям и при обнаружении огня выдают оператору сообщение тревоги.

Предлагаемый комплекс позволяет обнаружить пожар площадью 6х6 м на расстоянии до 6590 м не более чем за 10 минут.

Упрощенный пример расчета: для успешного обнаружения необходимо, чтобы площадь изображения огня была не менее 5х5 пикселей (согласно алгоритму обнаружения). Площадь пожара составляет 6х6 м, поэтому масштаб изображения

учитывая, что размер одного пикселя — 17 мкм (0,000017 м). Воспользовавшись формулой увеличения для линзы и преобразовав ее для расчета расстояния до пожара получим:

 
где m — масштаб, а f — фокусное расстояние объектива. Для приведенных значений D = 6591 м. Это значение справедливо в случае, если нет атмосферных осадков, однако, проливной дождь и лесной пожар площадью 6х6 метров крайне редко встречаются одновременно.

Значение 10 минут берется из расчета, что тепловизор последовательно проходит 30 позиций — 20 позиций с шагом 4,6° для дальней зоны обнаружения (расстояние от 3 до 6 км) и 8 позиций с шагом 14,3° для ближней зоны (расстояние от 0 до 3 км), задерживаясь в каждой на 20 секунд.

Остаток времени расходуется на перемещение тепловизора по позициям.

Отметим, что в настоящее время иных, таких же эффективных, способов обнаружения лесных пожаров в автоматическом режиме не существует.

Состав системы
Тип оборудования Количество
1 Неохлаждаемый тепловизор 640х480, c объективом с функцией переключения фокусного расстояния 45 или 135 мм, со встроенным модулем обнаружения возгораний; установленный на поворотную платформу с возможностью непрерывного вращения на 360° и наклоном не менее +30°-90°, температурный диапазон -40° 4 +50° С, класс защиты IP66. Тепловизор может быть укомплектован дополнительной телекамерой видимого диапазона 4
2 Видеосервер с возможностью записи видео в формате PAL, с достаточной глубиной архива (устанавливается в ТЗ), с возможностью управления поворотными устройствами и группой «сухих» контактов для подключения оповещателей, с сетевым интерфейсом (при доступности сетевого подключения) 1
3 Источник резервного питания 1

Задача 2. обнаружение возгорания в производственном помещении или на территории предприятия (плошадь охраняемой территории s = 200×150 м)

Для обнаружения возгорания на территории предприятия предлагается использовать систему видеонаблюдения, состоящую из восьми тепловизоров и шестнадцати телекамер. Система осуществляет непрерывное наблюдение за территорией и формирует сигнал тревоги при обнаружении открытого огня или дыма.

Читайте также:  Европейский центр по сейсмическим и геоморфологическим опасностям (ецсго)

Сигналы тревоги формируются как тепловизорами (обнаружение участков с высокой температурой в ИК диапазоне) так и телекамерами (обнаружение дыма в видимом диапазоне). Количество тепловизоров выбирается таким, чтобы они полностью перекрывали все зоны возможного возгорания.

Для этого следует руководствоваться дальностью обнаружения и углом зрения объектива.

Следует сказать, что стоимость системы пожарной сигнализации класса «премиум», использующей центральную станцию, около ста датчиков пламени (количество, необходимое для контроля указанной площади) и со всеми необходимыми для работы аксессуарами, будет примерно в два-три раза выше,чем использование системы пожарной сигнализации на линейных извещателях, дополненной подсистемой тепловизионного контроля. Разница в цене составит ~300 тыс. долларов против 100-150 тыс. долларов. Разумное комбинирование оборудования может повысить и эффективность расходования средств и эффективность системы безопасности.

Состав системы
Тип оборудования Количество
1 Неохлаждаемый тепловизор 640х480, c объективом f = 25 мм, со встроенным модулем обнаружения возгораний; температурный диапазон -40°4 +50°С, класс защиты IP66. Опционально — комплектация встроенным кодером видео H.264/MJPEG для использования в составе сетевой системы видеонаблюдения 8
2 Телекамера (сетевая или аналоговая) с разрешением не хуже 540 ТВЛ или 720 р, с вариофокальным объективом f = 5-50 мм, температурный диапазон -40° 4 +50° С, класс защиты IP66 16
3 Видеосервер с возможностью записи видео c телекамер и с тепловизоров, с достаточной глубиной архива (устанавливается в ТЗ), группой «сухих» контактов для подключения оповещателей, с сетевым интерфейсом (при доступности сетевого подключения) 1-2
4 Источник резервного питания 1-2

Оборудование, использующееся для решения предыдущей задачи, может применяться и для другой цели. Тепловизоры могут осуществлять круглосуточный мониторинг станков и прочих работающих устройств, для которых превышение температурного порога может привести к поломке либо к возгоранию.

При обнаружении перегрева сервер видеонаблюдения выдает сообщение оператору и при необходимости отключает работающее оборудование (возможно произвести отключение как в автоматическом режиме, так и по подтверждению или команде оператора).

Предлагаемое решение обеспечивает круглосуточный мониторинг состояния оборудования, позволяя, таким образом, на самой ранней стадии предотвратить и поломку дорогостоящих устройств и гораздо более серьезные последствия возможного пожара.

Важно

Использование решения можно сравнить с переходом от сторожа, выполняющего обход цехов ночью, к внедрению современной системы видеонаблюдения с функциями видеоаналитики.

Тепловизоры все чаще применяются для обеспечения безопасности самых различных объектов.

Постоянное совершенствование элементной базы привело не только к повышению качества формируемого изображения и появлению дополнительного функционала, но и к снижению стоимости.

Мы надеемся, что предложенные в статье решения найдут признание специалистов и позволят повысить безопасность в самых различных местах — от лесных просторов до производственных цехов высокотехнологичных предприятий.

Источник: https://avtoritet.net/library/press/245/5865/articles/7071

Тепловизоры. Способы применения и использования для нужд МЧС России

Главная → Статьи → Техника и оборудование

Тепловизоры представляют собой профессиональное оборудование, используемое для целей идентификации теплового излучения на определенной поверхности. Бесконтактный принцип определения колебания температур позволяет применять тепловизор в деятельности по организации поисково-спасательных работ, а также для выполнения задач, стоящих перед военными организациями.

Особенность функционирования тепловизора сводится к преобразованию инфракрасного излучения в электрический сигнал, который отражается на дисплее оборудования.

Изменение диапазона температур окружающей поверхности осуществляется посредством отображения на экране оборудования цветового поля.

Каждый цвет призван обозначить определенный температурный режим, находящийся на исследуемой территории.

Современная классификация тепловизоров

С помощью данного оборудования решаются различные задачи в таких сферах общественных отношений, как медицина, военное дело, организация спасательных работ. Выделяют следующие виды тепловизоров:

  • Измерительные приборы. Речь идет о моделях, которые способны спроектировать радиометрическое изображение. Результатом работы тепловизора следует считать получение исследователем достоверных сведений относительно температурного режима всех объектов, находящихся в зоне наблюдения. Эти данные могут быть использованы при проведении крупномасштабных строительных работ.
  • Тепловизоры наблюдательного типа. Отличаются передачей информации о температурных показателях объекта, находящегося в зоне видимости. Полученная информация не закрепляется на цифровых источниках. Такой подход используется при организации военного дела или аварийно-спасательных работ, направленных на поиск выживших при завалах.
  • Пирометры визуального типа. Такие тепловизоры применяются преимущественно для научно-исследовательских целей. С их помощью определяются зоны с аномальными отклонениями температур.

До недавнего времени тепловизоры стояли на вооружении силовых или военных структур. Сейчас, возможности данного оборудования используются и для целей развития гражданской промышленности, а также науки.

Широкая сфера применения данных приборов подтверждается тем фактом, что их возможности воплощаются не только применительно к отдельно взятым приборам, но и в их составе, например, гражданских биноклей, охотничьи прицелов или иных механизмов, призванных отслеживать температурный режим отдельных зон.

Тепловой диапазон: ключевая характеристика тепловизоров

Исходя из классификации оборудования по данному признаку, выделяют следующие его разновидности:

  • Тепловизоры для целей строительных работ. Они отличаются реагированием на изменение температурного режима, показатели которого не превышают +350 градусов. С их помощью осуществляется обследование инженерных коммуникаций, включая вентиляционные отсеки и подвалы с целью поиска мест утечки тепла.
  • Оборудование промышленного типа. Их особенность состоит в определении температурных изменений в диапазоне от +350 до 900 градусов. Используются для обследования инженерных сетей и коммуникаций.
  • Высокотемпературные приборы с особой чувствительностью. Эксплуатируются в среде, где разница температур колеблется от +9000 до 2000 градусов. К их помощи прибегают в ситуациях, когда необходимо обозначить источник выделения тепла на электрических, атомных или иных станциях.

Тепловизоры в МЧС и военном деле: преимущества

С момента появления приборов, способных определять присутствие предмета по его тепловому изучению, данная технология стала применяться в военном деле. Тепловизорами стали оснащаться системы наведения вооружения, танки используют данные приборы для идентификации противника в условиях минимальной видимости.

Впоследствии, эта технология получила портативную форму, что позволило оснащать человека данным прибором для выполнения определенных задач. Тепловизорами были интегрированы оружейные прицелы, а оборудование можно было транспортировать в любых природных условиях.

Когда технология оправдала свою эффективность, она стала использоваться иными ведомственными государственными структурами. Например, сотрудники МЧС применяют тепловизоры для идентификации человека или животных в местах крушения зданий, а также взрывов, совершенных в местах потенциального размещения больших групп людей.

Практичность и компактность современных тепловизоров позволяет использовать их для выполнения тактических или аварийно-спасательных работ любого масштаба. Подавляющая часть оборудования данного типа функционирует на основе аккумуляторной системы питания. Таким образом, поиск выживших в завалах может продолжаться несколько дней без перерыва.

Оборудование данного типа также используется в деятельности пожарной охраны. С его помощью спасатель определяет места реального местонахождения источника огня, предоставляя возможность обойти опасный участок без вреда жизни или здоровью.

Таким образом, тепловизоры представляют собой профессиональное оборудование, призванное упростить процедуру поиска выживших при обвале зданий, а также крушении техники.

С их помощью идентифицируется источник излучения тепловой энергии. Электронная система тепловизоров определяет её природу и температуру.

Совет

На основании этих данных человек способен спланировать дальнейшие действия, например, когда речь идет о принятии решений в условиях угрозы жизни.

Статью прислал: limo

Источник: https://xn--01-6kcaj2c6aih.xn--p1ai/articles/technics/teplovizory_sposoby_primeneniya_i_ispol_zovaniya_dlya_nuzhd_mchs_rossii/

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.

Обратите внимание

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.
Читайте также:  Биогеоценоз в чрезвычайной ситуации

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.

Источник: https://TeploVizov.ru/articles/printsip-raboty-i-osnovnoye-naznacheniye-teplovizora/

Характеристика тепловизионного оборудования и аксессуаров к нему

Тепловизионное оборудование – новый шаг в возможности объективного отражения возгораний, поскольку видеоизображение пожара позволяет чётко координировать работу пожарных звеньев и эффективно осуществлять пожаротушение. В зависимости от назначения используют различные модели и технические комплексы тепловизоров.

Общая техническая характеристика устройств

Принцип работы тепловизора состоит в отражении ртутно-кадмиевым сенсором изображения путём поглощения теплового спектра. Объектив выполняют из германия, который пропускает нужную гамму.

Поэтому цена тепловизора так высока, в отличие от стандартных средств визуального отображения.

Тепловизоры преобразуют инфракрасное излучение объектов в видимое двухмерное, визуализируя холодные предметы в черно-белой гамме, горячие – в оттенках тёплых и горячих цветов (жёлтый, красный).

В зависимости от качественных характеристик детектора можно получать чёткое изображение предметов, нагретых до температуры 1000 С и более.

Это возможно благодаря инновационным технологиям типа ICE, позволяющим быстро оценить информацию с места возгорания, невзирая на разницу в диапазоне температур.

Для наиболее тяжёлых условий пожаротушения применяют технологию SIGMA, в результате чего получают идеально чёткое изображение.

Для тепловизоров нового поколения характерны такие технические характеристики, как работа в режиме экстремальных ситуаций, многократное цифровое увеличение картины (2- и 4-х-кратное), ускоренное её обновление, возможность захвата и сохранения изображения, последующей передачи его на ПК. Для лучшей ориентации в зоне поражения в тепловизоры монтируют лазерный указатель, показывающий опасные места и оптимальные направления движения для выполнения спасательно-оперативных действий.

С целью продления срока работы в тепловизоре предусматривают наличие зарядного устройства. Изображение передают через видеопередатчик, который можно встроить в ручку тепловизора.

Важно

Для того, чтобы одновременно видеть изображение от нескольких тепловизоров, используют мобильную станцию, принимающую картину в режиме реального времени.

Она отличается наличием высокочувствительного дисплея и минимальными затратами на питание (до 24 В).

Современные модели не требуют настраивания фокуса: в них работает автоматическая функция интеллектуальной фокусировки. Тепловое слежение автоматически устанавливает температуру объектов, показывая опасные предметы указателем типа синего крестика или выделенной области.

Срок работы тепловизора – минимум 3 года. Без подзарядки устройство может работать свыше 3 (до 5 – 6) часов. Все тепловизоры отличаются противоударными, влаго- и термостойкими характеристиками. Ввиду того, что тепловизоры работают на модульной основе, их можно обновлять, добавляя новые аксессуары, способные расширить технические возможности устройства.

Особенности моделей

Большим достоинством тепловизоров является их техническая возможность определить бесконтактным способом температуру любого объекта с высокой точностью. Классификация тепловизоров по типам различная. Есть стационарные устройства, поворотные, ручные, автомобильные, а также специальные тепловизоры для пожарных.

Цена на тепловизоры колеблется в широком диапазоне. Самые недорогие модели стоят от 350 тыс. рублей, с улучшенными характеристиками – 500 – 600 тыс. и больше (фирмы Samsung, Videotec, Pelco, Smartec и другие), цена на сложные тепловизионные комплексы составляет сотни тысяч долларов.

Также сейчас в пожарном деле очень часто используют тепловизоры серий ИК-Бранд.

Помимо поворотных тепловизоров, популярностью пользуются поворотно-наклонные, имеющие угол наклона при горизонтальном обзоре до 360 С. Угловая скорость наклона также широко разнится: от 0,1 до 360 в секунду.

Для того, чтобы оптимально определить параметры работы устройства, используют автоматическое программирование выполнения различных технических функций, от которых зависит скорость поворота камеры и чёткость патрулирования объекта.

Видеокамеры имеют разрешение NTSC и PAL, а в режиме HD работают с разрешением 1920 х 1080. Максимальное оптическое и цифровое увеличение может достигать уровня 16 и 32-кратного. Тепловой датчик работает в диапазоне 3 – 20 мкм, с порогом термочувствительности 0,1 С.

Область применения тепловизоров

Тепловизоры рекомендовано применять в следующих случаях:

1) при пожарах на промышленных объектах;

2) в случае ликвидации огня в жилых зданиях и промышленных предприятиях;

3) при возникновении возгораний на железной дороге;

4) для предупреждения и ликвидации пожара в лесных массивах и других природных объектах.

Для того, чтобы увеличить радиус действия тепловизионных систем, используют мощные системы, работающие с QWIP-детекторами, отличающимися повышенной чувствительностью и лучшим качеством изображения с аналогичными устройствами.

Они также оснащены видеокамерой, имеющей 25-кратное увеличение, GPS-навигатор и лазерный дальномер, благодаря которым можно определять местоположение объекта.

Такие устройства идеально подходят для наблюдения за лесными массивами в период наиболее высокой вероятности возникновения пожаров.

Совет

Ими оснащают воздушные суда (вертолеты, самолёты), и непосредственно с борта проводят обследование и анализ возгораний, кромки пожара, интенсивности горения и локализация пожара. При подобных обследованиях получают термограмму, привязанную к географическим координатам путём применения GPS.

Для обнаружения лесных возгораний учёные предлагают использовать комплекс, состоящий из поворотных платформ, на которых смонтированы тепловизоры дальнего действия и имеется видеосервер.

Подобное устройство позволяет обнаружить пожар при наличии площади горения 30 – 35 м2 на расстоянии 5 – 10 км и выше. Внутренняя матрица тепловизоров работает в диапазоне температур до 2000 С.

Для того, чтобы получать информацию постоянно, устанавливают стационарные устройства, которые могут функционировать постоянно, без обязательного наличия света.

Тепловизоры обычно комплектуются CCTV-камерами. По классификации различают устройства ручные, ближнего, среднего и дальнего действия. Есть также сложные комплексы, которые совмещают с CCD-сенсорами, GPS-устройствами, дальномерами, работающими на лазере. Чтобы максимально полно оценить ситуацию на местности, используют тепловизоры, работающие на поворотном механизме.

Комплектация тепловизоров

Тепловизоры для пожарных функционируют в режиме экстремально высоких температур, отлично переносят влажность и удары.

Благодаря интуитивно понятному интерфейсу, оснащению удобной клавиатурой ими удобно работать в специальной одежде пожарных (к примеру, защитных перчатках).

Для формирования отчета пожарные создают и сохраняют в памяти изображения, где зафиксированы все результаты измерений и видеоинформация с места возгорания.

В комплекте для тепловизионных камер идут такие аксессуары, как сумка или кейс (в мягком или жестком исполнении), зарядное устройство, сетевой адаптер с проводом, аккумуляторы (один из них запасной), вытяжной ремень, USB-кабель для подключения к ПК, штатив при необходимости стационарной установки устройства.

Обратите внимание

Тепловизоры разделены по принципу охлаждения: так, охлаждаемые устройства имеют ресурс работы 10 тыс. часов. В сравнении с микроболометрическими устройствами они в 8 – 10 раз дороже и имеют несколько меньшие размеры.

Таким образом, в критических пожарных ситуациях использование тепловизионной техники оправдано и в экономическом аспекте, и с целью обеспечения безопасности работающего боевого расчёта, и для повышения эффективности пожарно-спасательных операций.

Источник: http://pojarunet.ru/kharakteristika-teplovizionnogo-oborudovaniya-i-aksessuarov-k-nemu

Принцип действия тепловизора

Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот, в том числе и волны в инфракрасном спектре, так называемое «тепловое излучение». При этом интенсивность теплового излучения напрямую зависит от температуры объекта, и лишь в очень малой степени зависит от условий освещенности в видимом диапазоне.

Таким образом, при помощи тепловизионного прибора о любом наблюдаемом объекте может быть собрана и визуализирована дополнительная информация, недоступная человеческому глазу и приборам, Тепловизор – устройство, позволяющее визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта.

Это открывает ряд уникальных возможностей для разных сфер деятельности: точных измерений, контроля технологических процессов, и конечно – обеспечения безопасности.

Принцип действия современных тепловизоров основан на способности некоторых материалов фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне.

Посредством оптического прибора, в состав которого входят линзы, изготовленные с применением редких материалов, прозрачных для инфракрасного излучения (таких как германий), тепловое излучение объектов проецируется на матрицу датчиков, чувствительных к инфракрасному излучению.

Далее сложные микросхемы считывают информацию с этих датчиков, и генерируют видеосигнал, где разной температуре наблюдаемого объекта соответствует разный цвет изображения. Шкала соответствия цвета точки на изображении к абсолютной температуре наблюдаемого объекта может быть выведена поверх кадра.

Также возможно указание температур наиболее горячей и наиболее холодной точки на изображении. В зависимости от модели тепловизоры различаются по величине шага измеряемой температуры. Современные технологии позволяют различать температуру объектов с точностью до 0,05-0,1 К.

Важно

Многие тепловизионные приборы также оснащены устройствами памяти для записи полученного видеоизображения картины теплового излучения, производительными микропроцессорами, позволяющими осуществлять в режиме реального времени минимальную аналитику полученного в результате сканирования изображения инфракрасного излучения. Довольно часто используется конфигурация совместного использования тепловизора и видеокамеры, что позволяет в общем случае получить изображение объекта в «расширенном» диапазоне объединенных инфракрасного и видимого спектров, а в неблагоприятных условиях (например — отсутствие освещения объекта) наблюдать объект хотя бы в одном из диапазонов. ИК или видимый диапазон могут как накладываться друг на друга, так и транслироваться отдельно. Специальное программное обеспечение позволяет настроить работу тепловизионного комплекса, максимально эффективно скоординировав работу всех входящих в него устройств.

Точность изображения и другие характеристики тепловизора обычно определяются сферой его использования. В научных лабораториях используются более сложные конструкции, имеющие за счет узкой специализации наименьший шаг измеряемой температуры.

Для обеспечения безопасности на различных объектах используются модели, фиксирующие тепловое излучение с чуть меньшей точностью, однако работающие на более широком диапазоне частот и с более чем достаточной для эффективного выполнения своих функций точностью.

В любом случае, принцип действия тепловизора – измерение и визуализация теплового излучения – востребован во всех сферах жизни современного общества.

Технические характеристики тепловизора

Основными техническими характеристиками тепловизора, на которые обращают внимание специалисты, являются такие параметры, как тип матрицы, фокусное расстояние, чувствительность матрицы, углы обзора и температурный диапазон работы. Конечно, это только основные параметры, существуют и другие.

Так как для каждой модели, исходя из ее назначения, характеристики являются индивидуальными, то подробнее о них вы можете узнать в нашем каталоге. 

Источник: http://teplovisor.su/princip-deystviya-teplovizora

Ссылка на основную публикацию