1

Применение тепловизора – это быстро расширяющаяся область с почти не ограниченным потенциалом. Любой объект во вселенной излучает энергию, причём большая часть энергии приходится на невидимое человеческому глазу инфракрасное излучение. Принцип работы тепловизора основан на этом явлении: по интенсивности инфракрасного излучения можно не только разделять объекты разной природы или даже участки однородной на вид поверхности, но и определить многие их скрытые свойства.

Зачем нужен тепловизор военным?

В наше время применение тепловизор нашёл во многих сферах, важнейшей из которых, естественно, стало военное дело. Какое основное применение тепловизор находит в армии?

Одним из важнейших препятствий для военных операций всегда была ночь. Не лучше обстоят дела в условиях плохой видимости: в тумане, дыму, при снегопаде и других подобных явлениях, когда привычным образом наблюдение невозможно. Ранее для обнаружения противника в темноте в армии использовали так называемые приборы ночного видения, с которыми часто путают тепловизор . Однако, принцип работы тепловизора даёт ему значительные преимущства. Дело в том, что ПНВ улавливает видимый свет и усиливает сигнал и, таким образом, позволяет видеть при плохом освещении. Но, в отличие от тепловизора, такой прибор абсолютно бесполезен при плохой видимости – он просто сделает туман ярче – да и в полной темноте, например, в помещении ПНВ не покажет абсолютно ничего.

Как работает тепловизор? Принцип работы тепловизора основан на регистрации теплового излучения. Прибор не требует никакой, даже минимальной подсветки для работы. А поскольку все объекты, так или иначе, излучают тепло, применение тепловизоров в военном деле трудно переоценить. Для нужд армии выпускаются тепловизоры в виде биноклей, монокуляров, прицелов для оружия, ими оснащают различное оборудование, системы наведения и многое другое, ведь формат прибора и применение тепловизора при решении специфических задач критически важно для такого тепловизора. Как правило, приборы, используемые военными, имеют самые современные матрицы с высоким разрешением, обеспечивающие наилучшее качество изображения и высокую частоту смены кадров. Другой важной особенностью таких тепловизоров является возможность работы на больших дистанциях, для чего они всегда оснащаются мощной оптикой.

И если раньше приборы этого класса были доступны только военным, сейчас всё большую популярность набирают так называемые тепловизоры для охоты, устройства, которые используют профессиональные охотники, а также сотрудники охранных служб, детективные агентства и пр. По своим характеристикам, возможностям и принципу работы тепловизор для гражданского использования немногим уступает аналогу из арсенала военных и помогает значительно сократить время поиска дичи, особенно если речь идёт о ночном выслеживании. Применение тепловизора для охоты не ограничивается собственно охотой – так, например, его возможности позволяют обнаружить движущийся автомобиль на дистанции больше километра. Как правило, гражданские тепловизоры этого класса выпускаются в форме монокуляров, биноклей и прицелов для охотничьего оружия.

Медицинские тепловизоры

Другим важным аспектом человеческой деятельности всегда была медицина. Применяются тепловизоры и здесь. Температура нашего тела – отличный показатель общего здоровья. Изменение температуры, как известно, сигнализирует о неполадках в работе организма, именно поэтому при первичном обследовании пациенту всегда ставят градусник. Но следует понимать, что обычный контактный термометр всегда измеряет температуру в одном и том же месте. Но на самом деле температура тела неоднородна, и для каждого органа характерна своя. Устройство тепловизора даёт возможность значительно углубить температурный анализ здоровья

Обследование тепловизором человека помогает найти область воспаления с точностью до мм и определить, например, патогенный процесс в одном из органов без внедрения различных зондов или оперативного вмешательства. Таким образом, применение тепловизора для диагностики не только даёт возможность определить, болен пациент или здоров, но и с высокой точностью указать источник проблемы и поставить диагноз. Основной областью применения таких приборов является диагностика опухолей и различных проблем с кровеносной системой.

Современный медицинский тепловизор – это, как правило, диагностическая система, состоящая из собственно детектора излучения и компьютера для быстрой обработки полученного сигнала. Одно из важнейших достоинств медицинского тепловизора является его полная безопасность для пациента в виду отсутствия постороннего излучения, оперативного вмешательства и – принцип работы тепловизора медицинского полностью аналогичен работе других приборов этого типа

Использование тепловизоров в промышленности и строительстве

Широкое применение тепловизоры нашли в химической промышленности и металлургии – области производства, в которых нередко используются высокотемпературные процессы, сложные системы охлаждения и агрегаты. На каждом крупном объекте регулярно проводится обследование тепловизором зданий, инфраструктуры и оборудования. Устройство помогает в решении множества задач и позволяет, например:

• провести диагностику доменных печей;
• теплоизоляции агрегатов;
• проверить герметичность;
• динамически контролировать температурные изменения в химическом реакторе.

Промышленный тепловизор – это всегда переносной прибор, как правило, выполненный в формате "пистолетной ручки". Устройство тепловизора этого типа рассчитано на сравнительно небольшую рабочую дистанцию, но оснащён матрицей с большим разрешением и работает в широком температурном диапазоне. Приборы этого класса рассчитаны на регулярное использование и позволяют на месте выявить неполадки в оборудовании при анализе теплового изображения на экране прибора.

Тепловизионные приборы широко применяются в энергетике, причём как на больших предприятиях, так и в работе электрика в ЖЭК. При их помощи проводится диагностика высоковольтных линий и вышек, как с земли, так и с воздуха, а обследование тепловизором трансформатора или электрощитка позволяет выявить и оперативно устранить многие неисправности.

В строительстве зданий применение тепловизоров, в основном, сводится к поиску слабых мест в теплоизоляции через обнаружение точек с перепадами температур.

На первый взгляд удивительно, но принцип работы тепловизора не редко бывает полезен и при строительстве дорог. Как и во многих других случаях, при укладке асфальтового покрытия необходим температурный контроль: каждый элемент - асфальт, смола, щебень - должен прогреваться до определённой температуры. Только контролируя температурный режим можно обеспечить надлежащее качество дорожного покрытия. К сожалению, в виду относительной новизны метода и стоимости оборудования, в России к тепловизионной диагностике прибегают только при строительстве крупных магистралей. Однако, такая диагностика вносит неоспоримый вклад в их качество.

Тепловизионная съёмка с воздуха

Особняком стоит тепловизионная аэрофотосъёмка, на больших площадях позволяющая выявлять очаги пожаров, в том числе и тлеющие без дыма. Это значительно упрощает работу службе МЧС. Кроме того, тепловизионная аэрофотосъёмка помогает выявить утечки на трубопроводах, экономя массу средств и времени транспортникам. Основное требование к приборам, применяемым для съёмки с воздуха, аналогично таковому и для других камер – это высокая разрешающая способность. Так же важен небольшой размер и вес камеры, если речь идёт о съёмке с беспилотного аппарата.

Как работает тепловизор в быту

Ещё совсем недавно тепловизоры как сложные и дорогостоящие приборы были доступны только военным и специалистам, но прогресс не стоит на месте, и совершенствование технологии производства сделало этот класс устройств весьма распространённым явлением в самых различных сферах, не исключая и бытовое применение.

Например, в последние годы набирает популярность обследование тепловизором помещения при покупке жилья или приёме недавно построенной дачи. Перед собой мы видим красивое помещение и мысленно представляем, как будем в нем жить. Но позже может оказаться, что квартира или дом совершенно не пригодна для комфортного проживания, поскольку в ней холодно зимой и очень жарко летом. Не лучше ли заблаговременно заказать и провести проверку помещения тепловизором? Таким образом, вы сможете понять насколько выгодную сделку вам предложили, тем более что с каждым годом применение тепловизора стоит всё меньше, а сами приборы становятся доступнее.

Впрочем, использование тепловизоров в быту не ограничивается недвижимостью. Так, многие автолюбители заказывают обследование тепловизором своего транспортного средства. С помощью устройства осуществляется поиск нарушения тепло- и гидроизоляции, контроль работы подшипников, сцеплений, валов, муфт, цепных приводов и воздушных компрессоров. Тепловизор помогает найти неполадку в работе автомобиля на ранней стадии, что позволяет избежать серьезной поломки и траты большой суммы денег на ремонт. Особенно это актуально, когда и сам автомобиль, и его ремонт стоят на порядок больше тепловизора.

Как правило, тепловизор для бытового применения оснащён матрицей с небольшим разрешением и имеет ограниченный набор функций, но внешне и по принципу работы напоминает промышленные приборы. Принцип работы тепловизора предельно прост в управлении и не требует никакой подготовки для использования. Однако, несмотря на относительно невысокую цену, такой прибор по-прежнему обладает большей частью достоинств, а применение тепловизора этого класса позволяет эффективно решать задачи теплового контроля в ЖКХ, авторемонтном деле, бытовом строительстве и пр.

1

К ПНВ можно отнести и Теплови́зор - устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности. Типовое разрешение современных тепловизоров - 0,1 °C.

Принцип действия тепловизора идентичен ПНВ и основан на преобразовании инфракрасного излучения в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране индикатора. В случае с мы фиксируем излучаемое объектом, а не отражённое излучение в ИК диапазоне.

Тепловизоры делятся на:

· Стационарные

Предназначены для применения на промышленных пре приятиях для контроля за технологическими процессами в температурном диапазоне от −40 до +2000 °C. Такие тепловизоры, зачастую имеют азотное охлаждение, для того, чтобы обеспечить нормальное функционирование приемной аппаратуры. Основу таких систем составляют, как правило, тепловизоры третьего поколения, собранные на матрицах полупроводниковых фотоприемников.

· Переносные

Новейшие разработки в области применения тепловизоров на базе неохлаждаемых микроболометров из кремния, позволило отказаться от использования дорогостоящей и громоздкой охлаждающей аппаратуры. Эти приборы обладают всеми достоинствами своих предшественников, таких как малый шаг измеряемой температуры (0,1 °C), при этом позволяют применять тепловизоры в сложных оценочных работах, когда простота использования и портативность играют очень большую роль. Большинство портативных тепловизоров имеют возможность подключения к стационарным компьютерам или ноутбукам для оперативной обработки поступающих данных.

Рисунок 131. Изображение на дисплее тепловизора.

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. Тепловизоры также широко применяют в энергетике, металлургии, при строительстве дорог, судостроении, строительстве и эксплуатации железнодорожного полотна, метрополитене, автомобильной промышленности, ветеринарии, искусстве. Тепловизоры как и ПНВ все шире применяются вооруженными силами развитых государств для обнаружения теплоконтрастных целей (живой силы и техники) в любое время суток, несмотря на применяемые противником обычные средства оптической маскировки в видимом диапазоне (камуфляж). Из специализированного разведывательного прибора тепловизор стал важным элементом прицельных комплексов ударной армейской авиации (вертолетов) и бронетехники. Применяются и тепловизионные прицелы для ручного стрелкового оружия, хотя в силу высокой цены широкого распространения они пока не получили.

Страница 2 из 2

3. Устройство тепловизоров

Инфракрасное излучение является низкоэнергетическим и для глаза человека невидимо, поэтому для его изучения созданы специальные приборы - тепловизоры (термографы), позволяющие улавливать это излучение, измерять его и превращать его в видимую для глаза картину. Тепловизоры относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа. В них невидимое глазом человека излучение переходит в электрический сигнал, который подвергается усилению и автоматической обработке, а затем преобразуется в видимое изображение теплового поля объекта для его визуальной и количественной оценки.

Диапазон инфракрасного излучения делится на несколько фрагментов:

Первые тепловизионные системы были созданы в конце 30-х гг. 20 в. и частично применялись в период 2-й мировой войны для обнаружения военных и промышленных объектов.

Общий принцип устройства всех тепловизоров следующий:

Тепловизор является дорогостоящим прибором. Его основные элементы - матрица и объектив составляют около 90% общей стоимости. Матрицы весьма сложны в производстве, но со временем, по заверениям экспертов, их цена может снизиться. С объективами ситуация сложнее: их нельзя сделать из стекла, потому что этот материал не пропускает ИК-излучение . По этой причине для создания объективов применяются редкие и дорогие материалы (например, германий). В наши дни активно ведутся поиски более дешёвых материалов.
Инфракрасное излучение концентрируется системой специальных линз и попадает на фотоприемник, который избирательно чувствителен к определенной длине волны инфракрасного спектра. Попадаемое на него излучение приводит к изменению электрических свойств фотоприемника, что регистрируется и усиливается электронной схемой. Полученный сигнал подвергается цифровой обработке и это значение передается на блок отображения информации. Блок отображения информации имеет цветовую палитру, в которой каждому значению сигнала присваивается определенный цвет. После этого на экране монитора появляется точка, цвет которой соответствует численному значению инфракрасного излучения, которое попало на фотоприемник. Сканирующая система (зеркала или полупроводниковая матрица) проводит последовательный обход всех точек в пределах поля видимости прибора и в результате мы получаем видимую картину инфракрасного излучения объекта. Чувствительность детектора к тепловому излучению тем выше, чем ниже его собственная температура, поэтому его помещают в специальное устройство – «холодильник». Наиболее примитивный, неудобный и самый распространеннный вид охлаждения с помощью жидкого азота. Это, конечно, позволяет охладить детектор до низких температур,но носить с собой сосуды дюара очень неудобно. Другой вид – посредством элементов Пельтье (полупроводники, дающие перепад температур (тепловой насос) при пропускании через них тока). Есть еще один вид "неохлаждаемых тепловизоров", работающих по другому принципу, но характеристики их пока заметно хуже, зато они намного мобильнее.
Таким образом, на экране тепловизора мы видим значения мощности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения тепловизора, отображенные согласно заданной цветовой палитре (черно-белой или цветной).
Высокая чувствительность тепловизоров реализуется благодаря наличию высокочувствительных полупроводниковых приемников излучения из антимонида индия InSb, ртуть-кадмий-теллура Hg-Cd-Te и др.

Применение тепловидения

Тепловизионный снимок кирпичного
фасада для оценки потерь тепла

Изображение собаки, сделанное тепловизором.

Тепловидение нашло применение во многих сферах человеческой деятельности. Например, тепловизоры применяются в целях военной разведки и охраны объектов. В ручной тепловизионный ночной визир человека можно увидеть в полной темноте на расстоянии 300 м. Объекты обычной военной техники видны на расстоянии 2-3 км. На сегодняшний день созданы видеокамеры данного микроволнового диапазона с выводом изображения на экран компьютера, чувствительностью (разрешаемой способностью разницы температур отдельных участков поверхности) в несколько сотых градуса. Это значит, что если вы при входе всвою парадную взялись за ручку двери, чтобы открыть ее, то ваш тепловой отпечаток будет виден на этой ручке целых полчаса. Даже дома при выключенном свете вы будете светить как маяк даже через занавеску. В метро можно спокойно отличить людей, которые только что вошли. А наличие насморка у человека и занимался ли он чем-нибудь интересным до этого можно наблюдать на расстоянии в несколько сотен метров. О распознавании недавно выключенной машины или о том, кто и когда сидел на данном кресле даже нечего и говорить.
Перспективно использование тепловизоров для нахождения дефектов в различных установках. Естественно, когда в какой-нибудь установке или узле наблюдается повышение или понижение тепловыделения при каком-нибудь процессе в местах, где этого не должно быть, или тепловыделение (теплопоглощение) в подобных узлах сильно различается, то неполадку можно своевременно исправить. Иногда некоторые дефекты можно заметить только с помощью тепловизора. Например, на мостах и тяжелых опорных конструкциях при старении металла или нерасчетных деформациях начинает выделяться больше энергии, чем должно. Появляется возможность диагностировать состояние объекта, не нарушая его целостности, хотя могут возникнуть трудности, связанные с не очень высокой точностью, вызванной промежуточными конструкциями.
Таким образом, тепловизор можно использовать как оперативный и, пожалуй, единственный контроллер состояния безопасности многих объектов и предотвращать катастрофы. Проверка функционирования дымоходов, вентиляции, процессов тепло- и массообмена, атмосферных явлений становиться на порядки удобнее, проще, информативнее.
Широкое применение тепловидение нашло в медицине.
В современной медицине тепловизионное обследование представляет мощный диагностический метод, позволяющий выявлять такие патологии, которые плохо поддаются контролю другими способами. Тепловизионное обследование служит для диагностики на ранних стадиях (до рентгенологических проявлений, а в некоторых случаях задолго до появления жалоб больного) следующих заболеваний: воспаление и опухоли молочных желез, органов гинекологической сферы, кожи, лимфоузлов, ЛОР-заболевания, поражения нервов и сосудов конечностей, варикозное расширение вен; воспалительные заболевания желудочно-кишечного тракта, печени, почек; остеохондроз и опухоли позвоночника. Как абсолютно безвредный прибор тепловизор эффективно применяется в акушерстве и педиатрии.
У здорового человека распределение температур симметрично относительно средней линии тела. Нарушение этой симметрии и служит основным критерием тепловизионной диагностики заболеваний. По участкам тела с аномально высокой или низкой температурой можно распознать симптомы более 150 болезней на самых ранних стадиях их возникновения.
Термография - метод функциональной диагностики, основанный на регистрации инфракрасного излучения человеческого тела, пропорционального его температуре. Распределение и интенсивность теплового излучения в норме определяются особенностью физиологических процессов, происходящих в организме, в частности как в поверхностных, так и в глубоких органах. Различные патологические состояния характеризуются термоасимметрией и наличием температурного градиента между зоной повышенного или пониженного излучения и симметричным участком тела, что отражается на термографической картине. Этот факт имеет немаловажное диагностическое и прогностическое значение, о чем свидетельствуют многочисленные клинические исследования.
Выделяют два основных вида термографии:
1.Контактная холестерическаятермография.
2.Телетермография.
Телетермографияоснована на преобразовании инфракрасного излучения тела человека в электрический сигнал, который визуализируется на экране тепловизора.
Контактнаяхолестерическаятермография опирается на оптические свойства холестерических жидких кристаллов, которые проявляются изменением окраски в радужные цвета при нанесении их на термоизлучающие поверхности. Наиболее холодным участкам соответствует красный цвет, наиболее горячим-синий. Нанесенные на кожу композиции жидких кристаллов, обладая термочувствительностью в пределах 0.001 С, реагируют на тепловой поток путем перестройки молекулярной структуры.
После рассмотрения различных методов тепловидения встает вопрос о способах интерпретации термографического изображения. Существуют визуальный и количественный способы оценки тепловизионной картины.
Визуальная (качественная) оценка термографии позволяет определить расположение, размеры, форму и структуру очагов повышенного излучения, а также ориентировочно оценивать величину инфракрасной радиации. Однако при визуальной оценке невозможно точное измерение температуры. Кроме того, сам подъем кажущейся температуры в термографе оказывается зависимым от скорости развертки и величины поля. Затруднения для клинической оценки результатов термографии заключаются в том, что подъем температуры на небольшом по площади участке оказывается малозаметным. В результате небольшой по размерам патологический очаг может не обнаруживаться.
Радиометрический подход весьма перспективен. Он предполагает использование самой современной техники и может найти применение для проведения массового профилактического обследования, получения количественной информации о патологических процессах в исследуемых участках, а также для оценки эффективности термографии.

Некоторые применения тепловизионных устройств в промышленности:

Энергетика

• состояние дымовых труб и газоходов
• состояние статоров генераторов
• проверка маслонаполненного оборудования
• теплоизоляция турбин, паро- и трубопроводов
• обнаружение мест присосов холодного воздуха
• контроль состояния теплотрасс

Нефтегазовый комплекс

• проверка состояния электрооборудования
• контроль технологических линий
• поиск энергопотерь
• обнаружение утечек из газопроводов
• предотвращение пожаров

Энергосбережение

• диагностика ограждающих конструкций
• обнаружение теплопотерь во внутренних помещениях и снаружи зданий и сооружений
• определение теплоизоляционных свойств материалов

Химическая промышленность

• проверка герметичности и изоляции емкостей для хранения различных жидкостей и газов

Машиностроение

• контроль подшипников, зубчатых передач, валов, муфт и т. д.
• обнаружение несосности оборудования
• контроль температурных режимов сварки
• термоэластический анализ напряжений

Микроэлектроника

• контроль качества сборки печатных плат

Автомобильная промышленность

• проектирование климатических систем автомобиля
• контроль за ультразвуковой сваркой амортизаторов
• разработка и проверка дисковых тормозов
• контроль теплообменных процессов в радиаторах, двигателях и выхлопных системах

Что такое тепловизор? В основе данного оборудования лежит технология тепловой визуализации. Тепловое изображение — это метод улучшения видимости объектов в темной среде путем обнаружения инфракрасного излучения и создания изображения на основе этой информации.

Наиболее часто используемые технологии ночного видения:

тепловое изображение;

ближняя инфракрасная подсветка;

малошумящая визуализация.

В отличие от других двух методов, тепловидение работает в средах без какого-либо внешнего освещения. Подобно ближнему инфракрасному освещению, тепловидение может проникать в обскуранты, такие как дым и туман.

Что такое тепловизор? Описание технологии

Краткое объяснение того, как работает тепловидение: все объекты излучают инфракрасную энергию (тепло) в зависимости от их температуры. Инфракрасная энергия, излучаемая объектом, известна как тепловая идентификация. Чем жарче объект, тем больше излучения он генерирует. Тепловизор (также известный как тепловая камера) является датчиком тепла, который способен обнаруживать незначительные различия в температуре. Устройство собирает инфракрасное излучение объектов и создает электронное изображение на основе информации о различиях их температурного режима.

Термальные изображения обычно имеют различные оттенки в природе: черные объекты — холодные, белые — горячие, а глубина серого указывает на различия между ними. Однако некоторые тепловизионные камеры добавляют цвета к изображениям, чтобы помочь пользователям идентифицировать объекты при разных температурах.

История

Прототипы видеокамер с тепловизором были впервые представлены в 1992 году, но подробная оценка их эффективности в реальных ситуациях не была опубликована до 2007 года. Модель, оцененная в 2007 году, весила примерно 1,5 кг, что значительно увеличивало массу шлема, на который устанавливалась камера. Современные модели гораздо легче и мобильнее своих первых прототипов.

Оборудование для теплового видения

Что такое тепловизор? Это тип термографической камеры, используемой при пожаротушении. Предоставляя инфракрасное излучение в качестве видимого света, такие камеры позволяют пожарным видеть участки тепла через дым, темноту или теплопроницаемые барьеры. Камеры для тепловизионных изображений обычно являются карманными, но могут быть установлены на шлеме. Они сконструированы с использованием тепло- и водонепроницаемых корпусов и прочны, чтобы противостоять опасностям, связанным с работой на площадке.

Устройство

Какова конструкция тепловизора? Камера тепловизора состоит из пяти компонентов: оптической системы, детектора, усилителя, обработки сигналов и дисплея. Специальные тепловизионные камеры, предназначенные для пожарной безопасности, включают эти компоненты в жаропрочный, прочный и водонепроницаемый корпус. Эти компоненты работают вместе, чтобы сделать тепловое инфракрасное излучение видимым в реальном времени.

На дисплее камеры отображаются инфракрасные разности выходных сигналов, поэтому два объекта с одинаковой температурой будут отображаться как один и тот же «цвет». Многие тепловизионные камеры, например, тепловизоры Pulsar Quantum, используют оттенки серого для представления объектов нормальной температуры, но выделяют опасно горячие поверхности разных цветов.

Камеры могут быть ручными или установлены на шлеме. Большинство тепловизионных камер, используемых в пожарной службе, а также тепловизоры для охоты — карманные модели. Это удобно.

Использование тепловизоров: отзывы

Поскольку тепловизионные камеры могут «видеть» сквозь тьму или дым, они позволяют пожарным быстро находить место пожара в конструкции или видеть сигнатуру тепла визуально скрытых жертв. Они могут использоваться для поиска жертв на открытом воздухе в прохладную ночь, нахождения тлеющих пожаров внутри стены или обнаружения перегрева электрической проводки.

В современном мире трудно будет отыскать человека (за исключением, возможно, лишь детей до 7-8-летнего возраста) никогда не слышавших о тепловизорах. Правда, хоть раз державших настоящий прибор в руках, наберётся не так много. И, тем не менее, на свете существуют люди, не только обладающие тепловизорами, но и смастерившие их самостоятельно из подручных материалов.

Возможно ли сделать тепловизор своими руками?

Такая необходимость становиться новыми Кулибинами в нашей стране связана с весьма высокой стоимостью этих профессиональных устройств. В случае же сборки по принципу «сделай сам» цена самодельного тепловизора падает даже не в разы, а на порядки. Несмотря на довольно сложный принцип работы, сборка аппарата в домашних условиях возможна, а абсолютное большинство необходимых датчиков (например, популярный MLX90614ESF) можно легко купить на интернет-площадках типа e-bay. По существу, главной сложностью является оптика, требуемая для чёткого конфигурирования изображения на приёмном мониторе. Причём оптика специализированная, использующая в составе редкоземельные элементы (чаще всего германий) – и вот её без уникальных технических навыков и глубоких знаний физики изготовить в квартире малореально.

Действие тепловизора на охоте

Однако, простое решение для этого есть – и состоит оно в использовании готовых оптических систем из любого устройства, в котором они присутствуют (цифровых фотоаппаратов, web и обычных видеокамер и т.д.).

Необходимость на охоте

Тепловизор – прибор многофункциональный, но, помимо использования в качестве стационарного оборудования (для контроля различных промышленных техпроцессов), наиболее полезна его портативная и переносная версия. В полной мере относится сказанное и к применению прибора на охоте – причём желательным является конструкция аппарата в виде ударопрочного и лёгкого моноблока, обеспечивающая высокую дальность различимой видимости (на профессиональных моделях составляющая 1,5 км и имеющая уровень защиты свыше IP54). Если аппарат будет собран на цифровой, а не аналоговой оптике (с трудом позволяющей отличить горячий костёр от холодного снега на расстоянии уже 100 метров), охотник получит возможность найти зверя или птицу в самых неблагоприятных для обычного человеческого зрения условиях. К таковым можно отнести и тёмное время суток, и густой туман, и дождь, и даже заросли, маскирующие животных, застывших и не двигающихся с места.

Для тепловизора же излучение тела теплокровных млекопитающих или птиц на мониторе будет выглядеть ярким пятном, что просто не позволит добыче остаться незамеченной.

Принцип работы

Принцип действия тепловизоров основан на законе физики, согласно которому любое нагретое тело излучает в пространство тем более интенсивное инфракрасное излучение (ИК), чем горячее температура предмета – в том числе и тело теплокровного животного. Такое излучение улавливается нашим прибором и преобразуется в картинку на мониторе, удобную для человеческого восприятия. Разница в температуре ИК-излучения передаётся различными цветами, привычными для нас по традиционному, видимому излучению. От тёмно-фиолетового и синего для наиболее холодных тел – до оранжевого и ярко-красного горячих.

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

• улавливание ИК-оптикой теплового излучения;
• цифровое распределение его по величинам температур;
• построение термографической картинки – имитации так называемой тепловой карты объекта (чем-то схожей с привычным показом температур на картах метеорологических прогнозов погоды).

Стоит отметить, что для человеческой скорости реакции все эти действия осуществляются по существу мгновенно.

Конечно, собранный самостоятельно тепловизор качества картинки и эффективной дальности профессионального аппарата не даст. Но для охотника, желающего засечь хотя бы просто бесформенное тепловое пятно затаившегося зверя, в устройстве высокой чёткости стоимостью в 5, 10, а иногда и в 20 тысяч долларов, в сущности, нет необходимости.

Как действует тепловизор – изображение

Мы готовы предложить вам три практических варианта сборки любительского тепловизора – а какой из них выбрать, решать остаётся самому охотнику.

Тепловизор из фотоаппарата

Этот метод создания тепловизора наиболее прост и недорог – поскольку требует минимального вмешательства в конструкцию цифровика и таких же невысоких затрат. Основан он на том простом физическом факте, что цифровые аппараты на входе фиксируют ИК-излучение так же, как и обычное. Но, поскольку в обычных условиях тепловая часть спектра фотографу не нужна, перед приёмной матрицей производителями устанавливается специальный фильтр, отражающий ИК-лучи (так называемый «hot mirror», или тепловое зеркало).

Изготовление самодельного тепловизора из фотоаппарата

Таким образом, превращение цифровика в тепловизор по существу будет заключаться лишь в замене одного снятого фильтра (инфракрасного) на другой (для обычного света). Причём на практике даже 2-е действие, в принципе, можно не осуществлять.

Устройство из web -камеры

Этот вариант также возможен – но наиболее трудоёмок и относительно дорог, поскольку требует дополнительных затрат в сумме примерно $150. К тому же эффективно полученный прибор на сервоприводах способен будет засечь лишь неподвижный предмет с тепловым излучением.

Особенности сборки тепловизора из веб-камеры на фото

Для сборки понадобится:

• специальная плата передачи изображения на ПК Arduino, устанавливаемая в батарейный отсек;
• один малый серводвигатель для перемещения по вертикали, крепящийся спереди от платы скотчем или суперклеем;
• второй большой серводвигатель, размещаемый в поворотном по горизонтали устройстве и служащий основой для закрепления на нём всей конструкции;
• температурный датчик MLX90614, подключаемый к плате Arduino согласно схеме;
• аналогичным образом подключаемая лазерная указка (указывающая текущее направление сканирования);
• сама «вебка», точно сориентированная с указкой и тепловым датчиком.

Данная конструкция и будет работать как тепловизор с целеуказателем (правда, придётся отдельно скачать и установить ещё и софт для Arduino – доступный в интернете и небольшой по размеру – около 7Мб вместе с инструкцией по установке скетчей и библиотек).

Тепловизор из видеокамеры

По существу, технически метод является копией варианта с фотоаппаратом – разве что корпус такого тепловизора получится более удобным, а качество изображения – более высокой чёткости (правда, потребуется видеокамера с инфракрасной подсветкой).

Другие варианты

Вполне реальным (и наиболее комфортным для всех, кто не особо дружит с паяльниками, отвёртками и технической литературой) является и вариант с использованием самых обычных смартфонов, наделённых возможностями тепловизора Flir One.

Для путешественников и охотников экран такого смартфона (при активации соответствующего режима) будет ничем не уступать по качеству картинки наиболее простым профессиональным тепловизорам. А также обладать возможностью работать под дождём и визуализировать любое ИК-излучение в пределах от 0 до 100°С. Хотя и не позволит, разумеется, что-либо различить на расстояниях около километра. Но - будучи при этом примерно в 10 раз дешевле! И ничего не стоя (в плане дополнительных затрат) тем, кто просто решит обновить мобильный телефон на такую модель.

Видео: термосканер своими руками

В заключение можно сказать, что ряд современных стандартных гаджетов вполне позволяют преобразовать себя в тепловизоры – после внесения минимальных изменений в конструкцию. И в результате, не требуя огромных дополнительных вложений, значительно расширяют временные и погодные рамки условий, при которых с помощью даже самодельных тепловизоров можно засечь желанную добычу. Хотя при ночном вождении использование таких самодельных устройств в качестве прибора ночного видения автомобилях все же не рекомендуется (а созданных на основе веб-камер – запрещается).