Тепловизионный контроль электрооборудования

Отличия тепловизоров от приборов ночного видения

Из-за черно-белого изображения тепловизоры часто пытаются сравнить с приборами ночного видения. Последние теряют функциональность при наличии на пути любых препятствий (кусты, холмы, деревья и т.д.). Тепловизионные же устройства https://t-sigma.ru/uslugi/teplovizionnyj-kontrol/ позволяют увидеть любые объекты, излучающие тепловую энергию, даже сквозь густые заросли.

Оба типа приборов работают с инфракрасным излучением. Однако делают они это по-разному: тепловизоры используют волны в диапазоне 8-14 мкм, а приборы ночного видения — видимый спектр до 1 мкм. Принцип работы прибора ночного видения — кратное увеличение имеющегося светового потока до максимальной величины, воспринимаемой человеческим зрением. В результате прибор ночного видения бесполезен без светового потока, а тепловизору он вовсе не нужен. Данный изъян «ночников» корректируется наличием функции инфракрасной подсветки, однако и стоят такие приборы практически так же, как тепловизоры. 

У тепловизоров и приборов ночного видения отличаются алгоритмы обработки информации и материалы, используемые при производстве линз объективов. Сложность внутреннего устройства, обилие электронных компонентов приводят к тому, что тепловизоры потребляют больше энергии. 

Обратите внимание! Тепловизоры не страдают таким недостатком приборов ночного видения, как засветка в сырую погоду. Еще одна особенность тепловизоров — ударопрочность.

В устройствах ночного видения стоят линзы с гравированной сеткой и пружинным механизмом, двигающимся по обратнопоступательному принципу. В тепловизорах данные выводятся на монитор, надежно зафиксированный в корпусе устройства. В результате отпадает необходимость в подвижных элементах, что делает прибор надежнее. 

Важное преимущество тепловизоров перед приборами ночного видения — расстояние просмотра. Даже недорогие модели тепловизионных приборов позволяют увидеть объект на расстоянии 300 м.

Такие возможности имеют лишь приборы ночного видения третьего поколения.

Прибор ночного видения не всегда позволяет рассмотреть неподвижного зверя в зарослях. Найти след подранка в траве также не представляется возможным.

Дополнительные функции тепловизионных приборов существенно облегчают задачу охотника. При желании можно заменить цветовую схему, сфотографировать объект. Да и качество картинки в тепловизоре существенно выше в сравнении с прибором ночного видения.

Недостаток тепловизоров — светящийся монитор. Это может спугнуть дичь.

 

Калибрование, поверка, неточность измерений

Тепловизорные аппараты по метрологическим стандартам обязаны проверяться не реже одного раза в год на работоспособность.

При поверке:

  • Осматривают корпус на наличие повреждений и проверяют, как работает прибор в каждом режиме.
  • Замеряют угловое разрешение.
  • Проверяют диапазон рабочих температур.
  • Измеряют максимальную температурную чувствительность, ее неравномерность по полю.
  • Определяют сходность получаемых результатов.

Кроме того, такие аппараты необходимо периодически калибровать. В современных моделях есть специальные шторки, которые закрывают матрицы. Калибрование проводится по известным температурным показателям.

Современная матрица представляет собой терморезистор с высоким разрешением (до сотых градуса).

Погрешность, вероятность ошибки при измерении в обязательном порядке указывают в технических характеристиках тепловизорной аппаратуры. Этот показатель обычно составляет 2 % либо 2 градуса.

Устройство тепловизора

Тепловизор состоит из нескольких компонентов от качества исполнения которых зависит функциональные возможности прибора:

  • Объектив
  • Матрица
  • Блок электронной обработки сигнала
  • Дисплей
  • Корпус

Объектив 

Объектив является важной частью тепловизора. Через линзы объектива инфракрасное тепловое излучение попадает на матрицу тепловизора.

Линзы объектива тепловизора покрыты германиевым напылением, которое хорошо пропускает через себя ИК излучение. Оптика тепловизора имеет черный цвет и характерный блеск. 

Важным параметром объектива тепловизора является его диаметр, от которого зависит угол обзора прибора. Чем больше диаметр объектива, тем больше угол обзора тепловизора, а чем больше угол обзора, тем удобнее им пользоваться на охоте.

Современные компактные тепловизоры имеют диаметр объектива от 20 мм, более дорогие и качественные приборы имеют диаметр объектива 50 мм и более.

Матрица тепловизора

Объектив тепловизора фокусирует тепловизоре излучение на болометрической матрице. Болометрическая матрица самая важная часть тепловизора и самая дорогая. Матрица состоит из терморезисторов, напыленных на кристаллическую решетку. Под воздействием ИК излучения терморезисторы матрицы меняют сопротивление, в результате на выходе матрицы образуется электрически сигнал, который передается на блок электронной обработки.

Болометрические матрицы, пригодные для использования в тепловизорах в России не производятся, только три страны в промышленном масштабе могут их производить: США, Франция и Китай. Более того, так как матрицы для тепловизоров являются продукцией двойного назначения, которая может применяться как в гражданских, так и военных целях, в этих странах существуют жесткие ограничения на экспорт таких матриц в другие страны. 

Важнейшей характеристикой матрицы является ее разрешение. Чем больше разрешение матрицы, тем лучше. Матрица с высоким разрешением дает более высокое качество картинки и лучшую детализацию, а также позволяет различить животное на более далеком расстоянии.

В тепловизорах начального уровня разрешение матрицы обычно составляет 160х120 точек, что позволяет различит животное на расстоянии до 200 метров. Матрицы с разрешением 240х180 точек, позволяют различить животное на расстоянии до 800 метров. Более качественные тепловизоры имеют матрицу с разрешением 384х288 точек, с их помощью можно различить цель на дистанции до 1500 метров.

Блок электронной обработки сигнала

Блок получает электрический сигнал с болометрической матрицы, обрабатывает его и передает на дисплей для отображения. От характеристик блока зависит частота обновления картинки, чем выше частота обновления картинки, тем лучше. 

Дисплей и окуляр из оптического стекла

Изображение от электронного блока обработки сигнала поступает на дисплей для отображения. Дисплей представляет собой жидкокристаллическую или светодиодную матрицу небольшого размера. В некоторых тепловизорах для удобства наблюдения имеется окуляр с резиновым наглазником.

В тепловизорах используются дисплеи двух типов: OLED-дисплеи и LCD–дисплеи. LCD-дисплеи имеют серьезный недостаток, они замерзают при температуре ниже -10С. OLED-дисплеи лишены этого недостатка, они дают картинку хорошего качества с высоким показателем яркости, что позволяет использовать их в любое время суток и при любой температуре окружающего воздуха.

Дисплеи тепловизоров различаются своим разрешением, чем разрешение больше, тем лучше.

Корпус

Корпус защищает внутренние компоненты тепловизора от внешних воздействий. Тепловизоры для охоты эксплуатируются в условиях далеких от идеальных, поэтому большинство из них изготавливается с защитой от ударов, пыли и влаги. 

Надежная защита корпуса тепловизора защищает его во время охоты. Тепловизор для охоты должен обладать степенью защиты не ниже IP54, в противном случает такой прибор не заслуживает серьезного внимания.

Возможности метода тепловизионной диагностики

Выше уже было сказано, что тепловизор позволяет сразу увидеть дефектный элемент электросети. Но для принятия решения о его ремонте или замене этого недостаточно, так как необходимо определить, на какой стадии износа он находится.

Согласно классической методике проверки, для определения указанной характеристики необходимо каждый из потенциально «опасных» узлов подвергнуть нагрузочным испытаниям, сопровождаемых сложными подготовительными мероприятиями.

Профессиональное термографическое обследование позволяет добиться всех необходимых результатов без демонтажа, без дополнительных коммутаций и даже без отключения электроустановки. Это возможно благодаря тому, что современные тепловизоры формируют полную температурную карту снимаемого объекта, позволяющую получить точные температурные показатели для каждой его точки. По уровню отклонения этих данных от рабочей температуры объекта можно судить о степени износа.

В общем случае, применение термографической съемки электрооборудования позволяет достигать следующих целей:

  • выявить дефектный элемент электрический сети;
  • определить категорию поломки (или износа);
  • быстро определить общее состояние сети (в пределах нормы или нет, необходимы дополнительные испытания или нет, и т.д.);
  • оценить равномерность распределения нагрузки на кабельные линии (дистанционный контроль баланса фаз);
  • оперативно выявлять отклонения от нормального режима работы в системах масляного охлаждения трансформаторов и других силовых электроустановок.

Что лучше на охоте: тепловизор или прибор ночного видения

Таким вопрос иногда задаются не только далекие от охоты люди, но и бывалые охотники, раньше не пользовавшиеся этими устройствами. Сразу стоит сказать, что вопрос некорректен. Ведь это абсолютно разные устройства.

Прибор ночного видения предназначен для усиления яркости объектов в темноте. Это происходит с помощью электронно-оптического преобразователя. Хотя он и может преобразовывать инфракрасные лучи в видимые, но только определенного спектра, не имеющего отношения к излучаемому теплу. Принцип работы активных прицелов основан на излучении и улавливании, после отражения от цели, именно таких ИК-лучей.

Устройство для регистрации теплового излучения никакой активности не проявляет. Оно лишь пассивно фиксирует невидимые глазу ИК-лучи, попадающие в объектив. По этой причине говорить о том, что лучше, а что хуже, нельзя.

Основные параметры тепловизора

Наибольшее распространение получили следующие варианты разрешения матрицы:

  1. 384х288
  2. 640х480
  3. 1024х768

Если от тепловизора требуется как можно более точное определение температурных зон и как можно более детальная картинка, то следует брать устройство с разрешением матрицы не менее 640х480.

Разумеется, знающие толк в тепловизорах покупатели ориентируются при выборе устройства теплового визирования не только на разрешение матрицы. В учет еще следует брать данные про шаг пикселя и коэффициент заполнения матрицы.

В качественных дорогостоящих тепловизорах поверхность сенсора заполнена крупными по размеру светочувствительными элементами. Модели же подешевле используют мелкие пиксели, при условии такого же значения разрешения матрицы, как и у дорогих аналогов.

Температурный диапазон – эта характеристика определяет, в каких пределах будет фиксироваться нагрев.

Если тепловизор используется для контроля термообработки металлов, то следует выбирать прибор с температурным диапазоном в пределах 400-1000 С.

Если тепловизор нужен для обследования строительных сооружений, то можно ограничиться аппаратом с температурным диапазоном от –20 до + 120 С.

Поле зрения напрямую зависит от размера матрицы и фокусного расстояния объектива. С ростом размера сенсора и уменьшением фокуса будет расти поле зрения.

Дальность определения – расстояние, с которого тепловизор может фиксировать наличие температуры (инфракрасного излучения).

Для простых строительных и промышленных тепловизоров дальность определения обычно составляет 100-200 метров.

Если говорить про охранные системы, то сканер таких устройств нередко фиксирует ИК-излучение на расстоянии 600-1000 метров, а в некоторых случаях и более того.

Продвинутые варианты тепловизоров, которые используются в роли прибора ночного видения или прицела, способны определять наличие тепла с расстояния 2000 метров.

Конечно, при осмотре объекта с максимальной дистанции очень часто возникают сложности с детализацией картинки и точностью определения температурных зон.

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.

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. 

Как выбрать тепловизор?

При выборе тепловизора необходимо ориентироваться на следующие параметры:

• Диапазон измеряемых температур – для бытовых нужд подойдет вариант с параметром от 0°С до +350°С.

• Разрешение инфракрасного-детектора – чем оно выше, тем более детальной будет картинка.

• Термочувствительность – чем ниже этот показатель, тем выше точность результатов.

• Условия эксплуатации и класс защиты – для бытовых и строительных нужд подойдет прибор, способный работать при повышенной влажности до 95% и температуре -20°С — +50°С.

• Наличие дополнительных функций – подсветка, цифровая камера, лазерный целеуказатель, компас, модули GPS, Bluetooth, Wi-Fi.

• Наличие дополнительных объективов.

Широкоугольные применяются там, где требуется исследование протяженного объекта, а телескопические – для получения четких изображений на большом удалении.

• Эргономика и хранение данных.

Преимущество отдается приборам, способным не только сохранять картинку в формате JPEG, но и отражать информацию по температуре. 

Еще один важный показатель, на который следует обратить внимание – способ отображения данных на экране, который выражается в следующих режимах: 

• Full IR – полноэкранная инфракрасная картинка.

• Picture-in-Picture – картинка в картинке (обычная фотография окружает тепловое изображение).
• Alpha Blending – наложение слоев тепловой картины и обыкновенной фотографии.
• IR/Visible Alarm – изображение, как на обыкновенном фотоаппарате, но места, где температура превышает пределы заданного диапазона, подсвечены определенным цветом.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookXВКонтакте
Напишите комментарий