десять распространенных вопросов по тепловидению
1. Множество фирм в России предлагают приборы ночного видения по доступным ценам. Чем эти приборы отличаются от тепловизоров?
Приборы ночного видения (ПНВ) бывают активного (с подсветкой) и пассивного (работающие по излучению Луны и звезд) типа, но все они работают на длинах волн короче 1,5 мкм и непригодны для измерения температуры слабонагретых тел. Дальность действия ПНВ ограничена. Фактически, любой тепловизор может использоваться в качестве ПНВ, но ПНВ пригодны в качестве тепловизоров только для анализа объектов с высокой температурой.
См. ответ на 1-й вопрос. Из-за отсутствия солнечной засветки результаты ночной тепловизионной съемки, как правило, лучше, чем в дневное время.
Тепловизор регистрирует только поверхностное излучение оптически непрозрачных тел, однако внутренние дефекты в силу различных механизмов теплопередачи могут проявляться на поверхности в виде аномальных температурных «отпечатков» и регистрироваться с помощью тепловизора. Прямое «просвечивание» оптически непрозрачных тел невозможно.
Тепловизор регистрирует тепловое излучение тел на любом расстоянии, например, можно получить изображения Солнца, облаков, самолетов и т.п. Однако с увеличением расстояния до объекта увеличивается размер области контроля и ухудшается детальность анализа. Температурная чувствительность тепловизора сохраняется, если не принимать во внимание поглощение в атмосфере.
Слои воды толщиной в доли миллиметра полностью поглощают тепловое излучение, поэтому подводный теплый предмет можно «увидеть» только в том случае, если нагретая им вода поднимается на контролируемую поверхность (в частности, на таком принципе основано обнаружение подлодок в океане).
В силу полупрозрачности раскаленных газов тепловизор, как правило, регистрирует температуру стенки за пламенем. В тепловизорах применяют специальный фильтр, соответствующий полосе поглощения и излучения пламени, что существенно повышает точность измерения температуры раскаленных газов.
Материалы труб непрозрачны для теплового излучения, поэтому тепловизором можно измерить только температуру поверхности трубы, которая близка к температуре воды при отсутствии теплоизоляции. Подземные тепловые коммуникации проявляются на поверхности в виде размытых температурных «отпечатков»; возможно обнаружение утечек по искажению эталонного поля температур.
С точки зрения техники безопасности, работа с тепловизором не отличается от работы с обычной видеокамерой (особый случай — использование жидкого азота).
До недавнего времени измерительные тепловизоры использовали оптико-механическую развертку, которая не может обеспечить телевизионный формат в силу инерционности. Последние модели тепловизоров с матричными детекторами могут иметь формат кадра, превышающий телевизионный.
Тепловизор представляет собой прибор, производство которого требует высоких технологии, в частности, при изготовлении детектора, оптики, холодильника и сканера. Только незначительное число ведущих мировых фирм располагают соответствующими возможностями.
Технико-экономический аспект
В Швеции проводился 100%-ый контроль подстанций (до 150 тысяч узлов в год). В Бельгии в результате планомерной диагностики число отказов на подстанциях снизилось с 2,35% в 1971г. до 0,24% в 1977г. По отечественным оценкам применение тепловизоров для контроля высоковольтных линий экономило до 600 млн. доперестроечных рублей в год на регион в результате уменьшения числа аварий, отключений и недоотпуска энергии. Снижение трудозатрат на контроль 100 трансформаторов дало эффект около 10 млн. рублей. В теплоэнергетике Великобритании экономический ущерб от неисправного парового крана оценивается на уровне тысячи английских фунтов в год, в то время как на тепловизионный диагноз его качества требуются единицы минут.
Неисправные тепловые коммуникации (за рубежом 0,8% всех труб считаются дефектными, после чего нетрудно вообразить себе отечественные цифры) «обеспечивают» убытки около 1200 долларов США на 1 километр труб. В металлургии продление срока службы футеровки ковша для разливки стали сэкономило английской компании British Steel Corporation в двух случаях соответственно 160 и 180 тысяч фунтов. Для фирмы Usinor (Франция) экономический эффект от аналогичной работы составил 1 миллион франков. По данным фирмы Pilkington (Англия) контроль износа печей для производства стекла экономит до 250 тысяч фунтов, причем производительность тепловидения в 25 раз выше визуального осмотра. Сведения об окупаемости тепловизора в течение одного года
Тепловизор: смотрим на мир глазами Хищника
Давно хотел дорваться до тепловизора — у меня в профиле наверное год висело объявление. Наконец, тепловизор удалось найти — и тем что удалось снять и рассказом о том, как они работают — хочу поделиться.
Температуру объектов можно определять потому что количество испускаемого объектами ИК света в первую очередь зависит от температуры и уже меньше — от материала (emissivity, в правильных пирометрах и практических всех тепловизорах можно настраивать поправку на emissivity, чтобы получать достаточно точную температуру.).
С ростом температуры — излучение становится более коротковолновым, с 700-800 градусов уже захватывая область видимого света. На этом принципе работают как тепловизоры, так и пирометры (инфракрасные термометры) и датчики движения.
Тепловизоры, как и многие интересные вещи в этом мире — изначально придуманы для военных. Любые теплые предметы неизбежно светятся в ИК свете (и днем и ночью), воздух свободно пропускает ИК-свет в диапазоне 7-14мкм и наконец — туман, пыль — гораздо меньше задерживает ИК свет, т.е в условиях плохой видимости видно может быть гораздо дальше.
Прозрачность атмосферы: 
Оптика конечно требуется особая — обычное оптическое стекло после 1-1.5мкм уже не прозрачно, поэтому приходится использовать германий, кремний, селенид цинка, повареную соль (но оптика из неё требует покрытия защитной пленкой т.к. разрушается влагой воздуха) или зеркальную оптику (с покрытием золотом, алюминием, медью или молибденом). Также некоторые пластики прозрачны для ИК излучения — и например в пирометрах и датчиках движения можно встретить пластиковую оптику.
Увидеть ИК излучение можно измеряя нагрев им матрицы микро-термометров (это называется микроболометр). Каждый пиксель микроболометра имеет размер порядка 17-45 микрометров (меньше некуда, длина волны ИК света ведь 7-14мкм).
Материал, из которого изготовляют сопротивления — чаще всего может быть оксидом ванадия (требует подогрева до температуры фазового перехода, максимальная чувствительность) или аморфным кремнием (дешевле и проще в производстве, но меньше чувствительность). В датчиках движения — сенсор ферроэлектрический, он неудобен для измерения абсолютной температуры (т.к. реагирует на изменение потока излучения)
У военных также еще бывают ИК камеры для диапазона 3-4 микрометров — там обычно сенсор полупроводниковый, с намного большей чувствительностью, но требует криогенного охлаждения (в лучшем случае ядрёными элементами Пельтье, в худшем — жидким азотом). В гражданском секторе такого не увидешь особо.
Тепловизоры стремительно становятся более доступными — если раньше без 25 килобаксов и на порог не пускали, то сейчас — самый простой Flir i3 с матрицей 60×60 пикселей — уже можно найти за
50 тысяч рублей. Тепловизор который попал ко мне — UlirVision Ti384 (матрица 384 x 288) чуть дороже, порядка 220 тысяч. Самые продвинутые — с матрицей 640×480 — еще раза в 3 дороже. А для более простых промышленных применений — уже есть MLX90620 — сенсор 16×4 за 65$, недавно засветившийся на хабре.
Практическое применение в гражданском секторе — контроль утечек тепла в домах и на производстве, контроль электрооборудования (если где плохой контакт — это будет видно задолго до поломки), производственных процессов. Ну и недавно была статья о тепловизоре в датацентре.
Сам тепловизор: UlirVision Ti384
Телеобъектив, 53мм, похоже на германий: 
Сама матрица. Похоже она закрыта защитной крышкой, прозрачной только для ИК, так что в оптический микроскоп смотреть бесполезно: 
Фотографии по заявкам
Кухня 
Свежие оладьи: 
Они же из холодильника: 
Улица (большая часть — снято на «телевик» 53мм, стандартный объектив — 14мм) 
Ванна воды 
Окна, батареи и проч 
Электричество
Щиток, потребление 2.35кВт: 
Щиток, потребление 4.25кВт: 
Розетка из которой выжирается 1.5кВт: 
Пилоты: 
Проводное месиво: 
Железо всякое
AMD 6990 на улице: 
Собака 
Видео
К сожалению, этот тепловизор не умеет писать видео «в себя», только выдавать на аналоговый видеовыход, так что пришлось сдуть пыль с TV-тюнера.
Некоторые видео весьма длинны и нудны — там что смело используйте перемотку. Звуки и музыку придется включать свои.
Тепловизоры для охоты
Содержание
Содержание
Еще каких-то 15–20 лет назад гражданские тепловизоры не воспринимались охотниками всерьез. Стоили такие девайсы неприлично дорого, при этом становились сплошным разочарованием для гордых состоятельных владельцев. Со временем технология стала по-настоящему доступной, однако перешедшие в более доступный ценовой сегмент тепловизоры теперь выдают более четкую и стабильную картинку.
Принцип работы
Независимо от конструкции и назначения, все тепловизоры визуализируют инфракрасное излучение объекта (это не «приборы ночного видения», которые усиливают видимый свет). Устройство сначала улавливает тепловые поля вокруг объектов и направляет в тепловую матрицу, потом преобразует ИК-лучи и создает на экране видимую картинку.
Из-за того, что фон, предметы и живые объекты имеют разную температуру — на выходе получается разноцветная (или черно-белая) «карта», на которой можно различить людей, животных, деревья, рельеф. Чем больше температура объекта контрастирует с температурой фона — тем более четко он будет различим на экране.
В целом конструкция тепловизора во многом напоминает строение видеокамеры. Пользоваться прибором так же просто: включаем — ориентируем камеру в нужном направлении — в реальном времени наблюдаем силуэт животного.
Охотничьи тепловизоры принято разделять на 2 типа:
Тепловизионные прицелы — это приборы, предназначенные для охоты или для решения тактических задач. Они наделены способностями оптических приспособлений, а также имеют все основные функции современного тепловизора. Например, тепловая оптика умеет определить расстояние до цели и многократно увеличить изображение, а также может записать «инфракрасное» видео для дальнейшего разбора всех выстрелов. Электронные компоненты таких приборов могут выдерживать сильную отдачу.
В отличие от обычных «гляделок», с помощью теплового прицела охотник может не только искать добычу в условиях плохой видимости, но также произвести выстрел непосредственно по тепловому контуру добычи. Однако его цена стартует с 150 000 рублей и зачастую переваливает за 400 тысяч.
Ручные тепловизоры — это приборы, которые не предназначены для крепления на оружии. Они могут быть реализованы в виде:
Чем на охоте полезен тепловизор
Чего от тепловизора ожидать не стоит
Важные характеристики для охоты
Разрешение сенсора. Цифры 640Х480, 384Х288 или 160Х120 показывают, какое количество термочувствительных элементов используется на матрице. Чем больше цифры — тем чувствительнее (и дороже) прибор. На практике: тем более детализированной получается тепловая сцена, тем больше можно увеличивать картинку зумом без потери качества, и тем более широкий угол обзора может показывать тепловизор.
Кратность. Некоторые тепловизоры дают возможность увеличить изображение, например, чтобы точнее идентифицировать добычу. Слишком большой ZOOM, не всегда помогает охотнику, так как одновременно с увеличением возрастает и «зернистость» картинки, но более высокое разрешение матрицы эту проблему решает.
Угол обзора (поле зрения). Большой угол обзора позволяет охотнику выйти на обширное открытое пространство для поиска потенциального трофея и, не перемещая прибор, увидеть на дисплее более полную картину. Хороший угол обзора тепловизора обеспечивается комбинацией двух характеристик: высоким разрешением матрицы и большим диаметром линзы, используемой в объективе.
Частота обновления кадров. Чем она выше, тем более стабильной получается картинка. Если кадры сменяются слишком медленно, то изображение движущегося животного получается размытым, отображается с задержкой, создает «шлейф». Именно малая частота обновления кадров не дает вести активную слежку, быстро перемещая тепловизор или наблюдая из едущего автомобиля.
Время работы. На охоте никто не использует тепловизор постоянно, поэтому автономности батареи в 4–5 часов пользователям хватает с запасом. Однако зимой емкость аккумуляторов падает быстрее, и есть смысл брать с собой портативный аккумулятор.
Полезные дополнения
Возможность калибровки. Эта функция помогает (в автоматическом или ручном режиме) устранить помехи и шумы, которые появляются вследствие неизбежного нагрева теплового сенсора в процессе работы.
Встроенный дальномер. Данная опция дает возможность точнее «читать» тепловую картинку, на которой привычные для человеческого глаза ориентиры не видны.
Передача данных/запись.Детально, разбирая в спокойной обстановке записанные видеоролики, можно качественно проанализировать свои действия или действия партнёров. Имея интересные динамичные кадры с охоты, вам всегда будет, что показать друзьям или чем дополнить домашний архив.
Сменная палитра. В данном случае мы можем выбрать более подходящий вариант отображения цветов в зависимости от условий использования прибора и личных предпочтений.
Эргономика и защищенность. При пешей охоте тепловизор должен быть как можно легче и компактнее. Прибор, используемый для выслеживания добычи, должен быть хорошо защищен от влаги и от механических повреждений. Поэтому для охотника автономные тепловизоры-моноблоки Seek Thermal Reveal при схожих технических характеристиках будут, однозначно, предпочтительнее устройств линейки Seek Thermal Compact (которые нужно подключать к смартфону).
Ручные тепловизоры начального уровня стоят от 22,5 до 40 тысяч рублей, но при должном обращении способны подарить нам настоящее удовольствие от охоты. Это функциональные и надежные, по-настоящему универсальные помощники, которые также могут пригодиться в охране, в медицине, на производстве и в строительстве.
