Как нужно выбрать тепловизор

Как нужно выбрать тепловизор

Размеры матрицы

Наиболее важным и дорогостоящим компонентом современных тепловизоров, является матрица, именно от нее зависит качество получаемой термограамы. Чем больше матрица, тем больше в ней пикселей способных регистрировать температуру объекта в определенной точке. Большая матрица позволяют охватить больший участок без потери информации о температуре объекта. Так, тепловизор с размером матрицы 160×120 пикселей дает изображение, состоящее из 19200 значений температуры, соответственно модель с матрицей 320×240 может отображать уже 76800 температурных точек, поэтому, чем больше размеры матрицы, тем качественнее получаются термограммы.

Ниже приводится пример термограмм полученный с использованием тепловизоров с различным разрешением матрицы.

Матрица 160х120 пикселей    Матрица 320х240 пикселей    Матрица 640х480 пикселей
Матрица 160х120 пикселей        Матрица 320х240 пикселей        Матрица 640х480 пикселей    
Ниже перечислены основные размеры матриц и сферы их применения.

Тепловизор с матрицей 160×120 может быть использован для контроля небольших объектов с близкого расстояния при плавном перепаде температур, например систем нагрева и охлаждения, а так же объектов с большой разностью температур, в случаях, когда равномерность ее распределения не имеет значения, например для контроля перегрева контактов (перегрет / не перегрет). Использование тепловизоров с маленькой матрицей целесообразно для решения простых задач, не связанных с подробным энергоаудитом и контролем объектов с высокой тепловой неоднородностью. Несмотря на ряд ограничений, дешевый тепловизор с детектором 160х120 удовлетворяет требованиям к оборудованию необходимому для аттестации лабораторий неразрушающего контроля по тепловому методу.

Тепловизор с матрицей 320×240 как правило используется для контроля зданий и сооружений, ограждающих конструкций, дымовых труб, электрооборудования, линий ЛЭП и других объектов где не требуется повышенного разрешения. Для теплового контроля крупных объектов с удалённого расстояния и небольших объектов с высокой температурной неоднородностью, допустимо использование тепловизоров только с матрицей не менее 320×240 пикселей.

Тепловизором с матрицей 640×480 могут контролироваться практически все объекты регламентированные приложением №1 ПБ 03-372-00, а также нестандартные технологические решения, в том числе в сфере микроэлектроники. Объектами для полноценного контроля которых необходим детектор 640×480 могут быть, например микросхемы и сильно удаленные предметы.

На сегодняшний день матрица является самым дорогостоящим компонентом тепловизора, поэтому ее разрешение напрямую влияет на стоимость прибора. Для справки – стоимость тепловизоров немецкой компании Тесто по состоянию на январь 2015 составляла:

модель testo 875-1 с матрицей 160x120 – 149 000р.
модели testo 882 с матрицей 320х240 – 350 000р.
модели testo 890-1 с матрицей 640x480 – 899 000р.
На сегодняшний день существуют технологии программной обработки сигнала позволяющие улучшить исходное изображение матрицы. Так разработанная в компании Тесто технология SuperResolution, дает возможность получить термограмму сравнимую по качеству с матрицей более высокого класса. В некоторых случаях применение данной технологии делает возможным контроль мелких, удаленных и термически сложных объектов без использования дорогих продвинутых моделей. Подробное описание технологии SuperResolution содержится здесь.

Термочувствительность
Вторым важным параметром в характеристиках тепловизора, является его термочувствительность или погрешность в измерении температуры в двух соседних точках. По общему правилу, чем меньше температурная чувствительность, тем выше разрешение тепловизора и качество получаемого снимка. Так чувствительные тепловизоры позволяет различать предметы с небольшой разницей температур, при использовании менее чувствительных тепловизоров это не всегда возможно.

Температурная чувствительность тепловизора < 80 мК считается высокой, очень высокой считается чувствительность < 60 мК, наивысшей чувствительность 30 мК и менее. Термочувствительность всех современных промышленных тепловизоров, дает возможность различать на термограмме объекты с разницей температур менее 1 градуса C° и является вполне достаточной для большинства сфер применения за исключением некоторых редких случаев.

Температурный диапазон 
Температурный диапазон – важная характеристика, которую нужно учитывать при выборе тепловизора. Понятие диапазон температур можно условно разделить на две части:

1. Диапазон измеряемых температур. При выборе тепловизора необходимо точно знать температуру контролируемых объектов. При выходе из диапазона измеряемых температур, тепловирор становится бесполезным. Например тепловизором с диапазоном измерения 0-100°С невозможно контролировать места утечек холода в морозильных камерах и места перегрева электроприборов, где критической является температура выше 100°С. Базовые модели тепловизоров, как правило могут работать с диапазоном температур от –20 до +280 С°, продвинудые модели –20 до +3500 С°. Использование специального высокотемпературного фильтра, увеличивает верхний предел измерений до 1200С°.

2. Диапазон рабочих температур, т.е. температура окружающей среды при которой тепловизор может исправно работать. В большинстве тепловизоров, диапазон рабочих температур от -20..-15С° до +40..+50С°. При температуре окружающей среды ниже минимальной, время работы аккумулятора сильно снижается, либо происходит автоматическое отключение прибора. Для работы при низких температурах приходится использовать сменные аккумуляторы, термо-чехлы или вести контроль из машины или другого теплого помещения.

Объектив
Объектив определяет поле зрения тепловизора. Стандартный широкоугольный объектив позволяет сделать снимок большого участка с близкого расстояния. Дополнительные узкоугольные объективы дают возможность контролировать мелкие, удаленные объекты (линии ЛЭП, высотные здания, авиасъемка). По общему правилу ― чем меньше угол поля зрения, тем дальше можно отойти от объекта, без потери качества термограммы.

Многие продвинутые модели современных тепловизоров комплектуются объективами с возможностью оптического зума 2-6х. Такой объектив увеличивает массу тепловизора и существенно повышает его цену. Для справки ― объектив и матрицы тепловизора составляют около 90 % от его общей стоимости. Для того чтобы рассчитать поле зрения тепловизора и определиться с необходимостью приобретения дополнительного объектива, можно воспользоваться конвертором поля зрения (для модельного ряда testo).

Прочие характеристики

Среди дополнительных характеристик позволяющих расширить область применения тепловизоров можно выделить:

Функция измерения влажности – дает возможность поиска влажных мест и мест, где может конденсироваться влага. В режиме «Влажность» в тепловизор вручную или автоматически вводятся данные о текущей температуре и влажности воздуха в помещении. После этого тепловизор формирует цветное изображение распределения влажности. Цвета изображения характеризуют риск образования плесени в исследуемой зоне. Зеленый цвет – зоны без проблем, оранжевый цвет – потенциально проблемные зоны, красный цвет – зоны с максимальной вероятностью появления плесени. Пример визуализации потенциально проблемных участков приведен ниже.

Функция видео измерения дает возможность создавать видеозаписи в инфракрасном спектре, сохранять их и передавать их на ПК для дальнейшего анализа. Некоторые приборы так же имеют функцию одновременной съемки объекта в инфракрасном и видимом диапазонах с совпадением полученных изображений при заданных параметрах, например отображение в ИК спектре только критических температур.

Автоматическое отображение самой горячей / холодной точки позволяет легче выявлять критические температуры перегрева и охлаждения, например при контроле неисправностей в электропроводке или поиске людей с повышенной температурой тела.

Функция отображения превышения предельных значений, визуального выделяет на термограмме цветом все точки, значения которых находятся выше или ниже допустимого диапазона.

Расчет минимального / максимального значения участка – при помощи этой функции минимальное и максимальное температурное значение отдельного участка могут быть просмотрены в режиме реального времени непосредственно на месте контроля.

Приближающий телеобъектив позволяет выполнять энергоаудит зданий на расстоянии или дистанционно оценить состояние элементов ЛЭП, когда они проложены в труднодоступной местности.

Функция наложения инфракрасного и видимого изображения – дает возможность видеть в ИК спектре только участки объекта имеющие заданную температуру.

Функция изотермы ― отображение одним цветом заданного температурного диапазона, например 40...50°С

Поворотный дисплей – дает возможность проводить ИК-измерения при любом расположении прибора. Дополнительно дисплей может оснащаться антибликовой защитой.

Высокотемпературный фильтр – увеличивает диапазон контролируемых температур до 1200С° и более

Запись голосовых комментариев – дает возможность оставлять голосовые комментарии к сделанным снимкам и записям.

LED подсветка – освещает затемненные участки при работе тепловизора в режиме – видеокамера.

Функция создания панорамных изображений дает возможность создания общей термограммы, созданной из нескольких отдельных снимков, делая результаты теплового контроля нагляднее и сокращая их объем. Данная функция применима при энергоаудите крупных объектов, которые невозможно целиком захватить одним изображением. Пример склейки нескольких термограмм в единое целое, приведен ниже.

Лазерный целеуказатель обозначает лазерным пятном центр поля зрения тепловизора, облегчая точную идентификацию неисправных компонентов в объектов контроля.