Принципи роботи тепловізора

Сучасним військовим байдуже, в яку пору доби виконувати свої завдання, адже вони однаково добре бачать навіть у повній пітьмі. Подібну можливість їм дала наука, яка винайшла тепловізор – пристрій для бачення в інфрачервоному спектрі. Він став штучними очима для нічних операцій, оскільки не потребує зовнішнього джерела світла і дає досить високу чіткість картинки.

Фізичні основи

Для того щоб зрозуміти, як працює тепловізор, необхідно згадати основи фізики, яка говорить, що світло – це хвиля електромагнітного спектру. Залежно від енергії в ній, вона може мати різну частоту, що відповідає різній кольоровій температурі. Наприклад, блакитний є найбільш енергетичним потоком, а червоний містить найменше енергії.

Кольори видимого спектра. Справа знаходиться інфрачервоний діапазон

Якщо продовжувати зменшувати енергію хвилі (її довжина стає все більшою), тоді видимий колір світла буде перетворюватись з жовтогарячого на легкий червоний, потім на дуже червоний. Після цього енергії фотонів буде недостатньо, щоб активувати зорові клітини на сітківці, проте це не означає, що світло кудись поділось. Воно перейшло в інфрачервоний спектр, який людина не бачить, проте його бачать, наприклад, змії.

Інфрачервоний спектр у свою чергу поділяється на три сегменти:

  • близький інфрачервоний – це найближчий до видимого спектр з довжиною хвилі від 700 до 1300 нанометрів;
  • середній інфрачервоний – має довжину хвилі від 1300 нанометрів до 3000 нанометрів. У цьому спектрі зазвичай працюють пульти дистанційного керування;
  • термальний інфрачервоний – найбільша частина інфрачервоного спектра з довжиною хвилі від 3000 нанометрів до 30000 нанометрів. Його головною особливістю є те, що такі хвилі випускають всі тіла внаслідок руху атомів всередині.
Однакове зображення у видимому світлі (зліва) та в інфрачервоному (справа)

Як працює тепловізор

Основою тепловізора є спеціальна матриця, яка здатна вловлювати хвилі термального інфрачервоного спектра. Для фокусування та отримання чіткої картинки використовується спеціальна лінза. Оскільки скло поглинає хвилі такого спектра, то її виготовляють з металу германію або з селеніду цинку.

Отримані з фотоматриці сигнали потім перетворюються на електричні імпульси, які процесор тепловізора за заданим алгоритмом розфарбовує у видимі кольори на дисплеї. При цьому синій колір зазвичай означає холодні ділянки, а червоний – гарячі.

Оскільки матриця при своїй роботі також нагрівається та випромінює інфрачервоне світло, вона створює зайвий шум. Через це в продажу є два типи тепловізорів:

  • без охолодження – детектор у таких гаджетів працює при кімнатній температурі, що дозволяє зробити їх компактними, тихими, з миттєвою активацією. Автомобіль з таким пристроєм можна побачити на відстані до 800 метрів з лінзою з фокусною відстанню у 500 мм;
  • з кріогенним охолодженням – дорогі системи, які охолоджують матрицю до нуля градусів Цельсію. Завдяки цьому можна отримати надзвичайно високу точність: такі тепловізори розрізняють об’єкти з різницею температур у 0,1 градуса Цельсія та забезпечують дальність зору в 300 метрів. Практично це означає, що можна в повній пітьмі розпізнати, чи хтось на такій відстані цілиться з гвинтівки. А якщо використовувати об’єктив з лінзою у 140 мм, тоді можна бачити на відстані до 6 км, а впевнено розпізнавати предмети віддалені на 800 метрів.
Зміна якості зображення тепловізора в залежності від відстані. Використовувався неохолоджуваний детектор з матрицею 240х320 пікселів та лінзою 50 мм

Використання тепловізорів

Загалом спектр використання інфрачервоного зору дуже великий, і його можна залучати навіть в побуті. Він виявився корисним у таких галузях:

  • нічне бачення;
  • будівельний нагляд;
  • енергоаудит в ізоляції будівлі та виявлення витоків холодоагенту;
  • виявлення вологи в стінах і дахах;
  • правоохоронне та антитерористичне обладнання;
  • тепловізійний приціл для зброї;
  • пошуково-рятувальні роботи;
  • допомога пожежникам;
  • медична термографія;
  • ветеринарія;
  • контроль якості у виробничому середовищі;
  • діагностичне обслуговування механізмів;
  • астрономія;
  • автомобільні пристрої;
  • аудит звукоізоляції;
  • зображення хімічних речовин;
  • неруйнівний контроль деталей;
  • дослідження та розробка нових продуктів;
  • виявлення забруднення стічних вод;
  • пошук безіменних могил;
  • повітряна археологія;
  • розслідування паранормальних явищ;
  • датчик полум’я;
  • метеорологія.

Тепловізори у продажу

Придбати тепловізор співвітчизники можуть вільно в будь-якому інтернет-магазині. Серед таких можна відзначити teplovisors.com.ua, www.tactika.com.ua, www.pergam.com.ua, www.cezar.ua та інші. Проте варто одразу звикнутись до того, що гаманець значно схудне, оскільки це дорога іграшка.

Найдешевший тепловізор – для мисливства та охорони, і він коштуватиме від 5 тис. грн. Такий гаджет забезпечить дальність бачення до 600 метрів на відкритій місцевості та до 65 метрів у густих заростях. Він важитиме приблизно 170 грамів та працює до 20 годин від однієї батарейки типу «Крона».

Автомобільні та медичні інфравізори обійдуться від 25 тис. грн. За ці гроші пропонується пристрій вагою дещо більше 900 грамів у захищеному корпусі та роздільною здатністю 160х120 точок. Час роботи становить 4 години, під час яких можна знімати фотографії та відео і відправляти їх по Wi-Fi.

4 КОМЕНТАРІ

Comments are closed.