دوربین تصویربرداری حرارتی نور را نمی بیند. گرما را می بیند، و هر مشخصات در برگه داده آن توضیح می دهد که چگونه تفاوت دما را به یک تصویر قابل استفاده تبدیل می کند. خریدارانی که فقط رزولوشن تیتر را مقایسه می‌کنند، اغلب متوجه می‌شوند که یک واحد 640 x 512 در جایی که یک مدل 384 x 288 موفق است، از کار می‌افتد، زیرا تعداد پیکسل‌ها بدون حساسیت حرارتی، لنز مناسب و نرخ فریم به اندازه کافی سریع، دستگاه گران‌قیمتی تولید می‌کند که لکه‌ای بزرگ و نرم را نشان می‌دهد. این راهنما وضوح میکروبولومتر، NETD، فاصله کانونی لنز و محدوده DRI را به صورت عملی توضیح می دهد، بنابراین یک مشخص کننده می تواند یک دوربین تصویربرداری حرارتی را برای بازرسی الکتریکی، بررسی ساختمان، مشاهده حیات وحش یا امنیت محیطی انتخاب کند و بداند که در یک فاصله مشخص چه چیزی را نشان می دهد.
چگونه یک دوربین تصویربرداری حرارتی یک تصویر را تشکیل می دهد
در جلوی دوربین تصویربرداری حرارتی، عدسی ساخته شده از ژرمانیوم یا شیشه کالکوژنید وجود دارد که به جای نور مرئی، تابش امواج مادون قرمز طولانی- را منتقل می کند. آن تابش روی یک آرایه میکروبولومتر - شبکه ای از آشکارسازهای کوچک می افتد، که هر کدام با گرم شدن مقاومت الکتریکی را تغییر می دهند. دوربین تغییر مقاومت را برای هر پیکسل می‌خواند، تصحیح غیریکنواختی را اعمال می‌کند و نتیجه را به پالتی ترسیم می‌کند که چشم بتواند آن را تفسیر کند. از آنجایی که حسگر انرژی ساطع شده را به جای نور منعکس شده اندازه گیری می کند، دستگاه در تاریکی کامل، از طریق مه روشن و از طریق دود کار می کند، به همین دلیل است که به جای جایگزینی دستگاه دید در شب، مکمل دستگاه دید در شب است. کیفیت تصویر نهایی با سه چیز تعیین می‌شود: تعداد عناصر آشکارساز آرایه، اینکه هر عنصر چقدر تفاوت دمایی کوچکی را می‌تواند حل کند، و چه مقدار از هدف لنز روی آرایه قرار می‌گیرد.
وضوح سنسور و پیچ پیکسل
وضوح در یک دوربین تصویربرداری حرارتی به عنوان اندازه آرایه ذکر می شود، مانند 256 x 192، 384 x 288 یا 640 x 512 پیکسل. گام پیکسل - فاصله فیزیکی بین آشکارسازها، معمولاً 12 میکرومتر در طرح‌های کنونی - تعیین‌کننده بزرگی آرایه و بنابراین بزرگی لنز است. یک سنسور 640 x 512 با گام 12 میکرومتر به لنز بزرگتر و گرانتر نسبت به یک سنسور 384 x 288 از همان گام برای پوشش میدان دید یکسان نیاز دارد، به همین دلیل است که وضوح و قیمت به صورت خطی مقیاس نمی شوند. در هنگام استفاده، اندازه آرایه تعیین می‌کند که یک هدف چند پیکسل را اشغال کند: فردی در 100 متر پیکسل‌های کمتری را در دوربین تصویربرداری حرارتی 256 در 192 نسبت به یک واحد 640 x 512 دریافت می‌کند، و آرایه کوچک‌تر یک شبح لکه‌دار را نشان می‌دهد که در آن بزرگتر اندام‌ها و پستان‌ها را نشان می‌دهد. یک سنسور 384 x 288 حداقل کار عملی برای بازرسی حرفه ای است، در حالی که 640 x 512 استاندارد برای{27}}امنیت دوربرد و کار بررسی هوابرد است.
NETD و حساسیت حرارتی
NETD، تفاوت دمایی معادل نویز، بر حسب میلی‌کلوین بیان می‌شود و کوچک‌ترین تفاوت دمایی را که دوربین تصویربرداری حرارتی می‌تواند در بالای کف نویز خود نمایش دهد، توصیف می‌کند. NETD 40 mK به این معنی است که دستگاه اختلاف 0.04 درجه سانتیگراد را برطرف می کند. اعداد زیر 30 mK خوب در نظر گرفته می شوند و دوربین های درجه یک بدون خنک کننده به 20 mK یا بهتر می رسند. در جاهایی که کنتراست کم است، حساسیت بیشتر اهمیت دارد: پیدا کردن یک لکه مرطوب در پشت گچ، ردیابی لوله گرمایش مسدود شده در زیر یک لکه، یا تشخیص حیوان در برابر پوشش گیاهی که قبلاً گرمای خورشیدی را جذب کرده است. دوربینی با رزولوشن بالا اما NETD ضعیف، تصویری بلوک و بدون گرادیان خوب تولید می‌کند، در حالی که یک دوربین تصویربرداری حرارتی با وضوح پایین‌تر با 25 mK NETD، اغلب نقص را در ابتدا آشکار می‌کند، زیرا اختلاف دما در الکترونیک باقی می‌ماند. هنگام مقایسه مظنه ها، NETD را حداقل به اندازه تعداد پیکسل مهم در نظر بگیرید.
انتخاب لنز و میدان دید
لنز آرایه را به نمای جهان تبدیل می کند. فاصله کانونی میدان دید و میدان دید لحظه ای را تعیین می کند که اندازه زاویه ای یک پیکسل است. یک لنز کوتاه 9 میلی متری روی یک دوربین تصویربرداری حرارتی، میدان وسیعی بین 40 تا 50 درجه ایجاد می کند که برای اسکن یک پاکت ساختمان یا جستجوی سریع یک منطقه بزرگ ایده آل است. یک لنز 19 یا 25 میلی‌متری میدان را به 18 تا 25 درجه محدود می‌کند و لنز تله‌فوتو 50 یا 75 میلی‌متری 8 تا 12 درجه برای شناسایی برد بلند می‌دهد. از آنجایی که حسگر یکسان را می توان با لنزهای مختلف نصب کرد، سوال عملی این نیست که "تا کجا می تواند ببیند" بلکه "چند پیکسل را هدف من با این لنز اشغال می کند" است. برخی از دوربین‌های حرفه‌ای تصویربرداری حرارتی لنزهای قابل تعویض را می‌پذیرند، و یک کیت دو عدسی - عرض برای یافتن، باریک برای تأیید - بیشتر گردش‌های بازرسی و امنیتی را به مراتب بهتر از یک فاصله کانونی سازش‌پذیر پوشش می‌دهد.
تشخیص، شناسایی و شناسایی
ادعاهای محدوده باید در مقابل کنوانسیون DRI خوانده شود، که سه وظیفه را برای یک هدف استاندارد تعریف می کند. تشخیص به این معنی است که چند پیکسل وجود دارد، برای دانستن چیزی که وجود دارد کافی است. شناسایی، با پیروی از معیارهای جانسون، تقریباً به 10 تا 12 پیکسل در سراسر هدف نیاز دارد تا یک فرد بتواند به عنوان یک شخص طبقه بندی شود. شناسایی نیاز به 20 پیکسل یا بیشتر دارد که برای قضاوت در مورد آنچه که شخص حمل می کند یا پوشیده است کافی است. سازنده ای که برد 1000 متری را برای یک دوربین تصویربرداری حرارتی ذکر می کند، معمولاً تشخیص را برای یک هدف در اندازه وسیله نقلیه نقل می کند، نه شناسایی یک شخص. برای یک سنسور 384 x 288 با لنز 19 میلی‌متری، یک رقم برنامه‌ریزی معقول تشخیص شخص در فاصله 250 تا 350 متری است. فراتر از آن نیاز به لنز طولانی‌تر یا آرایه‌ای بزرگتر است و هزینه با هر مرحله به شدت افزایش می‌یابد.
اندازه گیری و کالیبراسیون دما
یک دوربین تصویربرداری حرارتی که برای بازرسی فروخته می‌شود، به عنوان یک ابزار رادیومتریک نیز عمل می‌کند، و این پرسش‌هایی در مورد دقت ایجاد می‌کند. دقت ترموگرافی پایه معمولاً به صورت مثبت یا منفی 2 درجه سانتیگراد یا 2 درصد از خواندن بیان می شود، هر کدام که بیشتر باشد، و فقط در محدوده تعریف شده محیطی و پس از تثبیت دوربین باقی می ماند. سه تنظیم بر روی خوانش تأثیر می گذارد: انتشار، که باید برای فلزات براق تنظیم شود. دمای ظاهری منعکس شده، که در اتاق هایی با سطوح داغ در نزدیکی اهمیت دارد. و فاصله، که بر تضعیف اتمسفر در برد طولانی تأثیر می گذارد. شاتر خودکاری که سنسور را مجددا کالیبره می‌کند یک خطا نیست، بلکه یک اصلاح معمولی غیریکنواخت است، و مدلی که آن را بی‌صدا در عرض یک ثانیه انجام می‌دهد بسیار خوشایندتر از مدلی است که تصویر را برای سه ثانیه ثابت می‌کند. برای بازرسی الکتریکی، یک دوربین تصویربرداری حرارتی با نقطه‌سنج، مکان‌نماهای اندازه‌گیری متحرک و گزارش‌دهی روی تخته{7}}را انتخاب کنید، زیرا این ویژگی‌ها نسبت به مرحله دیگر وضوح در زمان صرفه‌جویی می‌کنند.
مقایسه پیکربندی‌های معمولی
| پیکربندی | آرایه | NETD | لنز | محدوده تشخیص (شخصی) | استفاده معمولی |
|---|---|---|---|---|---|
| واحد بازرسی ورودی | 256 x 192 | 40 mK | 9 میلی متر | 120-150 m | چک ساختمان، تهویه مطبوع |
| دستی حرفه ای | 384 x 288 | 30 mK | 19 میلی متر | 250-350 m | برق صنعتی |
| امنیت طولانی- | 640 x 512 | 25 mK | 50 میلی متر | 600-800 m | محیطی، دریایی |
| واحد رصد فشرده | 384 x 288 | 25 mK | 25 میلی متر | 300-400 m | حیات وحش، گشت |
| بررسی هوابرد | 640 x 512 | 20 mK | 13 میلی متر | پوشش منطقه | نقشه برداری، مزارع خورشیدی |
جدول معاملات واقعی را نشان می‌دهد-: اندازه آرایه، لنز و حساسیت با هم حرکت می‌کنند، و انتخاب دو از سه معمولاً یک ابزار نامتعادل ایجاد می‌کند. یک لنز واید در یک آرایه بزرگ برای بررسی ایده‌آل است، در حالی که یک لنز باریک روی یک آرایه متوسط اغلب ارزان‌ترین مسیر برای شناسایی-برد بلند یک هدف-در اندازه یک فرد است.
اشتباهاتی که هنگام خرید دوربین حرارتی باید از آنها اجتناب کنید
اولین اشتباه خرید رزولوشن به تنهایی و سپس کشف این موضوع است که یک دوربین تصویربرداری حرارتی 640 x 512 با لنز 9 میلی متری هنوز نمی تواند چیزی فراتر از 200 متر را شناسایی کند، زیرا لنز هدف را روی پیکسل های بسیار کمی پخش می کند. مورد دوم نادیده گرفتن NETD در آب و هوای گرم است، جایی که دمای محیط نزدیک به دمای بدن، کنتراست را از بین می برد که تصویربرداری حرارتی را مفید می کند. مورد سوم این است که فرض کنیم نرخ فریم بالاتر همیشه کمک می کند. 25 هرتز برای استفاده دستی کافی است و 50 هرتز عمدتاً برای ردیابی اجسام متحرک سریع- یا ضبط ویدیوی روان اهمیت دارد. چهارم فراموش کردن لوازم جانبی کالیبراسیون است: بدون مرجع جسم سیاه، یک واحد کالیبره نشده جابجا می‌شود و خوانش‌های گرفته شده در یک صبح سرد قبل از تثبیت دوربین می‌تواند چندین درجه خارج شود. پنجمین مورد، انتخاب یک مدل عدسی مهر و موم شده{11}}برای کارهایی است که بعداً به نمای تله فوتو نیاز خواهد داشت، که مجبور به خرید دوم به جای لنز دوم است.
سوالات متداول
Q1: آیا وضوح 256 x 192 برای بازرسی ساختمان کافی است؟
بله برای کارهای داخلی در 5 تا 20 متر، جایی که یک دوربین تصویربرداری حرارتی به جای شناسایی یک شی کوچک، فقط باید یک الگوی دما را نشان دهد. برای بررسی بیرونی نماهای بلند یا برای امنیت برد بلند، 384 x 288 یا 640 x 512 مناسب تر است.
Q2: چه NETD را باید جستجو کنم؟
زیر 40 mK قابل قبول، زیر 30 mK خوب و 20 تا 25 mK عالی است. در آب و هوای گرم، روی 30 mK یا بهتر اصرار کنید، زیرا تضاد دمای مفید بین یک هدف و پس زمینه آن با افزایش دمای محیط کاهش می یابد.
Q3: آیا دوربین تصویربرداری حرارتی می تواند دیوارها را ببیند؟
خیر. امواج مادون قرمز طولانی- توسط اکثر مواد جامد مسدود می شود، بنابراین دوربین دمای سطح را می خواند. امضای حرارتی را که یک نقص، یک لوله یا یک گل میخ به سطح دیوار منتقل می شود، تشخیص می دهد، به همین دلیل است که اختلاف دما در سراسر دیوار مورد نیاز است.
Q4: چقدر می تواند یک شخص را در شب تشخیص دهد؟
تشخیص تقریباً دو برابر فاصله تشخیص است. یک دوربین 384 در 288 با لنز 19 میلی‌متری، فرد را در فاصله 600 متری تشخیص می‌دهد و در فاصله 250 تا 350 متری آن را تشخیص می‌دهد. ارقام تشخیص نقل قول هنگام مقایسه مارک ها.
Q5: آیا به قابلیت رادیومتریک نیاز دارم؟
فقط در صورتی که باید دما را گزارش کنید. دوربین‌های غیر رادیومتریک بدون مقادیر عددی و هزینه کمتری تولید می‌کنند. عیب یابی الکتریکی، مکانیکی و ساختمانی همگی از داده های رادیومتریک و عملکردهای گزارش بهره می برند.
Q6: هر چند وقت یکبار دوربین به کالیبراسیون نیاز دارد؟
بررسی سالانه بدن سیاه مرجع، تمرین خوبی برای کار بازرسی است، و قبل از ثبت هر اندازه‌گیری، دوربین باید به مدت 10 تا 15 دقیقه در محیط کار ثابت بماند.
Q7: آیا دوربین تصویربرداری حرارتی بهتر از دید در شب است؟
آنها به سوالات مختلف پاسخ می دهند. دوربین تصویربرداری حرارتی گرما را تشخیص می‌دهد و در تاریکی مطلق از طریق دود یا مه روشن کار می‌کند، اما نمی‌تواند علامت یا چهره را بخواند. دید در شب جزئیات و خوانایی را در زیر نور محیط حفظ می کند و بسیاری از تیم های امنیتی از هر دو استفاده می کنند.
نتیجه گیری
انتخاب دوربین تصویربرداری حرارتی با هدف، فاصله و کار - شناسایی، تشخیص یا شناسایی - و تنها پس از آن با وضوح شروع می‌شود. آرایه را با تعداد پیکسل مورد نیاز در هدف تطبیق دهید، برای کارهای جدی روی رقم NETD کمتر از 30 mK اصرار کنید، لنزی را انتخاب کنید که هدف را در جایی که به آن نیاز دارید قرار دهد، و دقت رادیومتریک را به عنوان یک ویژگی جدا از کیفیت تصویر در نظر بگیرید. Shenzhen Detyl Optoelectronics Co., Ltd. دوربین‌های تصویربرداری حرارتی، دستگاه‌های دید در شب همجوشی حرارتی و گیره-روی سیستم‌هایی با مقادیر NETD منتشر شده، گزینه‌های لنز قابل تعویض و محفظه‌های مهر و موم شده برای استفاده در میدان می‌سازد. فاصله مشاهده، نوع هدف و محیط عملیاتی خود را برای ما ارسال کنید و مهندسان ما حسگر، لنز و بسته کالیبراسیون را که نتیجه مورد نیاز شما را ارائه می دهد، مشخص خواهند کرد.
