Тепловизор ХХI века

18.11.13 12:55

В предыдущей статье мы рассмотрели конструкцию, типы и возможности современных тепловизоров — приборов, преобразующих невидимое глазом инфракрасное излучение в видимое. Сегодня производители дают рекомендации, как сориентироваться в многообразии представленных на рынке приборов, на какие функции стоит обратить внимание, а также делают прогноз относительно будущего тепловизоров.

 

От простого к сложному

Безусловно, огромное значение при выборе тепловизора имеет соотношение между его возможностями и ценой. У большинства производителей в линейке присутствуют продукты, находящиеся в разных ценовых категориях и ориентированные на различные потребности. Андрей Братыгин, руководитель направления ИК-УФ оборудования ОАО «Пергам-Инжиниринг» (г. Москва), предлагает разделить тепловизоры для диагностического обслуживания на несколько классов:

«Начальный уровень предназначен для персонала, который использует тепловизоры в качестве вспомогательных инструментов. Они характеризуются детекторами размером от 60х60 до 120х160 пикселей и имеют минимальный набор функций. Такие тепловизоры оснащаются съемной картой памяти для сохранения термограмм, бесплатным программным обеспечением. Основная тенденция в этом сегменте — снижение цены для большей доступности, повышение защищенности, обеспечение простоты использования для персонала средней квалификации. 

 

Термограмма жилого дома (фото ООО «ИРТИС/IRTIS»)

 

Средний уровень предназначен для профессионального использования. Модели этого класса наиболее широко используются для энергоаудита строительных объектов. Эти тепловизоры характеризуются детекторами от 160х120 до 320х240 пикселей. В этом сегменте все приборы оснащены встроенной видеокамерой с возможностью различных вариантов объединения ИК и видимых изображений.

Основные тенденция развития в этом классе — оснащение приборов такими функциями, как экраны с технологией TouchScreen, встроенными GPS приемниками, электронными компасами (в первую очередь для обследования строительных объектов), технологиями связи с другими устройствами (токовыми клещами, гигрометрами, компьютерами, мобильными устройствами) по беспроводным протоколам Bluetooth и Wi-Fi. Это позволяет уже сейчас производить анализ термограмм на мобильных устройствах на OS Android и iOS. За счет уменьшения размера ячейки детектора происходит уменьшение размера приборов и требуемой оптики, постепенно снижется их стоимость. 

Следующий уровень — профессиональные модели. Они оснащаются детекторами от 640х480 и выше. Основные тенденции те же, что и для моделей среднего уровня. Но их чувствительность выше (до 0,03°С по одному кадру). Для таких моделей предлагаются полные наборы дополнительной оптики от широкоугольных 80х60 град, до длиннофокусных — 7х5 град. Диапазон измеряемых температур этих приборов от -40°С до 2000°С.

И, наконец, на рынке представлены специализированные модели. Так, существуют модели двойного назначения, охлаждаемые с помощью холодильника Стирлинга. Они могут служить, с одной стороны, для измерения температуры, с другой — для визуализации утечек разнообразных газов в зависимости от применяемого спектрального фильтра. Некоторые модели могут применяться для диагностики печей в процессе работы, имея возможность «видеть сквозь пламя». Такой метод диагностики, как OGI (optic gas imaging), получил широкое распространение во всем мире за последние 5–7 лет».

 

Наложить картинки

«В последнее время тепловизоры обзавелись рядом новых функций, — отмечает Андрей Водолазских, инженер ООО «Терра Импэкс» (г. Новосибирск), специализирующегося на поставке приборов. — На мой взгляд, самыми полезными из них стали совмещение инфракрасного изображения и видимого, самоопределение горячих и холодных точек на объекте и возможность записи радиометрического видео [видеофайлы в специальном формате, в которых сохраняется информация о температуре объектов, и имеется возможность анализа в специальном ПО — Прим. ред.]. Эти функции помогают сократить время на проведение обследования и интерпретацию данных».

«Функция совмещения или наложения частей видимого и инфракрасного изображения, появившаяся у тепловизоров в последнее время, на мой взгляд, не является обязательной, так как при хорошем качестве инфракрасного изображения в видимом нет необходимости, а при выявлении дефектов иногда она даже может мешать», — не соглашается Михаил Щербаков, генеральный директор ООО «ИРТИС/IRTIS» (г. Москва).

 

Новые функции тепловизоров позволяют облегчить проведение энергообследования (фото ООО «ИРТИС/IRTIS»)

 

Как сшить термограммы?

«Работая с различными типами тепловизоров разных производителей, для решения вопросов, связанных с обследованиями промышленного электрооборудования и энергоаудита, в первую очередь сталкиваешься с необходимостью анализа, визуализации и созданием отчетов о проделанной работе, — объясняет Виктор Васильев, заместитель коммерческого директора ООО «ТЕХНО-АС» (г. Коломна Московской обл.). — Для получения полной картины обследуемой поверхности необходимо выполнить общую термограмму, на которой будет виден весь объект. Такие работы можно провести только тепловизорами, которые могут в автоматическом режиме выполнить сшивку термограмм при съемке.

Тепловизоры, выполняющие сшивку термограмм до трех штук по вертикали или по горизонтали, появились у многих производителей. Эта функция позволяет увеличить информативность термограммы в несколько раз при ее анализе на компьютере. Существует также отечественный комплекс «Термограмма-Панорама», который позволяет в автоматическом режиме выполнить сферическую термограмму объекта (к примеру, крытого стадиона), сшивая большое количество термограмм в одну, пригодную для дальнейшего компьютерного анализа».

 

Панорама здания (фото ООО «Терра Импэкс»)

 

«Важная функция тепловизоров-термографов — автоматизация процесса получения серии термограмм с одной точки без помощи оператора, — отмечает и Михаил Щербаков. — Полученные в процессе съемки отдельные термограммы автоматически объединяются в единый массив прецизионных радиометрических данных — термопанораму высокого разрешения, в каждой точке которой можно измерить температуру, сделать необходимые расчеты количественных энергетических параметров объектов. С ее помощью можно получать сферические термопонарамы всего окружающего пространства. Данная функция ускоряет и упрощает проведения теплового контроля. Такая система используется при тепловизионных обследованиях ограждающих конструкций, электро- и теплотехнического оборудования и т.д.».

 

Скорее всего, в будущем тепловизоры сохранят эргономичный дизайн в виде рукоятки пистолета (фото ООО «Тэсто Рус»)

 

Распознать и улучшить

Появляются и другие функции, способные облегчить повседневный труд специалиста-«тепловизионщика». По мнению, Павла Соколова, директора по продажам Российского отделения Testo AG — ООО «Тэсто Рус», одна из них — технология распознавания объекта обследования («Site Recognition»). С помощью данной технологии инфракрасная камера автоматически распознает объект и записывает снимки в назначенную для него папку объекта, что позволяет сократить время на упорядочение архива термограмм. Это особенно важно с учетом того, что для тепловизоров находятся все новые сферы применения, и объем объектов обследования постоянно растет.

«Другая полезная функция позволяет более чем в полтора раза улучшить качество термографических снимков («Super Resolution»), — добавляет П. Соколов. — Подобная технология была впервые разработана и применена в цифровых фотокамерах. Стоит отметить, что речь идет не о так называемой интерполяции, когда программным образом увеличивается размер пикселя, а о совсем другом методе.

В процессе работы данной опции тепловизор делает серию из четырех снимков и, используя специальный алгоритм совмещения, накладывая снимки один на другой, создает термограмму с увеличенным разрешением. Таким образом, за сравнительно небольшие деньги существует возможность существенно повысить качество снимков и, как следствие, провести более детальный анализ (технология позволяет моментально превратить снимок с разрешением 160х120 пикселей в 320х240, или 640х480 пикселей — в 1280х960)».

 

В телефоне и iPhone

Сегодняшний тепловизор и модель образца 1980-х гг. — приборы, которые существенно отличаются друг от друга и по своим возможностям, и по массогабаритным характеристикам. А какими станут тепловизоры спустя еще какое-то время?

«Мне кажется, что в будущем тепловизор будет способен определять не только качественную, но и количественную картину, то есть будет показывать, какое количество тепла потерянно», — считает Андрей Водолазских.

«В ближайшем будущем можно ждать существенного уменьшения приборов и снижения стоимости за счет применения новых технологий производства болометрических детекторов, которые позволят выпускать их на оборудовании, предназначенном для выпуска CMOS матриц [светочувствительная матрица — Прим. ред.] для камер видимого спектра, — прогнозирует Андрей Братыгин. — Недавно был продемонстрирован прототип тепловизора на базе существующего модуля, который является просто дополнением к iPhone. Такой прибор уже может быть доступен буквально каждому и использоваться в быту».

«По моему мнению, в будущем тепловизор будет в каждом сотовом телефоне, — продолжает мысль Виктор Васильев. — Уже изготавливаются компактные тепловизоры в виде сотового телефона, фотоаппарата, кинокамеры. Однако сохранятся и самые удобные ручные компактные тепловизоры, имеющие форму пистолета и жестко установленный экран средних размеров».

 

Тепловизор Flir i3 (фото ОАО «Пергам-Инжиниринг»)

 

Точность — прежде всего

«Для обеспечения точных измерений величин температуры объектов в будущем, как и сегодня, будет необходим тепловизор-радиометр, с возможностью измерения температуры в любой точке кадра, — поделился своим мнением Михаил Щербаков. — При наличии мощных фоновых засветок от высоконагретых объектов, солнечных бликов и т.д. требуется помехозащищенная тепловизионная аппаратура с высоким пространственным разрешением и высокой температурной чувствительностью, без внешней оптики.

Тепловизионная техника для выполнения указанных работ должна быть надежной, работоспособной в любых погодных условиях, и что немаловажно, доступной по ценовым показателям. Для проведения тепловизионных обследований в России необходимо обеспечить работоспособность и сохранение всех технических параметров тепловизоров при температуре окружающей среды от -40°С.

Тепловизор должен быть прост в эксплуатации и удобен при обработке получаемых результатов.

Сегодня в большинстве случаев при тепловизионных обследованиях используют приборы, работающие в спектральном диапазоне 8–14 мкм. Они не позволяют эффективно и достоверно контролировать поверхности из стекла и керамики, так как в этом диапазоне у данных материалов низкий коэффициент излучения. Поэтому для этих целей предпочтительней использовать приборы, работающее в диапазоне 3,5–5 мкм».

 

Тепловизор Flir P-series (фото ОАО «Пергам-Инжиниринг»)

 

Облегчить инженеру жизнь

«Думаю, нет смысла подробно останавливаться на общих тенденциях рынка электронного оборудования, таких как улучшение технических характеристик и снижение цен на инфракрасные камеры, — отмечает Павел Соколов. — На мой взгляд, помимо этого, производители тепловизоров должны сфокусировать внимание на разработке функций, которые все более нуждаются в логическом анализе, функциях, которые смогут если не полностью освободить инженера от монотонной повседневной работы, то хотя бы максимально облегчить обработку большого количества термограмм. Вот пара таких идей — автоматическое определение проблемных мест при обследовании и маркировка таковых, автоматический выбор режимов съемки.

Кроме того, считаю, что в будущем прибор будет иметь хорошую эргономику, при этом сохранит наиболее популярный дизайн в виде рукоятки-пистолета, высокую температурную чувствительность, большой четкий дисплей и функции улучшения качества снимка».

Одним словом, в будущем возможность «увидеть тепло» станет куда более доступной, чем сейчас. А в том, что эта возможность необходима, — ни у кого нет сомнений уже сегодня.

 

Екатерина Зубкова

На первой фото: тепловизор Flir ir-camera-phone (фото ОАО «Пергам-Инжиниринг»)

Читайте также: