Основные отличия современных тепловизоров и наши рекомендации при подборе этих приборов

Продолжая раскрывать тему теплового контроля, а точнее тепловизоров, в этой статье мы хотим обратить внимание на основные технические характеристики при подборе этого прибора, параллельно дать свои рекомендации, обратить внимание на важные моменты, затронуть второстепенные. Хотим отметить, что речь пойдет о портативных приборах гражданского сегмента, как о массовом сегменте продаж в нашей стране. 

Принцип работы тепловизора основан на использовании инфракрасной термографии, где инфракрасное излучение, исходящее от объекта, регистрируется прибором. Современные тепловизоры используются как инструмент для поиска неисправностей, технического обследования, диагностики и анализа, например: электрических систем и групп, моторов, станков и схожего оборудования, инженерных сетей и магистралей, объектов промышленности, в нефтегазохимической сфере, при строительстве и обслуживании конструкций зданий и сооружений, для бытовых задач и многого другого. Отдельным звеном в гражданском сегменте стоят области обнаружения газов с помощью тепловизоров, НИОКРы, стационарные системы теплового контроля и другие специализированные направления в области тепловидения и в этой статье мы не будем их касаться. Такой прибор как тепловизор поможет произвести диагностику, выявить проблемы, устранить неполадки, избежать появления тревожных показаний в будущем, как результат - заработать или не потерять деньги. 

Итак, на что обратить внимание при выборе тепловизора? Что важней, а на что можно закрыть глаза? Как выбрать нужный прибор, при этом постараться не переплатить лишнее?

Да, разумеется, необходимо рассмотреть каждый случай отдельно, иначе универсально ответа, увы, не будет. В этом как раз помогут специалисты, которые знают эти приборы, представление о рынке и имеют практический опыт в использовании разных моделей в совершенно разных ситуациях и условиях.

Мы предлагаем отойти от рамок цены и пройтись по основным техническим характеристикам и особенностям тепловизора, чтобы понимать, на что обращать внимание. Постараемся информацию донести максимально просто и понятно.

- Размер (разрешение) детектора матрицы

Наверное, об этой характеристики многие знают, слышали или интересовались. Конечно, ведь чем больше разрешение детектора матрицы, тем четче тепловизионную картинку мы на выходе и получим. Связанно это с тем, что на каждый пиксель матрица принимает ИК сигнал, который потом преобразуется в электрический. Соответственно, каждый пиксель = один точечный замер температуры. Сразу пример, при разрешении детектора матрицы в 640 x 480 пикселей = 307 200 измерений. Таким образом, чем больше измерений мы получаем с тепловизионного снимка, тем более четкая картина у нас отображается, не упускаем ничего, каждый пиксель работает, участвует в формировании общего изображения. Можно сказать так, при хорошем разрешении детектора матрицы, полученное изображение не «замыливается», как может происходить при недостаточном разрешении. Пример градации качества инфракрасных снимков, в зависимости от разрешения детектора, можно просмотреть ниже (слева направо).

Конечно, мы порекомендуем обратить внимание на разрешение (размер) детектора матрицы тепловизора. Не всегда это целесообразно и где-то стоит заплатить за другие характеристики и возможности прибора, вместе с тем – это одна из важных технических составляющих такого прибора, как тепловизор.

- Пространственное разрешение (iFOV)

Обычно, эта характеристика выражается в миллирадианах (производная единица для углового измерения). Показатель iFOV отвечает за то, какой наименьший физический объект сможет распознать и зафиксировать ИК-камера. Чем меньше цифра заявлена в характеристиках прибора, тем меньше линейный объект сможет отобразить тепловизор. Например, 0,93 мрад. это показатель лучше, чем 1,86 мрад. Существует математическая формула, по которой можно определить тот самый минимальный объект: h= l*δ, где h — это минимальный линейный размер объекта, l – расстояние до объекта изучения, δ – это iFOV (пространственное разрешение в радианах). Некоторые производители предоставляют калькулятор показателя iFOV для своих моделей тепловизоров. Нужно отметить, что показатель iFOV (instantaneous Field of View) делится на: iFOVgeo – наименьший видимый объект и iFOVmeas – наименьший измеряемый объект, но это уже технические тонкости, которые должны учитываться специалистами при подборе оборудования под конкретные задачи.

- Поле зрения (FOV)

Эта величина обозначается в градусах, например 34 ° х 24 °.  Это показатель углового пространства, которое прибор может физически зафиксировать. Величина FOV (Field of View) по своей сути является полем зрения тепловизора и указывает на то, насколько объект поместиться в кадре, а при математической формуле l=h/tg a, можно посчитать расстояние до объекта, чтобы он полностью попадал в кадр при снимке. То есть, длина (l) = высота объекта (h) / тангенс угла (tg a). Кому интересно, можете посчитать или обратиться к профессионалам, ведь многие современные тепловизоры могут иметь опции замены объективов, где поле зрение можно расширить или сузить, бывают и макрообъективы. Некоторые производители так же предлагают онлайн калькуляторы значения FOV к своим моделям ИК-камер. Пример пространственного разрешения iFOV и параметра поле зрения FOV ниже в изображении.

Мы рекомендуем приборы с небольшими показателями пространственного разрешения (iFOV), тогда как поле зрение (FOV) необходимо подбирать под конкретные работы и задачи. При выборе поле зрения (FOV) будет очень важным физический размер объектов, с которыми предстоит работать.

- Температурная чувствительность (NETD)

Выражается в милликельвинах (mK), реже в Цельсиях (°C) – является единицей термодинамической температуры. Эта характеристика отвечает за наименьшую разницу температур, при которой матрица тепловизора способна зафиксировать данное изменение и измерить его. Значение NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) – это результат шума инфракрасного детектора. Чем ниже уровень шума детектора, тем меньше разница температур, которую может обнаружить инфракрасная камера.

Резюмируем – в тепловизоре, где показатели температурной чувствительности (NETD) ниже, даже самые незначительные изменения температуры объекта могут фиксироваться и различаться прибором. Например, показатель ≤ 40 мК гораздо лучше, чем ≤ 70 мК. На фотографии ниже можно наблюдать снимки с разницей всего в 10 мК (сверху 40, снизу 50).

От себя мы можем порекомендовать выбирать тепловизоры с наименьшим значением NETD. Вместе с тем, для определенных задач и отраслей поиск прибора с минимальным значением температурной чувствительности может быть необоснованным. Часто производители ИК-камер, улучшая общие характеристики прибора, не обходят этот серьезный показатель стороной, но это не правило и стоит внимательно отнестись к значению NETD.

- Минимальное фокусное расстояние

Эту величину, расстояние, обычно выражают в сантиметрах или метрах. Тут все очень просто – это минимальная величина, при которой на инфракрасной камере возможно получить четкое, сфокусированное изображение. Аналогия – любой фотоаппарат.

Иногда минимальное фокусное расстояние имеет значение при выборе тепловизора. Порой это связанно с ограниченным пространством, например - электрощит, который стоит впритык к другому оборудованию и к нему очень тяжело подлезть. Также параметр фокусного расстояния важен, когда необходимо произвести макросъемку объекта, изучить физику процессов, при этом аппарат необходимо расположить максимально близко к объекту.

Мы рекомендуем обращать внимание на этот параметр, исходя из ваших целей и задач.

- Система управления фокусом

Фокусировка прибора на объекте изучения это очень важный момент, ведь фокусировка больше всего может повлиять на точность измерения тепловизором. С помощью точной фокусировки можно добиться максимально резкого, четкого и качественного снимка и правильными радиометрическими данными. А как многие знают, сделать качественный снимок — это самое важное, так как уже потом, в специализированном ПО, можно обработать ИК-снимки, дать анализ текущей ситуации, сделать правильный вывод. Если фокус размыт, то измеряемые значения будут совершенно другими, не соответствовать действительным.

В тепловизионных камерах различают три основные системы управления фокусом — это фиксированная, ручная и автоматическая фокусировки.

Фиксированный вид фокусировки является самым простым и бюджетным. Он работает за счет фокусировки на каком-то определенном расстоянии и за ним. Модели с фиксированным фокусом обычно относят к бюджетному сегменту, их используют для быстрого сканирования и определения проблемных зон.

Ручная фокусировка, она же мануальная - применяется в старших линейках инфракрасных камер. Тепловизоры с ручной фокусировкой способны произвести четкий снимок на минимальном расстоянии от объекта, а также сделать четкий снимок отдаленных объектов. Обычно считается выбором профессионалов и специалистов, кто понимает в термографии.

Автоматическая фокусировка – это результат современных тенденций развития тепловизионных камер. Умная электроника берет всю кропотливую работу на себя, например фокусировка происходит по лазерному лучу. Один из вариантов фокусировки – это захват изображения передней и дальней зоны по всей глубине. Некоторые примеры фокусировки представлены ниже в изображениях.

Выбор фокусировки в тепловизионных камерах мы считаем важным аспектом при формировании потребности заказчика. Разумеется, нужно понимать, где и как будет применяться тепловизор. Очень важный момент кто им будет пользоваться, служба профессиональной диагностики или оперативные службы, электрики или специалисты по контролю инженерных сетей. Разные случаи - разные решения. От себя посоветуем приборы с ручным фокусом и возможностью перехода на фиксированный режим, большинство задач это перекроет. Если прибор имеет и автоматическую фокусировку – высший пилотаж.

- Частота обновления кадров

Этот параметр указывают в Герцах (Гц), и он идентичен с другими похожими техническими устройствами. Частота обновления кадров говорит нам сколько раз в секунду обновился полный кадр и появилось новое изображение. Соответственно, чем больше частота кадров, тем чаще прибор обновляет его, и мы наблюдаем новую картинку. На практике, высокочастотные приборы применяют в отдельных случаях и специальных отраслях, где нужно наблюдать быстротекущую физику процессов - в нефтегазохимии, когда идет поиск утечек газа, при быстром движении объекта изучения и т.д. Инфракрасные камеры с высокой частотой обновления кадров получили распространение у разработчиков в НИОКРах, медицине и у военных. Из-за последних, ввезти в нашу страну высокочастотный прибор становится трудно или вовсе невозможно, так как эти модели имеют двойное назначение.

На частоту обновления кадров, разумеется, стоит обратить внимание и подбирать оборудование под конкретные задачи. Из практики, при обычном мониторинге и диагностике достаточно ИК-камер с небольшой частотой обновления кадров, а другие случаи лучше разбирать совместно со специалистами этого направления.

В этой статье мы постарались рассказать о основных технических отличиях и функциональных особенностях современных портативных приборов для диагностики. Разумеется, в некоторых случаях погрешность измерения или диапазон измерения температуры будет важней, например, режима фокусировки или температурной чувствительности. К современным и удобным функциям ещё можно отнести:

-камеру видимого спектра (для совмещенных, смешанных снимков ИК и видимого спектра)

-цифровое увеличение (если необходимо приблизить объект изучения)

-встроенный фонарик и дальномер

-математические функции на дисплее устройства

-беспроводная передача сигналов и сохраненных снимков по сети Wi-Fi

-аудиоанотации к ИК-снимкам

-запись видео термограмм

Повторяем, нет универсального ответа на все, но совместно можно подобрать правильную модель. В статье мы специально не затронули узкоспециализированные приборы, так как это не массовый сегмент и работа с конечным заказчиком ведется совершенно другая.

Отдельно хочется отметить эргономику портативных тепловизоров, которая делится на приборы с пистолетной рукоятью и модели с поворотным оптическим блоком. Приборы с пистолетной рукоятью очень удобны, когда заняты руки, его можно поместить в разгрузку или на ремень, подвесить на шею. Таким прибором легко и удобно пользоваться одной рукой, особенно в режиме фиксированной фокусировки. Они обладают средним дисплеем 3-4" и удобной эргономикой управления.

Тепловизоры с поворотным оптическим блоком находят свое применение при длительных и кропотливых инспекциях, когда необходимо подлезть в труднодоступные места и провести диагностику, ведь в одной руке находится шикарный емкостной дисплей в 5-6", а другой рукой можно спокойно регулировать оптику и направлять на объект изучения. Например, при диагностике ЛЭП, когда не нужно поднимать голову вверх, а просто держишь прибор перед собой или наоборот, когда оптику направляешь в резервуар вниз, а сам прибор находится на уровне глаз – это очень удобно.

Также хочется отметить современный форм-фактор, модели похожие на мобильный телефон. Эти маленькие помощники будут незаменимы в несложных задачах, когда на счету вес снаряжения или нужно, чтобы тепловизор был всегда под рукой. Прибор размером с мобильный телефон - достал, продиагностировал, убрал обратно в карман.

Специалисты компания ТД СеверСнаб много лет предоставляют своим Заказчикам консультации в подборе оборудования теплового контроля: Тепловизоры ручные / портативные, Тепловизоры стационарные, Пирометры, Контактные термометры, Тепловизоры для охраны / безопасности, Тепловизоры взрывозащищенные, Тепловизоры для транспортных средств, Тепловизоры морские / речные, Инфракрасные окна, Тепловизионные модули, Тепловизоры для охоты и др.

Мы оказываем поддержку при эксплуатации этих приборов и предоставляем практические советы в использовании. Некоторые тепловизоры доступны в демо для наших Заказчиков.

Мы всегда готовы поделиться своим опытом и подобрать правильный прибор под определенные задачи.

Обращайтесь, будем рады помочь!

С уважением, команда ТД СеверСнаб.