Применение тепловизоров и ИК излучения
Области применения тепловизоров, конструкция и принцип действия тепловизионных приборов, способных видеть невидимое человеческому глазу тепло.
Чувствительность тепловизоров
Наиболее важными параметрами ИК приемников являются область спектральной чувствительности, детектирующая способность по Джонсу, постоянная времени и рабочая температура. В течение многих лет наиболее распространенными были приемники на основе антимонида индия, которые, будучи высокотехнологичными и стабильными во времени, воспринимают И К излучение в диапазоне 2-5,5 мкм. Как отмечалось выше, со спектром тел при комнатной температуре и атмосферным окном пропускания лучше согласованы приемники, работающие в диапазоне 8-14 мкм. Поэтому в зарубежных тепловизорах в течение многих лет применялись ИК приемники на тройных соединениях КРТ (кадмий - ртуть - теллур).
В последние годы в связи с переходом от одноэлементных приемников к мозаичным детекторам тепловизоры используют многоэлементные приемники, размещаемые в фокальной плоскости приемника излучения. В англоязычной литературе такие приемники получили название Focal Plane Array (FPA). Основными материалами детекторов FPA тепловизоров являются силицид платины, арсенид галлия и окиси железа. За счет отсутствия оптико-механического сканирования в FPA тепловизорах увеличено время визирования каждого отдельного элемента и, следовательно, повышено температурное разрешение, которое может быть лучше 30 мК.
Электронное считывание сигнала с элемента приемника может происходить как последовательно, так и параллельно. В последнем случае (такие приемники называют snapshot) реализуют максимальное быстродействие. Например, в 2001 г. на выставке оптической техники Thermosense XXIII (Орландо, США) был продемонстрирован FPA тепловизор с частотой кадров до 60 кГц.
Оптика тепловизоров
Во всех высококачественных тепловизорах ИК объектив является сложным узлом, включающим набор линз и зеркал, которые выполнены из хрупких, дорогостоящих и требующих прецизионной обработки материалов типа кремния, германия и специальных ИК стекол.
Основным параметром объектива, который интересует потребителя, является угол зрения. Для наблюдения удаленных предметов необходим длиннофокусный малоугольный объектив (ИК съемка с борта вертолета, анализ контактов ЛЭП и т.п.), тогда как широкоугольная оптика удобна, если объект находится вплотную к оператору и следует просматривать как можно большую площадь (научные исследования, частично: строительство и энергетика).
Фирмы-производители поставляют тепловизоры со сменной оптикой, которую заказывают в зависимости от предполагаемой области применения, например, если вы решили покрыть крышу металлочерепицей или проверить, насколько качественно нанесена гипсовая штукатурка на стены и потолок, а также проверить качество проведенных работ, вам понадобится строительный тепловизор серии B. В качестве компромиссного варианта часто принимают 12-ти градусный объектив, который обеспечивает приемлемое геометрическое разрешение в большинстве практических задач.
В целом, например, в тепловизорах фирмы FSI часто используют пять объективов: 2,5°; 7°; 12°; 20° и 40°. Модель ThermaCam 695 фирмы FSI имеет встроенный объектив 20°х15° и может доукомплектовываться объективами 10x7,5° и 40x30е.
