Dodanie czujników termowizyjnych do następnego projektu może dać klientom możliwość zobaczenia niewidzialnego i rozwinięcia zmysłów w nieznane. Jeśli zastanawiasz się nad dodaniem czujników termicznych do następnego projektu, musisz wziąć pod uwagę kilka rzeczy, aby zapewnić sobie potrzebne możliwości.
Jak działają kamery termiczne?
Kamery termowizyjne wychwytują energię podczerwieni (ciepło) i wykorzystują ją do tworzenia obrazów poprzez cyfrowe lub analogowe wyjścia wideo. Aparat składa się z obiektywu, czujnika termicznego, elektroniki przetwarzającej i mechanicznej obudowy. Soczewka skupia energię podczerwieni na czujniku (zwanym także detektorem). „Detektor” jest w rzeczywistości dwu wymiarową matrycą elementów detektora i może występować w różnych konfiguracjach pikseli, z których najczęstsze to 320 x 256 i 640 x 512 pikseli. To jest rozdzielczość detektora.
Obraz wizualny i obraz termiczny – brak światła nie ma wpływu na obrazowanie termiczne.
Rozdzielczość ta może wydawać się niska w porównaniu do kamer światła widzialnego, ale jest ku temu powód. Poszczególne elementy detekcji same w sobie są znacznie większe w kamerach termicznych niż w kamerach widzialnych – kamery widzialne mają piksele, które mają tylko 1-2 μm, podczas gdy elementy kamery termowizyjnej mają po 12-17 μm! Wynika to z faktu, że detektory termiczne muszą wyczuwać energię o znacznie większych długościach fal niż światło widzialne, co wymaga, aby każdy element czujnikowy był znacznie większy. W rezultacie kamera termowizyjna ma zwykle znacznie niższą rozdzielczość (mniej pikseli) w porównaniu do czujników kamer widzialnych o tym samym fizycznym rozmiarze.
Po tym, jak energia cieplna uderza w detektor, elektronika odczytu przekształca go w sygnał, który można albo wyprowadzić z kamery, albo – przy pomocy takiej kamery jak FLIR Boson – przejść bezpośrednio do systemu na układzie scalonym. Daje to kamerze wbudowane funkcje, takie jak przetwarzanie i analiza obrazu, które kiedyś wymagały skonstruowania odczytu elektronicznego opracowanego przez integratora.
Jakiej rozdzielczości potrzebuję?
Najpierw zadaj sobie pytanie, co musisz zobrazować, jak daleko musisz to zobaczyć i jakiego poziomu szczegółowości wymagasz na obrazie. Jeśli potrzebujesz tylko wykryć obiekt, wystarczy jeden piksel, aby wykonać zadanie. Jeśli musisz rozpoznać, czym jest obiekt (np. Osoba, zwierzę lub pojazd), potrzebujesz wyższej rozdzielczości. Jeszcze więcej pikseli może być wymaganych do zidentyfikowania szczegółów na temat obiektu (np. Jeśli jest to uzbrojona osoba, pies, a nie jeleń lub ciężarówka zamiast samochodu).
Rozdzielczość określa, jakie szczegóły może wykryć kamera termowizyjna.
Kamery termowizyjne obejmują zarówno tańsze rozwiązania (np. te, które trafiają do smartfonów), jak i wysokowydajne rozwiązania do ratowania życia. Kamery FLIR, takie jak Boson, są dostępne w rozdzielczości qVGA (320 x 256) i VGA (640 x 512) i mają poziome pola widzenia (FOV) w zakresie od 4 ° do 92°. Tańsze rozwiązania, takie jak Lepton, są dostępne w niższych rozdzielczościach, takich jak 80×60 i 160×120.
Jakiej czułości potrzebuję?
Czułość aparatu określa się jako równoważną różnicową temperaturę szumu (NEDT). NEDT jest wskaźnikiem sygnału do szumu, który informuje o różnicy temperatur wymaganej do wytworzenia sygnału równego szumowi czasowemu kamery i – przez rozszerzenie – minimalnej różnicy temperatur, którą kamera może rozpoznać.
Niska wartość NEDT jest ważna w aplikacjach wymagających wykrycia subtelnych różnic temperatur i drobnych szczegółów. NEDT jest zwykle wyrażany w mili kelwinach (mK), przy czym niższe liczby wskazują na lepszą czułość niż wyższe liczby. FLIR Boson ma wiodącą w branży czułość poniżej 50 mK. Tanie urządzenia niektórych producentów mogą ukrywać słabą czułość, podając NETD w 50° C zamiast w przemysłowym standardzie 30 ° C.
Niski NEDT jest wymagany do wykrycia drobnych szczegółów na tej płytce drukowanej.
Czy potrzebuję kamery MWIR lub LWIR?
Kamera termowizyjna jest zwykle wrażliwa tylko na jeden z dwóch zakresów fal: podczerwień średniofalowa (MWIR) od 3-5 μm lub podczerwień długofalowa (LWIR) od 8-14 μm.
Chociaż są wyjątki, w większości kamery MWIR wymagają schłodzenia detektora podczerwieni do około 77 kelwinów, za pomocą wbudowanej chłodziarki kriogenicznej, w celu stworzenia obrazu. Kamery z chłodzeniem są bardziej czułe niż kamery bez chłodzenia, ale chłodnice zwiększają rozmiar, wagę, złożoność i koszty oraz wymagają okresowej konserwacji. Niechłodzone kamery LWIR – takie jak Lepton i Boson – mogą tworzyć obrazy w temperaturach otoczenia, dzięki czemu są mniejsze, lżejsze, mniej złożone i tańsze niż ich chłodzone odpowiedniki.
Czy potrzebuję pomiaru czy tylko funkcji obrazowania?
Wszystkie kamery termowizyjne mogą zapewnić obraz względnych intensywności energii cieplnej występującej w ich polach widzenia, ale niektóre kamery idą o krok dalej i zapewniają skalibrowane, bezkontaktowe pomiary temperatury tych obiektów. Jest to proces zwany radiometrią.
W tym celu kamera musi kompensować inne źródła promieniowania (energię odbitą od obserwowanej powierzchni, materiały soczewek), efekty atmosferyczne (wilgotność, warunki pogodowe i odległość do celu) oraz właściwości materiałowe oglądanych obiektów (w szczególności emisyjność ). Po poznaniu tych elementów ilość promieniowania odbieranego przez kamerę można przekształcić w wartość temperatury z dokładnością zbliżoną najczęściej do +/- 2° C.
Punkt pomiarowy tej kamery termowizyjnej określa maksymalną temperaturę w obszarze.
Kamery FLIR są dostępne z różnym stopniem zdolności i dokładności pomiarowej – od samego obrazowania, przez prostą funkcję punktu pomiarowego, po zaawansowaną radiometrię i zwiększoną dokładność.
