Приемные матрицы для тепловизоров. Принцип действия, устройство матрицы, области применения и производители

1.

Приемные матрицы для
тепловизоров
Принцип действия, устройство матрицы, области
применения и производители.

2.

Принцип действия
Тепловизоры работают как обычные цифровые камеры: Они обладают полем
зрения, так называемым Field of View (FOV), которое может составлять в
качестве телеобъектива 6°, стандартной оптики 23°, а в качестве
широкоугольного объектива 48°. Чем дальше находишься от объекта
измерения, тем больше охватываемая область изображения и следовательно
размер кадра, который регистрирует отдельный пиксель.
Плюсом в этом является то, что яркость свечения при достаточно большой
площади не зависит от удаления. Благодаря этому расстояние до объекта
измерения в значительной степени не влияет на процессы измерения
температуры.
Тепловое излучение в среднем инфракрасном диапазоне может
фокусироваться только за счёт оптики из германия, сплавов германия,
цинковых солей или с помощью зеркал с поверхностным покрытием.

3.

Матрица - основной элемент любого
тепловизора
Основным элементом любого тепловизора, как правило,
является матрица в фокальной области (FPA). Она
представляет собой встроенный датчик изображения
размером от 20 000 до 1 миллиона пикселей. Каждый пиксель
сам является микроболометром размером от 17 x 17 до 35 x 35
мкм². Подобные тепловые приемники толщиной 150 нм
нагреваются посредством теплового излучения в течение 10
мс примерно на одну пятую разности между температурой
объекта и собственной температурой.
Устройство матричного ИК-Детектора

4.

Значение количества пикселей в матрицах
Матричные фотоприемники, устанавливаемые в фокальной плоскости объектива,
состоят из множества чувствительных элементов,расположенных по рядам и
столбцам прямоугольной матрицы.
Таким образом, в тепловизоре каждый пиксель — это измеренное значение
температуры в данной точке. Так, тепловизор с размерами матрицы 320х240
пикселей отображает ИК изображение, состоящее из 76800 значений температуры.
Согласно ГОСТ Р 54852-20011 размер матрицы должен составлять не менее 160×120
элементов
Внешний вид ИК-Матрицы в
модуле

5.

Виды матриц:
1. Матрицы на 160×120
элементов
2. Матрицы на
320×240 элементов
3. Матрицы на 640×480
элементов

6.

Принципиальная разница между матрицами
с различными разрешениями
Камера с матрицей разрешением 640×480 пикселей, оборудованная широкоугольным
объективом, позволяет запечатлеть участок размером примерно 4×3 метра с расстояния
всего 5 метров всего одним снимком. Чтобы измерить такой же объект без потерь
качества объективом 160×120 пикселей, потребуется сделать 16 изображений и с более
близкого расстояния.
Таким образом, использование
тепловизоров с небольшими
размерами целесообразно для
решения простых задач, не связанных
с серьезными тепловизионными
измерениями.

7.

Области применения тепловизоров
Основными областями применения являются:
Анализ динамических тепловых процессов при разработке продукции и
производственных операций
Стационарное использование для непрерывного контроля и регулирования
термических процессов
Использование в отдельных случаях в качестве портативного измерительного
прибора при выполнении ремонтных работ и для определения мест утечки тепла
Термография в режиме полета для трудно просматриваемых с земли поверхностей
Военная промышленность и здравоохранение

8.

Крупнейшие производители
Testo
FLIR
FLUKE
(Германия)
(США)
(США)
Testo 882
~6500$
FLIR E86
~13000$
FLUKE TiS75+
~5000$